针对煤矿井下锚杆支护时需要人工布网、人工钻锚存在的作业环境差、劳动强度大、支护效率低等问题,提出了一种由掘进机器人、超前支护机器人和钻锚机器人构成的煤矿掘进机器人系统,旨在提高煤矿井下支护效率,降低井下工作人员劳动强度,最大限度的解放生产力。本文主要研究钻锚机器人自动钻锚单元。(1)设计了煤矿掘进机器人系统总体方案,提出了掘进机器人、超前支护机器人和钻锚机器人基本结构、工作原理以及协作机制。(2)设计了集自动钻锚单元、布网单元于一体的钻锚机器人总体方案,提出了一种新型的自动钻锚单元,给出了其工作原理,该单元具有自动换钻、钻进、安装锚杆等功能。(3)设计了自动钻锚单元的关键零部件,对电机和液压缸进行了选型计算。利用三维建模软件SolidWorks,建立了钻锚机器人以及自动钻锚单元的三维实体模型。(4)将钻锚机器人自动钻锚单元各部件三维实体模型导入到有限元分析软件ANSYS中,并建立其静力学仿真模型,对其进行强度校核、结构优化分析、模态分析以及疲劳强度分析等。(5)对自动钻锚单元进行运动学和动力学分析,并将自动钻锚单元三维实体模型导入运动学分析软件ADAMS中,对其进行简化处理、添加约束和驱动,建立其运动学和动力学仿真模型,得到仿真参数曲线,并对其进行分析处理。仿真结果表明,自动钻锚单元机构设计合理、功能完善,运动学与动力学仿真结果与理论计算结果基本一致,符合钻锚需求和设计要求。