目前煤炭依旧是我国重要能源材料,煤炭产业经济的发展对我国工业经济可持续发展具有重要意义。由于煤矿作业设备机械化及智能化水平低,造成了煤矿生产效率的低下和事故的高发。矿山井下安全生产容易受到瓦斯、煤自燃、矿压等多种因素影响,一旦发生事故会对人民生命财产造成巨大损失。因此无论从国家对井下灾害的宏观控制方面还是管理部门对井下事故预防方面的考虑,都需要建立一套完善的、科学的、能及时反映井下安全生产状态的危险源辨识、评价和预警系统,从而减少井下事故的发生,确保矿井高效、安全、经济的生产。课题通过分析煤矿实际环境,研究了各类煤矿机器人的特点和结构,确定了煤矿巡检机器人设计要求和总体方案,并完成如下工作:(1)设计、搭建巡检机器人平台,对巡检机器人底盘移动机构、机械手机构以及动力系统进行详细的理论计算,从而进行合理的选型和结构设计。(2)分析5自由度机械手运动学问题,并建立机械手连杆结构参数表,使用Matlab对机械手的运动学解和工作空间进行仿真分析,得到仿真云图内部无空洞、空腔出现,说明连杆参数设置合理,符合设计要求。(3)分析机械手动力学问题,同时使用ADAMS对机械手动力学进行仿真得到机械手各关节运动总体运动比较平稳,且最大力矩均未超过所选取舵机的峰值力矩1.58N·m,说明机械手选型合理,基本满足机械手工作要求;最后对机械手进行动力学联合仿真,验证了基于ADAMS仿真结果的正确性。(4)使用ANSYS对机械手关键承载部件进行动力学分析,得到大臂、小臂的应力、变形云图,进而验证了机械臂的结构与材料均满足机器人的工作要求;而模态分析结果表明:所选舵机工作频率远小于机械手的固有平率,验证了机械手在工作过程中不会发生共振现象。(5)基于实验室条件研制、搭建实验样机,并进行相关实验,经过多次实验,可以得出样机对煤岩识别准确性达到65%,抓取准确性达到80%,符合煤矿设计要求。