煤矿井下探测机器人的主要作用是替代人员进入灾后的矿井,探测井下的环境信息以及人员的伤亡情况,并将其发送到指挥中心。因此,煤矿井下探测机器人的研究对减少人员伤亡和煤矿救灾工作的顺利开展有重要意义。课题来源于山西省科技攻关项目“煤矿井下搜救探测机器人技术与系统研究”,本文研究的路径规划和运动控制技术是该课题研究的关键技术,是煤矿井下探测机器人顺利完成其探测任务的保障。煤矿井下探测机器人路径规划的主要任务是在灾后井下障碍物不确定的环境中,寻找一条从起始点到目标点的安全避碰路径,且所走路径较短、能源消耗最少。结合煤矿井下探测机器人的特点,首先,本文采用了基于栅格的机器人局部环境建模方法;其次,根据标准微粒群算法容易陷入局部最优的缺点,通过对微粒的重新随机初始化,改进了微粒群的算法,并通过仿真验证了改进算法的可行性;再次,在研究微粒群算法的基础上,提出了基于行为学和微粒群算法的煤矿井下探测机器人的路径规划方法,根据行为学把机器人的路径规划行为分解为驶向目标的行为和避障行为,同时根据滚动扫描区域里障碍物信息的不同来确定机器人的行为,并通过应用兼顾全局的子目标的确定方法,也使该路径规划在保证局部最优的同时兼顾了全局最优;最后,通过对基于行为学和微粒群算法的路径规划方法的MATLAB仿真,验证了本文算法的有效性。根据煤矿井下探测机器人的机构特点,把煤矿井下探测机器人的运动控制主体分为了主驱动模块和摇臂驱动模块。首先,根据轮式机器人的运动学模型,推导出了主驱动模块的运动学方程和在直行、转弯时两个履带的速度公式;其次,通过把机器人的摇臂简化为空间连杆开链机构,推导出了机器人摇臂模块的运动学方程;再次,结合煤矿井下探测机器人的工作条件和自身特点,对其运动控制系统的硬件和软件系统进行了选型和设计,其中,经过对软件系统中的“路径动态显示”窗口和“图像采集窗口”的调试,不仅实现了机器人合理路径、障碍物信息和井下环境的可视化,并也为机器人的远程监控与控制奠定了基础;最后,应用Pro-Engineer软件建立了煤矿井下探测机器人的运动学仿真模型,并通过ADAMS仿真软件对主驱动模块的运动学方程进行了仿真,验证了运动学方程的有效性和规划路径的可行性。