中国是世界第一产煤大国,也是煤炭消费大国,煤炭已经成为了国民经济发展的重要基础。煤矿煤仓是煤炭运输的关键环节,目前传统的清仓方式仍为人工清仓,其危险性高,人员劳动强度大,且煤仓内部的有毒气体是一个难以解决的难题。因此,本文提出采用机器人代替人工的新型清理方式,并对煤仓清堵机器人的机械结构、力学特性和轨迹规划等进入了深入的研究。煤仓清堵机器人的出现实现了机械化,自动化清仓,提高了清仓安全性和工作效率。本文设计的煤仓清堵机器人,主要完成了以下内容:(1)煤仓清堵机器人本体机构的研发。搭建煤仓清堵机器人的总体架构,结合煤仓内部的空间结构和清洗工况,利用AUTUCAD软件对其本体结构进行设计、绘制二维装配图,并对关键元器件进行选型和计算,最后对煤仓清堵机器人整体进行力学平衡分析。(2)煤仓清堵机器人右平衡臂上的行走小车做力学特性研究。建立行走小车的静力学和动力学模型,推导出小车在防止壁面下滑、纵向倾覆两种失效形式下的最小吸附力方程以及直线行驶运行模式下所需的最小驱动力方程,然后利用仿真软件对不同倾角和不同粗糙度下的数值模拟对比分析,从而确定小车在可靠吸附和稳定运行时的吸附力和驱动力矩的大小。(3)煤仓清堵机器人关键结构进行可靠性分析。首先对行走小车电机布置形式进行了验证,在ADAMS仿真软件中对单个电机驱动、对角布置电机驱动和平行布置电机驱动进行了仿真对比,验证了平行布置电机驱动的合理性。最后对关键零部件进行了静力学校核和模态分析。(4)煤仓清堵机器人的清理轨迹规划和软件设计。在已知环境地图的情况下比较随机路径、螺旋式路径和折返式路径三种行走方式的优缺点,根据煤仓内部的实际情况和煤仓清堵机器人的清理方式,选择合理的清理路径。最后,对煤仓清堵机器人的控制系统和软件系统进行了初步的设计。