我国由于富煤贫油少气的特点,决定了煤炭在我国的能源类生产和消费中占据主导地位,世界第一的煤炭产销量加大了我国发生煤矿事故的几率,井下透水、瓦斯爆炸和顶网坍塌等煤矿事故已经给国家财产和人员生命造成了极大的威胁。矿难发生后,井下工作环境遭到了严重破坏,救援人员的贸然深入不仅会将自己陷入危险境地,也会浪费宝贵的援助时间。为了最大程度地降低救援安全隐患,探测机器人被应用到了煤矿事故搜救领域,通过其自身携带的传感器和摄像头对井下进行实时监测,及时了解灾后现场情况,缩减救援时间,减少伤亡事故。对比和总结了国内外探测机器人的底盘机构特点,以煤矿发生灾难后的特殊性和紧迫性作为主要考虑因素,本文提出了一种具有机械手臂的煤矿井下探测移动机器人。机器人的行走机构以TUT-CMDR为设计蓝本和研究平台,在车体上安装了机械手臂,可抓取放置中继器增强无线信号和搜集样本用于地面指挥部分析。本文从结构选型、运动学动力学分析、正向越障角度规划和样机仿真等方面展开研究。本文根据动力传输方式的特征采用驱动轮后置,机器人使用双行进履带摆臂驱动直线和转弯运动,双履带摆臂进行越障和跨沟工作,车体上安装的机械手臂采用三自由度关节式手臂布置形式,手爪采用电磁驱动,最大可抓取10kg的重物。针对CATIA建模的底盘和手臂分别进行了运动学和动力学讨论,底盘运动学进行了直线、转弯分析,动力学进行了受力计算,导出了底盘车体坐标系关于世界坐标系的运动学和动力学方程。手臂采用欧拉角旋转变换,运动学讨论了手臂正解、反解及抓取空间,动力学进行了雅可比静力学和拉格朗日动力学计算。整体越障分析中使用D-H变换和柱面坐标系整合求解机器人整体质心,讨论了手臂角度和负载大小对机器人质心变化的影响,规划了越障过程中履带摆臂和机械手臂的工作角度,提高了机器人的越障能力。样机模型导入到ADAMS中进行了仿真分析,仿真了机器人的直线、转弯和爬坡运动,规划了手臂正向和侧向抓取负载的运动轨迹,计算出手臂可抓取的最远距离。