作品包括

Word版说明书1份，共95页，约31000字

CAD版本图纸，共9张

摘要

皮带机作为煤矿生产最重要的设备之一，其故障诊断一直是煤矿安全生产的一大难题。传统的人工巡检与定点检测系统，存在效率低、实时性差、可靠性低等缺点。本课题基于此，设计了一种效率高、可靠性高、结构简单的煤矿皮带机巡检机器人，通过构建数据采集系统对皮带机进行故障检测。本文主要进行巡检机器人整体结构设计及控制系统设计。

本文首先结合实际工况，确定巡检机器人技术参数。通过比较讨论，确定本课题巡检机器人为挂轨式齿轮齿条传动。完成电机设计选型以及齿轮齿条传动设计计算，设计了一种可靠性高，不打滑的驱动系统。结合实际工况设计了一种自限位的导向行走机构。对工字铝轨和支架的进行选型计算，结合实际皮带机工作线路，完成机架的设计。采用 SolidWorks 建立机器人三维模型，采用有限元分析对所设计零件进行强度校核。

本文设计了一款基于西门子 s7-1200 的控制系统。首先结合巡检机器人功能需求，确定对图像、温度、声音和烟雾进行信息采集，分别对摄像机、红外热像仪、拾音器、烟雾传感器进行选型，开展数据采集系统设计。构建了上、下位机之间的无线通讯网络；设计电池源供电系统。完成控制系统电路图设计。并绘制了程序流程图。最后对本设计进行可行性分析。

该论文有图 63 幅，表 27 个，参考文献 31 篇。

关键词：巡检机器人；皮带机故障；齿轮齿条传动；数据采集；控制系统；PLC

目录

摘要.............................................................................................................................. Ⅰ

目录.............................................................................................................................. Ⅲ

1 绪论 1

1.1 课题的背景与意义 1

1.2 国内外研究状况 2

2 总体方案确定 4

2.1 巡检环境及设计需求 4

2.2 行走方式的确定 7

2.3 传动方式的确定 8

2.4 机架结构方案 11

2.5 控制系统硬件选型方案 11

3 机械结构设计与计算 14

3.1 电机计算选型 14

3.2 齿轮齿条传动计算选型 18

3.3 驱动部分结构设计 24

3.4 导向部分结构设计及有限元静应力分析 27

3.5 底板壳体设计及有限元静应力分析 36

3.6 机架部分选型设计与强度校核 37

3.7 机械结构设计结果 41

4 控制系统设计 43

4.1 主控制器 45

4.2 电机驱动器 46

4.3 数据采集系统 47

4.4 通讯方式 55

4.5 电池能源系统 58

5 软件系统设计 65

6 可行性分析 68

6.1 技术可行性分析 68

6.2 经济可行性分析 68

7 总结与展望 70

7.1 整体设计总结 70

7.2 不足与展望 70

参考文献 72

翻译部分 74

附件 90

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