[目的]为了满足固体充填开采技术产能效率提升的需求，实现充填支护机器人在智能充填工作面的自主高效作业，[过程和方法]针对充填支护机器人前后双梁承载的特殊性，将后承载梁对前承载梁的影响等效为对同轴铰接点的作用力合力，基于瞬心法建立前后承载梁的力矩平衡方程，定义力平衡区，建立承载能力与外载荷合力作用点位置、承载姿态的关系；采用并联机器人运动学分析方法，得到承载梁输出载荷与驱动机械臂载荷的映射关系；求解不同承载姿态下的结构刚度矩阵，得出前后承载梁的垂向刚度曲线；运用ADAMS、AMESim建立液压与机械系统模型，并采用刚度阻尼弹簧近似直接顶，通过联合仿真模拟机器人在不同阶段承载梁与直接顶的相互作用力。[结果]结果表明：前后承载梁外载荷合力作用点在前后支撑机械臂与同轴铰接点区域内机器人承载能力较好，后承载梁合力作用点位置影响前承载梁承载能力并改变平衡机械臂工作状态；针对前承载梁能基于姿态参数和机器臂工作阻力求解外载荷大小及合力作用点，但后支撑机械臂工作阻力无法直接反解后承载梁外载荷大小及合力作用点位置；刚度曲线受姿态影响小，近同轴铰接点位置数值大，远离后骤减；承载梁与直接顶作用力在近同轴铰接点附近数值大，远离后骤减，呈“伞尖”状分布，与垂向刚度曲线近似。[结论]研究成果从力矩平衡、并联机器人、结构刚度角度揭示了充填支护机器人承载梁与直接顶的相互作用关系，为其承载工况自主识别与自适应支护提供了理论基础以及新的研究思路和方法，有助于推动固体充填开采技术的智能化升级，在提高开采效率和安全性方面具有重要意义。

0 引言
1 充填支护机器人承载力平衡区分析
1.1 双梁承载力矩平衡方程构建
1.1.1 基于瞬心的力矩平衡方程构建
1.1.2 力矩平衡方程求解
1.2 不同姿态下后梁承载能力表征
1.2.1 不同姿态下承载梁铰接点受力状态与外载荷合力作用点位置关系分析
1.2.2 不同姿态下后梁承载工况与外载荷合力作用点位置关系分析
1.3 前承载梁承载能力表征
1.3.1 前梁力平衡方程
1.3.2 后梁外载荷合力作用点处于临界位置时前梁承载工况表征
1.3.3 后梁外载荷合力作用点处于临界点右侧时前梁承载工况表征
1.3.4 后梁外载荷合力作用点处于临界点左侧时前梁承载工况表征
2 充填支护机器人机械臂工作阻力与外载荷的关系
2.1 前支撑机械臂及平衡机械臂工作阻力与前承载梁输出力映射关系
2.2 后支撑机械臂工作阻力与承载梁输出力映射关系
3 充填支护机器人结构刚度分析
4 典型承载工况仿真测试
4.1 模型搭建与仿真方案
4.1.1 仿真模型构建
4.1.2 仿真方案设计
4.2 三种姿态下的初撑过程仿真结果
4.3 水平及上仰姿态下增阻承载过程仿真结果
5 结论
创新点

宗庭成,张强,杨康,等.煤矿智能充填支护机器人承载特性与自适应支护机理研究[J/OL].煤炭科学技术,1-14[2025-03-21].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20250320.1111.005.html.