雙臂掘進鉆車自動化鉆孔方法研究.pdf

1、在我國統(tǒng)配煤礦和新井建設中，每年有大量的巖石巷道開拓與掘進工作，掘進裝備的自動化程度已成為制約煤礦提高生產(chǎn)能力的主要因素。當今礦業(yè)研究的熱點和難點是具有智能化與自主操作的井下自動化鑿巖設備。其中，保證鉆車能夠在具有多個拐角的巷道中間快速行進且不碰觸到墻面，并能進行精確實時的定位和導航，實現(xiàn)自動化鉆孔，是礦業(yè)研究的一個重要方向。因此，對掘進鉆車的自動化鉆孔方法進行研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　本文針對石家莊煤礦機械有限公司的CM

2、J2-27型雙臂液壓式鉆車的鉆臂進行結(jié)構(gòu)改進和工作特點分析，先后建立了鉆車理想位姿和實際位姿的運動學模型。采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立正向運動學方程，推導出運動學正解表達式。結(jié)合蒙特卡洛法，采用Matlab工具，對鉆車進行工作空間分析，得到單臂作業(yè)和雙臂協(xié)同作業(yè)的工作空間，并得出了實際工作時鉆車到斷面的最佳距離為1010mm。根據(jù)正解模型，采用分離變量法實現(xiàn)運動學逆解運算，能夠根據(jù)機身位姿使鉆臂快速準確的找到

3、正確孔位，實現(xiàn)了考慮鉆車實際位姿的鉆車運動學逆解的求取。采用三維仿真軟件UG建立雙臂掘進鉆車鉆臂的三維實體模型，按照運動學方程求得的正解和逆解表達式，對正解和逆解的一致性進行仿真驗證。根據(jù)鉆車鉆臂的結(jié)構(gòu)特點研究鉆車產(chǎn)生干涉的規(guī)律以及鉆臂的碰撞干涉檢測方法，完成了雙臂作業(yè)防干涉鉆孔規(guī)劃、單臂運動關(guān)節(jié)防干涉鉆孔規(guī)劃以及鉆臂與巷道之間的避碰處理。
　　通過對鉆車鉆臂進行運動學分析，實現(xiàn)了已知作業(yè)點后數(shù)字控制鉆臂按照優(yōu)化路徑自動準確定位，