凿岩机器人钻臂定位系统PCM液压伺服控制研究

介绍了在凿岩机器人钻臂定位液压控制系统中采用PCM伺服控制而进行的可行性研究、相应的控制系统的设计以及计算机仿真和实验。实验结果显示,该系统重复精度<0.1mm,能满足凿岩机器人的钻臂定位精度和深孔凿岩工艺要求。     

凿岩机器人的建模与运动学分析

针对矿井下硬岩钻孔爆破工程,将凿岩机器人钻臂转化成多关节机器人系统。根据D-H模型及几何分析法完成了钻臂的正逆运动学求解,并采用曲线拟合算法,通过构建钻臂后两液压缸与钻臂之间的几何模型,得到了钻臂的俯仰角和偏转角的计算公式;在此基础上,采用运动学算法对矿车在巷道中的停偏问题进行了纠偏。验证结果表明,所提算法误差在允许范围内,这为凿岩机器人下一步的控制设计打下了基础,在对矿洞开采的自动化、智能化的应用上具有现实意义。     

凿岩机器人钻臂油缸行程计算方法的误差分析

笔者分别以几何法和坐标变换法计算了凿岩机器人钻臂的油缸长度,并与实际测得油缸伸缩长度进行比较,得出了坐标变化法计算值和实际值的吻合度高,满足了凿岩机器人钻臂末端定位精度的要求。     

隧道凿岩机器人双三角钻臂运动分析与控制策略

通过对隧道凿岩机器人双三角钻臂运动规律的研究,引入平行坐标系将两后变幅缸对钻臂摆角与俯仰角的两输入两输出耦合系统转化为两个单输入单输出系统,得到了钻臂直线轨迹运动时,两后变幅缸的控制规律。从算法上解决了双三角钻臂轨迹控制的难点,为隧道凿岩机器人的高精度轨迹控制打下良好的理论基础。     

凿岩台车机械自平动钻臂机构的平行机理

采用新的方式提出了凿岩台车机械自平动钻臂机构的平行移动条件,并对凿岩台车机械自平动钻臂机构的平行机理进行了理论分析论证,给出了设计制造凿岩台车机械自平动钻臂机构的关键要素。     

凿岩台车钻臂液压系统性能 测试与分析

凿岩台车是矿山机械化开采的重要设备,钻臂液压系统工作性能优劣直接影响台车施工效率。通过对凿岩台车钻臂液压系统性能的测试,给出了凿岩机冲击、旋转及推进压力,获得了钻臂其他动作缸的压力参数,为优化钻臂液压系统参数设计,提升凿岩台车的作业性能,提高钻孔工作效率打下了坚实的基础。     

单轨吊钻锚一体机双三角伸缩钻臂的设计

针对中大型巷道钻爆法岩巷掘进,创新性地在巷道第二水平设计了一种单轨吊钻锚一体机凿岩锚护设备,在此单轨吊钻锚一体机上设计了一种双三角伸缩钻臂,比常用台车钻臂多1个自由度,能够使该钻臂在工作面和巷道全断面360°凿岩打孔锚固支护作业,采用双三角钻臂结构,增加了钻臂的稳定性与定位准确性,并对该钻臂的8种共计11个液压执行元件进行了设计计算与选型。     

高原用凿岩台车回转回路液压系统设计与钻臂轻量化研究

针对目前国内市场上的凿岩台车产品对高原环境适应性差等问题,设计了高原用凿岩台车回转回路液压系统,使用AMESim软件对凿岩台车凿岩机的回转回路进行了仿真分析,利用ANSYS软件对钻臂模型进行了静力学分析。仿真结果表明,钻臂的刚度及强度满足要求,优化后的钻臂重量降低了13%,实现了钻臂轻量化的目标。     

隧道凿岩机器人钻臂移位跟踪与控制系统

二十多年前,国外就开始了隧道凿岩机器人的研究,近些年,国内也开始研制这种设备,应用市场较大。现介绍一种由国内自行研制的隧道凿岩机器人的钻臂自动移位控制系统及其组成和工作原理,并介绍了一套实现其工作的控制软件系统。     

钻车钻臂经济截面设计探讨

钻臂是凿岩钻车的重要运动部件。在设计钻臂时,一定要考虑钻臂与推进器的连接方式与受力状态。钻臂的连接方式不同,施加于钻臂载荷的形式不同,对其强度的要求也就不一     

凿岩台车钻臂结构的有限元分析

凿岩台车的钻臂是工作定位机构,确保凿岩机在准确的、稳定的条件下工作。以AtlasCopco公司2012年的D7凿岩台车的钻臂为模型,分析其钻臂由圆柱形结构改进为方形结构的安全性能,为今后国内自主生产凿岩台车钻臂提供理论参考。     

隧道凿岩机器人双三角十字铰钻臂的运动控制

通过研究凿岩机器人双三角十字铰钻臂运动规律，在分析两变幅缸伸缩经与钻臂摆角与俯仰角的变化之间关系的基础上，得到了钻臂摆角与俯爷角按特定规律运动时钻臂在空间的运动轨迹，同时也得到了两变幅缸的伸长变化轨迹，据此，通过控制两变幅缸按一定规律变化可使钻臂在空间的移动平缓并且使得钻臂的运动控制方便、简单，且易于碹以较高的控制精度。     

履带式单臂凿岩台车的设计研究

简要介绍了凿岩台车的用途、分类及国内外研究现状,重点介绍了CMJ1-16履带式单臂凿岩台车的结构、功能,以及设计过程中的重点和难点。该凿岩台车采用双三角钻臂结构,具有三级防卡钎功能,可实现钻臂的快速定位、快速钻孔,提高凿岩效率和巷道成形质量。     

钻臂液压平动机构的新型式比例平动机构的原理与设计

为了满足平巷掘进时对炮孔平行度的要求,凿岩台车钻臂设计必须采用不同的结构型式。从初始的升降式结构、剪式结构,发展到平行四边形结构直到目前已大量采用的液压平动机构,一步步逐渐完善,使钻臂(直角坐标运动钻臂和极坐标运动钻臂)在沿全断面工作时凿岩平行度的范围加大,动作准确,结构紧凑,维修方便。     

计算机控制凿岩钻车钻臂定位控制方案研究

与普通凿岩设备相比，计算机控制凿岩钻车可获得精确的断面轮廓，减少超挖，其关键在于计算机控制凿岩钻车钻臂可实现精确定位。本文提出了计算机控制凿岩钻车钻臂定位的一种具体控制方案。     

5种工况下AXERA T10型凿岩台车大臂疲劳寿命仿真

凿岩台车大臂在凿岩台车工作过程中受多种交变载荷作用,易造成大臂出现裂纹甚至断裂。以汤姆洛克AXERA T10型凿岩台车为研究对象,建立其钻臂三维模型以及钻臂刚柔耦合模型;在选定的5种极限位置工况下仿真得到大臂薄弱节点;对薄弱节点进行疲劳寿命分析,发现疲劳循环次数最小的节点出现在工况4下大臂支撑推进梁的俯仰液压缸铰孔边缘处,并计算得到疲劳寿命为3 067 h。该仿真分析为同类型凿岩台车的大臂设计提供了参考。     

基于Workbench的全液压凿岩钻机钻臂有限元分析

采用三维造型软件Pro/ENGINEER建立全液压凿岩钻机钻臂实体模型,应用有限元分析软件ANSYS Workbench进行有限元分析。通过对ANSYS Workbench后处理数据进行分析,得出4种典型工况下全液压凿岩钻机钻臂应力分布情况,为全液压凿岩钻机钻臂的进一步优化提供了依据。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂运动学研究

通过分析煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂机构动作过程和结构原理,建立了钻臂关节坐标系,得到了连杆D-H参数,根据建立的钻孔机器人钻臂正向运动学模型,求得钻孔机器人钻臂基坐标系与钻杆末端坐标之间位姿变换矩阵、钻臂关节变量与末端位姿关系式;运用非线性映射能力强的RBF神经网络算法,实现了钻臂运动学逆解的快速和高精度求解。采用蒙特卡洛法对钻臂工作空间求解,得到了末端集合点在钻臂工作空间的散点图,验证钻臂设计工作空间可行性。该研究可为钻孔机器人钻臂的精确定位、运动学分析、轨迹规划奠定基础。     

煤矿井下机器人钻臂智能控制研究

把神经网络控制技术引入至煤矿井下机器人的钻臂控制系统里,针对机器人钻臂控制系统实施研究。推导出了工作装置电液比例控制系统的传递函数,设计了电液比例控制系统,分析了神经网络控制问题,构建了煤矿井下机器人电控系统模型,讨论了机器人钻臂控制问题。     

信息窗口

自动化凿岩作业《Engineering and Mining Journal》2006年第4期报道,澳大利亚里奇韦铁矿第1次实现了凿岩钻车完全自动化操作。该矿的2台Simba L6C凿岩钻车,采用阿特拉斯科普科先进的钻臂控制自动化技术,提高凿岩效率10%。钻臂控制自动化技术可使凿岩过程中的有关工序实现完全自动化。比如,它可使钻臂和进给机构按事先设计的炮眼布置图和钻孔程序自动定位,自动开孔,自动换钎杆和钎头,自动钻进每个炮眼,彻底解决了深孔钻进中或换孔位过程中需要人工换钎杆和钎头的问题,为实现凿岩作业全部自动化操作创造了条件。阿特拉斯科普科公司开发的…