基于RBF神经网络凿岩台车钻臂逆解分析

凿岩台车钻臂运动学逆解是钻臂轨迹规划的关键，采用人工神经网络是实现钻臂运动学逆解的有效途径。通过D-H法对钻臂进行正运动学分析，建立各级连杆坐标系，求解钻头位置相对于钻臂底座的位姿关系矩阵，基于蒙特卡洛法利用MATLAB计算出钻臂工作空间及掌子面覆盖范围，采用RBF神经网络逼近钻臂姿态与钻头位置的复杂映射关系，利用梯度下降法计算构建神经网络参数，完成钻臂逆解。结果表明：RBF神经网络计算转动关节角度最大误差为0.082°，误差均方根为0.007 2，最大误差占比为0.91%；伸缩关节位移最大误差为1.07 mm，误差均方根为0.083，最大误差占比为0.042%，能够较为精准地计算凿岩台车钻臂逆解，为规划钻臂轨迹实现自动化与智能化凿岩提供理论基础。     

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。     

直接定位双三角支承钻臂运动轨迹的计算机仿真

本文分析了直接定位双三角支承钻臂运动轨迹的特点，分别以摆角和钻臂变幅油缸行程作为自变量建立了钻臂运动轨迹的数学模型，建立了钻臂与推进器干涉条件方程，介绍了运动轨迹计算机仿真程序及由此程序生成的凿岩范围图形实例。     

单轨吊钻锚一体机钻臂设计

钻臂是单轨吊钻锚一体机的重要工作部件。针对目前单轨吊钻臂仅安装1台凿岩机，钻孔使用工况单一的情况，设计了一种可同时安装1台凿岩机、1台锚杆机的钻臂；该钻臂上凿岩机与锚杆机在圆周方向呈90°布置，可同步进行巷道断面爆破孔及巷道顶板及侧帮锚杆孔的施工作业。同时在钻臂上安装有卷管器、扶钎器、顶紧装置等各种辅助钻进装置，这些辅助装置可使凿岩机在钻孔工作时快速钻进，提高凿岩效率并降低卡钻故障。     

双三角钻臂支臂缺运动速度的策划

双三角钻臂尾于直接定位机构。为了防止干涉并达到直接定位的目的。要求钻臂严格按规划轨迹移位，这就需要对钻臂各液压缸的运行速度进行策划，使其同步、协调、平稳地运行。在分析了双三角钻臂的运动特性的基础上，提出了一种支臂缸运动速度全程策划方法，给出了一个具体的速度策划实例，并按该速度策划方法进行了插补计算，其走步轨迹说明了该速度策划方法的可行性。     

隧道凿岩机器人钻臂动力学研究

本文运用机器人学动力学理论对凿岩机器人钻臂进行动力学分析。建立了钻臂的动力学模型，该研究对于钻臂零部件、驱动油缸的设计及凿岩机器人的控制系统设计具有重要的参考价值。     

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。     

钻锚机钻臂动力学仿真分析

基于多体系统动力学理论,建立某型号钻锚机钻臂的动力学模型,应用LMS Virtual.Lab Motion多体动力学仿真模块对钻臂进行了钻进工况下的动力学仿真分析。将钻臂中的拖板作为钻臂多体系统中的柔性体进行了刚柔耦合仿真分析,得出拖板的应力变化规律,实现拖板结构的优化;应用LMS Virtual.Lab AMEsim液压仿真模块联合Motion中的多体动力学模型对钻臂进行机液耦合仿真分析,结果表明,在钻进工况下钻臂主、副给进油缸进出口压力与速度波动在合理范围之内;仿真环境中,钻锚机钻臂举升平稳,钻进正常。仿真分析有效评价了钻锚机钻臂系统动力学特性,为钻臂结构的优化设计提供了参考。     

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     

锚杆钻车钻臂工作空间分析及仿真

钻臂的工作空间是衡量钻臂运动能力的一个重要指标。应用D-H法对钻臂进行正运动学分析,并建立钻臂连杆各关节坐标系。基于设计的连杆参数及变量范围,建立钻杆相对于钻臂基座的位姿矩阵。基于蒙特卡洛法分析,利用MATLAB仿真出钻臂工作空间及覆盖面积,通过Robotic toolbox工具对运动学结果进行验证,为后续钻孔规划及结构改进提供基础。     

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。     

直接定位式钻臂变幅结构运动不干涉条件

对直接定位式钻臂变幅要机构运动不干涉条件进行了分析探讨，给出了有关计算公式，对直接定位式钻臂变幅机构设计具有理论指导意义。     

机载单臂式锚杆钻机钻臂升降装置优化设计

通过机载单臂式锚杆钻机钻臂的受力分析,当钻臂升降油缸上铰接点位于伸缩梁内梁与外梁的重叠位置时,钻臂在工作过程中所受到的正应力最小。同时,通过钻臂升降油缸工作尺寸和受力分析,给出了升降油缸工作行程及缸径的确定方法,为钻臂升降油缸的选型计算提供了理论依据。     

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。     

硬岩隧道掘进多臂协同钻孔技术研究

为实现硬岩隧道掘进机械化施工,提高三臂凿岩台车应用于硬岩隧道掘进时的施工效率,对三臂凿岩台车钻孔定位精度、多臂协同钻孔路径优化进行了研究分析。首先,基于D-H法建立三臂凿岩台车运动学模型,通过蒙特卡洛法得到三臂凿岩台车的有效工作空间,采用RBF神经网络算法实现钻臂钻孔的精确定位;其次,以钻臂末端移动距离最短和钻臂运动过程中各关节变量之和最小作为优化目标,提出一种改进遗传算法对三臂凿岩台车进行孔序优化,并与蚁群优化算法和自适应遗传算法两种现有孔序规划算法进行对比;最后,以两种不同方案钻孔顺序和所划分工作空间对多钻臂协同钻孔碰撞干涉进行仿真数值模拟分析。数值模拟结果表明：(1)3个钻臂的钻孔定位误差最大为2.94 mm,误差控制在3%以内;(2)与两种现有孔序规划算法相比,以钻臂末端移动距离最短作为优化目标时,3个钻臂末端行驶的总距离分别缩短了5.39 m和10.84 m,以关节变量之和最小作为优化目标时,3个钻臂的各关节变量之和分别减少了2.76 rad、5.34 rad;(3)以最短距离所得钻孔顺序进行钻孔作业时,中间钻臂与左右钻臂之间最短距离分别为984.6、580.8 mm,各钻臂...     

掘进机钻臂系统动力学仿真分析

掘进机钻臂系统通常集成在掘进机机身两侧,用于掘进后及时对巷道进行支护。针对掘进机钻臂系统受力计算较复杂的问题,采用动力学仿真软件建立了掘进机钻臂系统多刚体动力学模型,对钻臂在不同位姿下进行锚钻作业时各关节的动力学特性进行分析,并得出结果。     

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。     

钻装机多自由度机载液压钻臂设计

通过对原钻装机机载钻臂的结构缺陷进行分析,设计一种多自由度机载液压钻臂,能保证在较大的范围内钻孔始终垂直于巷道截面,并用Solid Works对钻臂结构进行三维建模,简化后导入有限元分析软件ANSYS Workbench进行静力学和模态分析,验证了整个多自由度机载液压钻臂结构的合理性。     

多机械臂多钻机协作的煤矿巷道钻锚机器人关键技术

针对煤矿巷道掘进智能化进程中存在的“掘快支慢”难题,总结分析了国内外快速掘进钻锚技术和装备以及类似多任务多机械臂控制技术的研究现状,指出研发具有多机械臂多钻机协作的煤矿巷道钻锚机器人是破解永久支护难题的重要发展方向。提出了多机械臂多钻机协作的钻锚机器人基本方案,凝练了影响钻锚机器人性能的“有限时空多机械臂与多钻机布局优化、面向装卸任务的机械臂姿态控制、复杂受限空间机械臂最优轨迹规划和多机械臂多钻机智能协同控制”四大关键技术,并给出了解决思路和方法。针对在有限时空约束下钻锚机器人结构布局优化问题,构建了钻锚机器人配置优化模型,提出了时空最优的钻锚机器人多机械臂与多钻机结构布局方案,旨在提高钻锚效率的同时获得最优空间布局;针对机械臂与钻机协同位姿控制问题,提出了基于机器视觉和强化学习的机械臂抓取与布放控制方法,旨在提高机械臂末端位姿控制精度,实现精准装卸物料作业;针对复杂受限空间机械臂最优轨迹规划问题,建立了机械臂多目标轨迹优化模型,提出了基于随机采样与包围盒相结合的机械臂防碰撞轨迹优化方法,旨在保证机械臂在搬运过程中安全、可靠、高效运行;针对钻锚机器人多机械臂与多钻机并行协同控制问题,构...     

双三角钻臂交幅机构的简化模型

从液压系统的基本方程入手，对双三角钻臂变幅机构进行了机理建模。在建模过程中，忽略对模型精度影响不大的一些次要因素，获得了系统的简化模型，为实现钻臂的轨迹跟踪和精确定位控制创造了条件。