六自由度机械臂位置误差分析与结构优化

为了研究六自由度液压机械臂在重载工况下连杆结构的微小弹性变形对末端位置精度的影响,利用ADAMS软件对六自由度液压机械臂进行了刚性体及柔性体的动力学仿真分析,获取各连杆在最差工作条件下的载荷分布,利用ANSYS软件对各连杆进行了结构分析,根据分析结果得出了连杆结构的弹性变形对六自由度机械臂末端位置误差的影响程度,并对各连杆机械结构进行了优化。     

液压支柱自动搬运设备机械臂的设计与研究

针对煤矿井下液压支柱自动搬运设备,对其机械臂部件进行设计与研究,利用理论知识和工程实践经验设计成折叠形式,并对其进行运动学分析。通过Adams软件对折叠臂部件进行运动学仿真模拟,来分析折叠臂的位移、速度、加速度等运动特性,再通过ANSYS软件分析其重要零部件的结构强度。结果表明：所设计的折叠臂部件工作时,其运动特性和结构强度均很好地满足设计要求,安全无误地完成搬运工作,减轻了井下工作人员的劳动强度。     

崩落采矿法自动爆破装药技术研究与应用

介绍一种遥控式辅助自动装药系统,该系统主要由自动送管器、寻孔机械臂、生产信息动态监控系统组成,可实现炮孔空间定位,自动送管、孔深测量,并对泵送装药速率和退管速度进行匹配性调节,同时可将装药统计信息、设备运行状态、安全状态监控和报警信息进行分类采集、存储和远程无线通讯。该系统能够降低爆破劳动强度、减少岗位定员,实现井下装药的远程信息化管理。     

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。     

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。     

井下排爆机器人机械臂运动学及工作空间的分析

工作空间是衡量机器人工作能力的一个重要运动学指标。采用蒙特卡洛法和定步距角步长法分析井下排爆机器人机械臂的工作空间。给出了机械臂的基本结构,并对其运动模型进行简化;对机械臂进行了运动学分析;采用蒙特卡洛法和定步距角步长法分析该机械臂的工作空间,给出了机械臂末端的工作空间点云图。结果表明,排爆机械手工作空间内部工作点密集且分布均匀,能够满足作业要求。蒙特卡洛法求解速度快,能够简单而又形象地描绘出机械手的工作空间。     

基于D-H参数法对矿用车载机械臂的运动学分析

随着煤矿智能化进程的不断推进，煤矿机器人的研发引起了科研人员的关注。由于井下作业空间受限、视线较差，使煤矿机器人的研发受到了制约。针对一种矿用车载机械臂展开分析，利用三维软件构建重载机械臂的三维模型，利用D-H参数法建立机械臂运动学模型，完成了机械臂执行端的运动学推导，然后用Monte Carlo法对车载机械臂模型的运动空间进行求解，为密闭空间内矿用车载机械臂的动力学及运动学分析提供了一定研究依据。     

BQ—200型装药器试制成功

长治矿山机械厂研制的BQ-200型装药器8月中旬至9月上旬在大庙铁矿进行了一个月的工业性试验证明,该装药器结构原理使用性能符合设计要求,适合我国目前金属矿山井下采矿爆破装药使用。在井下生产试验期间共装炸药3009.3公斤,装填炮孔总深1394.4米,装药密度为0.96～1克/厘米~3,平均返粉率6.3％。平均装药     

柔性机械臂设计与分析

针对错综复杂空间环境的检测及维修等问题,结合自然界柔性体的结构特性及工作机理,研究设计一种柔性机械臂,由4节万向节型柔性臂组成。基于机器人机构学数学基础,分析机械臂的运动学方程,计算机械臂末端的位置方程与姿态方程;结合三维制图软件的运动仿真功能,并对所设计机械臂进行运动学仿真,求解其位移和加速度随时间的变化规律,为柔性机械手的设计提供一定的研究基础。     

井下上向中深孔粉粒状炸药装药车的研制

为满足井下上向中深孔机械化装填炸药的需要,成功研制了JFZ600型井下上向中深孔粉粒状炸药装药车,介绍了装药车的主要参数和结构特点。试验表明,该装药车整车设计合理,使用安全可靠,各项主要指标均能满足矿山要求,能有效解决矿山所急需的装药设备配套问题。     

煤炭采样机械臂运动优化控制与仿真

为优化煤炭采样工艺,设计了一种6-DOF机械臂。通过正、逆运动学分析采样工艺和机械臂的位姿变化,开发了基于嵌入式ARM9和Win CE的控制系统,利用实时、模块化结构,闭环控制机械臂采煤动作。结果表明:煤炭采样时,各关节和刚体间无错位冲突,对实现煤矿井下有限空间煤炭采样作业有重要的应用价值。     

煤矿抓管机器人冗余机械臂逆运动学求解算法

设计了一种煤矿抓管机器人，介绍了机器人的系统组成、核心参数和主要功能；在煤矿抓管机器人及其液压机械臂的结构特点和工作方式基础上，研究了基于固定角度法和搜索方法的机械臂逆运动学求解算法，分析了冗余机械臂的逆运动学求解原理，并给出了算法实现的详细流程。仿真结果表明：逆运动学求解得到的关节角序列能够驱动机械臂末端运动到目标位姿，求解过程可靠，验证了算法的有效性；相较现有其它逆运动学求解算法，该算法具有显式数学表达式，进而算法部署成本低。     

矿用巡检机械臂运动学及工作空间分析

针对地形复杂的矿井工作环境,提出一种矿用巡检六自由度机械臂,以进行危险环境下的样品采集等工作。研究该矿井巡检机械臂正运动学、工作空间、轨迹规划问题,通过改进Denavit-Hartenberg方法建立六自由度巡检机械臂正向运动学数学模型,利用MATLAB机器人工具箱建立巡检机械臂仿真模型,验证所建立正向运动学数学模型的正确性,进而采用蒙特卡罗方法对机械臂工作空间进行研究,由工具坐标系的随机概率位置向量得出机械臂工作域,对工具坐标系的工作空间云点图进行绘制,同时通过MATLAB轨迹规划仿真研究机械臂运行过程中末端执行器位移变化。     

爆竹机械装药工房装药爆炸破坏危害研究

爆竹机械装药工房设计过程中缺乏安全评估的依据,是机械化推广的主要影响因素。通过对爆竹机械装药工房爆炸危害源进行分析,定量探讨了爆炸冲击波危害效应和爆炸震动危害效应,为爆竹机械装药工房建设提供了参考。     

六自由度液压换刀机械臂的设计与分析

为提高盾构机换刀的效率、降低换刀成本和危险系数,设计一种盾构机用六自由度液压换刀机械臂。阐述了该机械臂的整体设计方案并对其进行运动学建模,通过仿真验证了运动学模型的准确性,并获得机械臂的作业范围和机械臂各关节运动曲线。结果表明,所设计机械臂的活动范围较大,且各关节运动平稳性较好,结构设计合理,为机械臂的智能化控制研究提供理论支持。     

六自由度机械臂的运动学分析和轨迹规划研究

针对现有六自由度机械臂在完成对目标物体抓取的过程中运动轨迹偏差较大和不平稳的问题,以六自由度机械臂为研究对象,并在SolidWorks平台下建立三维模型。运用D-H法建立运动学模型,完成正运动学分析,并利用数值法确定机械臂在空间中的活动范围。采用五次多项式插值算法对六自由度机械臂的运动轨迹进行规划,并在MATLAB软件环境下仿真得到机械臂末端点从起始点到目标点在空间中沿三坐标轴的位移变化曲线和运动轨迹。研究结果表明,六自由度机械臂机械结构参数设计合理,在两点之间采用五次多项式插值算法对机械臂运动轨迹进行规划,所得运动轨迹曲线连续平滑,没有跳变点,具有一定的应用价值。     

6R选矸机械臂运动学仿真分析

提出一种通过抓取非煤物质实现煤矸分离的6R选矸机械臂。运用D-H方法在直角坐标系下建立其运动学模型并完成运动学方程的推导,得到机械臂末端执行机构位姿和关节旋转角度的关系。利用Monte Carlo法完成对机械臂工作空间的求解,并利用MATLAB和ADAMS在工作空间内进行运动学联合仿真,得出各关节角度变化曲线和末端执行机构质心位置变化曲线。结果表明,6R选矸机械臂的结构设计合理可靠,所求解出的运动学理论方程准确,满足机械臂从点A(0.1028,0.0975,0)运动到点B(0.0828,0.0775,0.030)的需求。     

基于岩石装药孔要求的聚能装药技术研究

针对岩石装药孔要求,利用有限元仿真软件AN-SYS/AUTODYN对锥形装药、亚半球装药和K装药3种典型装药结构对岩石的侵彻过程进行了数值仿真研究,得到如下结论:亚半球装药可以形成较大的侵彻孔径,但需要增加侵深,较适用于低强度、低密度岩石;K装药可以形成较好的大深孔,但其对岩石的破坏程度较大,较适用于高强度、大密度岩石。利用实验对仿真结果进行了校核比较,结果表明仿真和实验结果符合较好,研究工作为满足岩石装药孔的装药结构设计要求提供了一条新的思路和途径。     

既有溶洞岩体爆破装药结构优化及数值模拟

为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用 AUTODYN 数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比 分析了不同模型岩体损伤、孔壁压力和飞石速度差异。 结果表明:对于孔身溶洞,相较于普通 PVC 管装药结构,采用 尼龙编织袋装药爆破可有效提高爆炸冲击波对孔壁的压力,降低大块率,改善岩体松动效果;孔底溶洞采用底部填塞 +上部装药外加台阶底部钻水平孔装药方式,可有效破除残留根底;对于贯通型孔间溶洞,采用底部装药+中间填塞+ 上部装药+顶部填塞的分段装药结构,并在前排钻辅助孔进行孔底装药,可有效改善岩体损伤破碎效果。     

基于PLC的井下中深孔装药车控制系统设计

以JYZ2×300型井下中深孔装药车为例,提出基于PLC和智能显示器的井下中深孔装药车控制系统,并介绍了系统的软硬件设计。利用该控制系统对设备安全性、设备状态监测和人机交互功能进行优化,能够提高装药车的安全性和可靠性。