| 多自由度自动喷浆机械臂运动分析及路径优化 |
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| 引用本文： | 刘送永,徐海乔,张德义,贾新庆,姚健.多自由度自动喷浆机械臂运动分析及路径优化[J].煤炭学报,2020(S2):1079-1088. |
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| 作者姓名： | 刘送永 徐海乔 张德义 贾新庆 姚健 |
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| 作者单位： | 1. 中国矿业大学机电工程学院;2. 江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心;3. 南京晨光集团有限责任公司 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金面上资助项目(51975570)； |
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| 摘 要： | 喷浆支护具有支护强度高、支护成本低等特点,已广泛使用于煤矿井下巷道掘进与支护中。为实现巷道喷浆支护作业全自动化,解决喷浆质量差、生产效率低等问题,设计并实现一种灵活性高的多自由度冗余喷浆机械臂。基于D-H法建立多自由度喷浆机械臂运动学模型,通过正逆运动学分析得到了多自由度机械臂的空间位姿变换矩阵,为喷浆作业自动控制奠定了基础;以受喷面的均匀度为目标,采用环境网格法建立喷浆路径规划模型,对喷浆路径规划进行研究并统计受喷面覆盖程度,分析喷浆直径、喷浆横移距离等运动参数及运动形式对喷浆效果的影响;此外,搭建了多自由度喷浆机械臂控制系统并进行了运动控制试验,以验证自动喷浆机械臂的控制性能。研究结果表明建立的运动学模型可准确描述机械臂空间运动,在运动控制试验中获得的位姿参数θ1,θ2与θ3误差较大,其余误差较小,基本满足控制性能要求;重复喷浆区域集中于喷浆路径相交位置,未喷浆区域存在于喷浆区域的外围,可采用"喷帮"方式对未喷浆区域进行补喷;喷浆直径与喷浆横移距离共同影响着喷浆区域的均匀性,喷浆运动形式从l=D运动变化到l
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| 关 键 词： | 喷浆支护 喷浆机械臂 运动学模型 喷浆路径规划 运动控制 |
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