考虑变幅机构影响的钻机取杆机构轨迹规划

针对工程钻机钻探过程中施工效率低、工作范围小的问题和加装钻杆的自动化需求,提出一种结合桅杆带有变幅机构的钻机取杆机构,并对变幅机构油缸行程区间分析和取杆机构轨迹规划。首先,利用D-H法建立取杆机构运动学模型,利用得到的运动学方程,采用控制变量法求解出能够满足末端手抓正确到达抓杆点的变幅机构各油缸对应行程区间;其次,针对钻杆运动过程中会与送杆机构、动力头发生碰撞的问题,考虑变幅机构对取杆机构的影响,对其运动过程进行分析,确定各关节的运动顺序,采用五次多项式插值法对各关节运动进行规划,结合运动学模型得到末端手抓的运动轨迹。研究结果表明:连杆油缸伸出越长,对应的滑移油缸和变幅油缸的行程可用区间就越小;在运动过程中,运动轨迹连续、平滑并且保证在不同变幅机构状态下均不会和送杆机构及动力头发生碰撞。