雙臂掘進(jìn)鉆車自動(dòng)化鉆孔方法研究.pdf

1、在我國統(tǒng)配煤礦和新井建設(shè)中，每年有大量的巖石巷道開拓與掘進(jìn)工作，掘進(jìn)裝備的自動(dòng)化程度已成為制約煤礦提高生產(chǎn)能力的主要因素。當(dāng)今礦業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)是具有智能化與自主操作的井下自動(dòng)化鑿巖設(shè)備。其中，保證鉆車能夠在具有多個(gè)拐角的巷道中間快速行進(jìn)且不碰觸到墻面，并能進(jìn)行精確實(shí)時(shí)的定位和導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆孔，是礦業(yè)研究的一個(gè)重要方向。因此，對(duì)掘進(jìn)鉆車的自動(dòng)化鉆孔方法進(jìn)行研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文針對(duì)石家莊煤礦機(jī)械有限公司的CM

2、J2-27型雙臂液壓式鉆車的鉆臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和工作特點(diǎn)分析，先后建立了鉆車?yán)硐胛蛔撕蛯?shí)際位姿的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)正解表達(dá)式。結(jié)合蒙特卡洛法，采用Matlab工具，對(duì)鉆車進(jìn)行工作空間分析，得到單臂作業(yè)和雙臂協(xié)同作業(yè)的工作空間，并得出了實(shí)際工作時(shí)鉆車到斷面的最佳距離為1010mm。根據(jù)正解模型，采用分離變量法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解運(yùn)算，能夠根據(jù)機(jī)身位姿使鉆臂快速準(zhǔn)確的找到

3、正確孔位，實(shí)現(xiàn)了考慮鉆車實(shí)際位姿的鉆車運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的求取。采用三維仿真軟件UG建立雙臂掘進(jìn)鉆車鉆臂的三維實(shí)體模型，按照運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求得的正解和逆解表達(dá)式，對(duì)正解和逆解的一致性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。根據(jù)鉆車鉆臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究鉆車產(chǎn)生干涉的規(guī)律以及鉆臂的碰撞干涉檢測方法，完成了雙臂作業(yè)防干涉鉆孔規(guī)劃、單臂運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)防干涉鉆孔規(guī)劃以及鉆臂與巷道之間的避碰處理。
　　通過對(duì)鉆車鉆臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)了已知作業(yè)點(diǎn)后數(shù)字控制鉆臂按照優(yōu)化路徑自動(dòng)準(zhǔn)確定位，