机器人化钻锚车钻臂工作空间分析及轨迹规划

• 作者: 刘冰 吴淼 张中平 张境麟 景新平 梁泽楠 谢勇厚 郝雪弟
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: D-H方法 蒙特卡洛方法 工作空间 轨迹规划 钻锚车
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 机械工程·控制科学与工程
• 页码范围: 2128-2137
• 页数: 10页
• 分类号: TP242
• 字数: 4705字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2019.09.009

摘要

针对深部危险煤层综掘工作面事故率高、效率低的工程难题以及锚杆支护自动化、智能化需求,提出一种与智能掘支锚联合机组配套的机器人化钻锚车,并对其进行工作空间分析和轨迹规划.首先,基于D-H法建立钻锚车顶板和侧帮钻臂结构的运动学模型,基于蒙特卡洛伪随机数方法对4个钻臂进行工作空间分析;其次,针对左右钻臂协同分工作业、变位过程中避障的需求,编排顶板和侧帮钻臂的关节运动谱,基于五项式插值法得到各关节随时间的运动轨迹方程,并结合运动学模型解算各钻机末端的运动轨迹.研究结果表明:机器人化钻锚车工作空间能满足长×宽为5500 mm×3600 mm的试验巷道的支护要求;钻机末端轨迹到临时支护支架最小距离为100 mm,顶板钻臂和侧帮钻臂变位过程中均不会与支架发生干涉.