一种液压支架直线度测量机器人

发布时间：2020-03-27 03:16

【摘要】：本文分析了当前多种液压支架直线度的测量方法,针对目前液压支架直线度测量方法存在测量维度低、误差较大、易受粉尘影响等问题,提出了一种基于架间行走机器人的液压支架直线度测量方法。该测量方法主要用于支撑掩护式支架,该方法基于液压支架人行板与液压支架底座硬连接的关系,通过测量液压支架人行板的姿态来间接测量液压支架底座,在架间行走机器人上布置传感器,用于直接测量液压支架底座的横向偏移、纵向偏移、横向斜角和纵向倾角、径向扭转角等多维位置偏移信息,从而通过支架位置偏移量表征液压支架的直线度信息。文中详细介绍了液压支架直线度的测量方法与测量方式,将液压支架的直线度信息分解为五个维度,详细叙述了第n台支架γ_n中五维数据(X_n,Y_n,α_n,β_n,Ω_n)的推导过程,以及测量机器人上传感器的布置方式和数据的收集方法。架间行走机器人在液压支架人行板上行走的过程中,把每一台支架γ_n的值通过2.4G通讯传回液压支架控制器,分析了该方法测量支架直线度的原理以及收集位置偏差数据的方式,推导了位置偏差的计算公式,研究了位置偏差数据中对液压支架直线度影响最大的因素。同时液压支架直线度测量机器人还具有测量液压支架所在综采工作面局部的环境情况,能即时反馈工作面局部的温度、湿度、瓦斯等关键详细,为更好的实现安全生产,提供了更加详尽的信息。为了验证算法的可行性,以STM32F103ZET6芯片为核心先后设计了两种种能够在液压支架人行板模型上行走的验证样机。详细介绍了工程样机的制作过程,硬件部分包括车体结构、传动方式、PCB电路的设计、执行模块的选型与功能等,软件部分包括了车体的运行能力、测量与计算、通讯等。样机调试完成后做了相关可行性实验,最终的实验结果表明,相邻两架偏移误差值在0.2 cm以内,相邻两架角度误差值在10′以内;当模型增加到100台,依据常规液压支架1.5 m的中心距计算,在工作面长度为150 m时,预计会产生位置偏移累计误差10 cm,角度累计误差8°20′,对于长度不超过150 m的短距离综采工作面,这个累计误差在可接受的范围内,可满足液压支架直线度的测量需求。相比于传统的一维测量信息,该方法通过5维位置偏移信息可为液压支架群的控制提供更加详细的参考。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD355.4

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本文编号：2602382