锚梁支护机器人设计及仿真分析
发布时间：2021-02-16 04:47
锚梁支护是在锚杆支护基础上发展起来的一种特殊的支护方式,它将W钢带与锚杆配套作用,利用W钢带把多根分散锚杆联结起来形成一个整体承载结构。将锚杆对围岩的作用力从集中力变为分布力,保证围岩整体稳定性。针对目前锚梁支护时间长、自动化程度低的问题,以履带车体为基础,对锚梁支护机器人进行研究。结合运动学理论、机液耦合分析方法,以实现锚梁支护自动化为目标,对其钻支系统的机械结构、运动学分析以及机液联合动态特性分析等方面进行了较为详细的研究。基于巷道锚梁支护实际工况要求,确定锚梁支护机器人的钻支系统由托举梁机械臂与钻臂组成。进行托举梁机械臂与自动换钻机构的结构设计,并对托举梁机械臂进行动强度分析,证明其强度满足要求。对锚梁支护机器人进行正运动学分析,建立托举梁机械臂正运动学的D-H方程,验证正运动学求解的准确性,得到锚梁支护机器人末端执行机构位姿与各关节变量间的关系。利用BP神经网络对锚梁支护机器人进行逆运动学分析,其中针对伸长关节的数量级与其他转动关节数量级相差过大的问题,对其单独进行逆运动学分析。分析结果显示转动关节的误差控制在0.005rad内,伸长关节的误差控制在0.5mm以内,满足精确控制...
【文章来源】： 周达 中国矿业大学
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
托举梁机械臂Fig2-3Liftingbeammechanicalarm
硕士学位论文18间可以完成对地面和巷道顶板的覆盖，末端执行机构要保证抓取W钢带后不会松动。如图2-3所示。图2-3托举梁机械臂Fig2-3Liftingbeammechanicalarm（2）钻臂钻臂位于履带车体的右侧，其主要的任务是在托举梁机械臂将W钢带顶紧在顶板后利用其上均布的小孔进行自钻锚杆的钻进，同时需要自动换钻机构在两次打锚杆中间完成上杆的动作。虽然钻臂结构比较成熟，但目前存在的自动换钻机构存在难以适应恶劣工况、成本过高等问题，急需设计一款行之有效的自动换钻机构，如图2-3所示。图2-4钻臂Figure2-4Drillarm2.2托举梁机械臂构型方案分析(TheConfigurationSchemeAnalysisoftheMechanicalArmfortheLiftingSteelBelt)设计一个机械臂首先应当考虑工作空间、运动速度与加速度等性能指标，除此之外构件的移动能力、人机交互系统、控制系统同样会影响机械臂的工作效率。
硕士学位论文24由上述公式可得调平液压缸8伸长量x与四杆机构倾角θ的对应关系，为了方便对四杆机构的倾角进行控制并减少计算量，在此对两者关系曲线进行多项式拟合，得其两者线性关系如图2-10所示：图2-10伸长油缸伸长量与四杆机构倾角关系Figure2-10Therelationshipbetweentheelongationoftheextensioncylinderandtheinclinationofthefour-barmechanism2.3.3夹爪结构设计托举梁机械臂夹爪的工作目标为W钢带，主要任务是将W钢带抓取并托举到巷道顶部，首先应对W钢带结构、尺寸等进行详细的调研，调查结果如表2-4所示。W钢带的外形如图2-11所示，在冷弯成W型的钢带表面均布有锚杆孔。表2-4W钢带加工参数Table2-4Wsteelbeltprocessingparameters宽度厚度材质长度孔径150mm5mmQ235根据巷道选择60mm锚杆孔图2-11W钢带Figure2-11Wsteelbelt考虑到井下恶劣的工作环境，本文选用结构简单、易于维护的移动单点输入连杆夹持机构作为W钢带的夹持机构，其机构简图如图2-12所示，图中各杆件
本文编号：3036185
【文章来源】： 周达 中国矿业大学
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
托举梁机械臂Fig2-3Liftingbeammechanicalarm
硕士学位论文18间可以完成对地面和巷道顶板的覆盖，末端执行机构要保证抓取W钢带后不会松动。如图2-3所示。图2-3托举梁机械臂Fig2-3Liftingbeammechanicalarm（2）钻臂钻臂位于履带车体的右侧，其主要的任务是在托举梁机械臂将W钢带顶紧在顶板后利用其上均布的小孔进行自钻锚杆的钻进，同时需要自动换钻机构在两次打锚杆中间完成上杆的动作。虽然钻臂结构比较成熟，但目前存在的自动换钻机构存在难以适应恶劣工况、成本过高等问题，急需设计一款行之有效的自动换钻机构，如图2-3所示。图2-4钻臂Figure2-4Drillarm2.2托举梁机械臂构型方案分析(TheConfigurationSchemeAnalysisoftheMechanicalArmfortheLiftingSteelBelt)设计一个机械臂首先应当考虑工作空间、运动速度与加速度等性能指标，除此之外构件的移动能力、人机交互系统、控制系统同样会影响机械臂的工作效率。
硕士学位论文24由上述公式可得调平液压缸8伸长量x与四杆机构倾角θ的对应关系，为了方便对四杆机构的倾角进行控制并减少计算量，在此对两者关系曲线进行多项式拟合，得其两者线性关系如图2-10所示：图2-10伸长油缸伸长量与四杆机构倾角关系Figure2-10Therelationshipbetweentheelongationoftheextensioncylinderandtheinclinationofthefour-barmechanism2.3.3夹爪结构设计托举梁机械臂夹爪的工作目标为W钢带，主要任务是将W钢带抓取并托举到巷道顶部，首先应对W钢带结构、尺寸等进行详细的调研，调查结果如表2-4所示。W钢带的外形如图2-11所示，在冷弯成W型的钢带表面均布有锚杆孔。表2-4W钢带加工参数Table2-4Wsteelbeltprocessingparameters宽度厚度材质长度孔径150mm5mmQ235根据巷道选择60mm锚杆孔图2-11W钢带Figure2-11Wsteelbelt考虑到井下恶劣的工作环境，本文选用结构简单、易于维护的移动单点输入连杆夹持机构作为W钢带的夹持机构，其机构简图如图2-12所示，图中各杆件
本文编号：3036185
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