机器人化钻锚车钻臂工作空间分析及轨迹规划

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5 500 mm×3 600 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。