以多自由度多关节凿岩台车钻臂为研究对象,基于凿岩台车液压三角支撑以及万向回转结构,对组成钻臂的主要构件进行参数化三维建模,并利用UG软件自带的间隙检查功能检查模型的干涉情况,确保模型不会发生干涉。根据凿岩台车钻臂实际作业条件,分别对钻臂底座和推进梁托架尺寸进行优化以及拓扑优化,使其在满足强度的要求下减轻钻臂重量,并在减少功耗的同时保持更好的稳定性。

凿岩台车的多关节机械臂是凿岩台车进行隧道开凿的核心机构和主要定位机构,根据钻孔的工作原理和结构,设计了新型的凿岩台车多关节机械臂的液压系统,提高钻臂的稳定性和效率。对钻孔的液压系统锁紧回路、平衡回路和的防卡钎系统进行研究。在已完成的机械臂结构设计的基础上,确定了机械臂的技术参数,对液压元件的选取进行了分析,并采用AMESim对所设计的钻臂液压回路中的方向回路、锁紧回路和平衡回路进行了建模仿真分析。

以8自由度多关节型凿岩台车机械臂为研究对象,在介绍凿岩台车双三角支撑结构的基础上,对独立的双三角支撑液压位置伺服系统进行数学建模,并利用MATLAB软件绘制其Bode图得到系统的动态特性。使用Z-N整定法整定PID参数,在Simulink中对系统进行仿真。结果显示:使用PID控制器的控制系统其稳定性、响应速度以及抗干扰能力满足实际使用要求。

针对真空吸附方式的吸盘爬壁移动平台,提出了一种采用多网格进气□圆形风□的吸附方式,并在ANSYSCFX 模块下进行了气流的流场分析.最后通过研制的移动爬壁平台样机验证了吸附系统的可靠性和稳定性.三维连续不可压缩 气体的风压强度采用数值计算得出解析解的方法通常比较复杂,而利用有限元分析则为流场的分析与模拟提供了快速、有 效地方法.

钻臂的工作空间是衡量钻臂工作能力的一个重要的运动学指标。应用D-H法对钻臂进行正向运动学分析,给每一级连杆建立坐标系,并给出杆系参数以及相应的变量变化范围,最后建立钻头位置相对于钻臂底座的位姿关系矩阵。依据钻臂关节量与工作空间的映射关系,基于蒙特卡洛法对钻臂工作空间进行数值法分析和描述,并利用MATLAB仿真出钻臂末端钻头位置在空间中的工作点集和覆盖面积。为后续钻孔任务规划、液压系统控制以及结构参数改进奠定基础。