RPJ-D型喷浆机器人采用油缸联动机构确保腰部转动过程中纵向进给装置与巷道中线始终保持平行。为确定联动油缸及相关结构的准确尺寸,首先建立优化设计数学模型,然后借助MATLAB优化工具箱对油缸联动机构进行了优化设计,最后通过运动学仿真验证了优化结果的准确性。

喷浆机器人的最佳喷浆工艺要求喷浆机器人的喷枪根据巷道位置及姿态进行控制。根据喷枪相对基座水平运动或竖直运动时的位置求解得到关节角度,采用倾角传感器实时测量关节角度,根据求解角度与测量角度形成位置闭环,进而驱动关节完成喷浆动作。使用MATLAB/Simulink建立基于倾角传感器和负载敏感比例阀控液压系统构建的关节位置闭环控制系统的仿真模型,采用电压阶跃补偿的方式消除比例阀死区带来的延迟,采用改进型Smith预估器消除纯滞后环节对控制系统的影响,最终验证了该方法的合理性以及可行性。

喷浆机器人是煤矿井下巷道支护的主要机械化工具,其动力系统常采用液压系统。在智能化、节能减排的政策驱动下,以节能为目标,分析了液压系统节能的主要方法,并以现有的机型CPF-50LY为例分析了其设计中的节能因素,为井下设备液压系统的节能化设计提供参考。

用改进的遗传算法对油缸平衡机构进行了优化设计，使纵向进给臂在工作过程中始终保持水平，在极限位置既能满足工作范围要求，又不产生机械自锁，且使平衡机构结构紧凑。优化结果满足设计要求精度。

RPJ—X型喷浆机器人的大臂为一闭链机构并用液压油缸进行驱动，要建立其动力学方程，必须对电磁比例阀控制的液压驱动器动态特性进行分析，将两者结合在一起，可得出整个系统的动态方程，使其输入输出关系确定，为喷浆机器人的仿真实验及实际控制提供了重要依据。