隧道開挖是現(xiàn)代交通、水電、國防等大規(guī)�；窘ㄔO(shè)中的一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差但又十分重要、十分關(guān)鍵的施工作業(yè)。液壓鑿巖機器人是鉆爆法施工的主要設(shè)備之一,液壓鑿巖機器人的技術(shù)進步直接促進了隧道施工水平的提高。針對惡劣的工作環(huán)境和勞動力資源的日漸萎縮,液壓鑿巖機器人的無人化研究迫在眉睫。目前液壓鑿巖機器人的智能控制系統(tǒng)完全被進口產(chǎn)品壟斷,國內(nèi)沒有成功應(yīng)用的產(chǎn)品,開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化液壓鑿巖機器人智能控制系統(tǒng)意義重大。機械臂是液壓鑿巖機器人的執(zhí)行機構(gòu),也是其最為關(guān)鍵的部件。機械臂的軌跡控制研究是液壓鑿巖機器人智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。結(jié)合工程實際,對液壓鑿巖機器人機械臂的運動學(xué)、軌跡規(guī)劃、軌跡跟蹤以及軌跡的控制試驗等方面展開了研究,研究的內(nèi)容主要包括:（1）建立液壓鑿巖機器人機械臂的D-H坐標(biāo)系并進行運動學(xué)的正逆解分析。通過Matlab的可視化功能描繪出機械臂的工作空間,以便判斷機械臂的設(shè)計結(jié)構(gòu)是否滿足隧洞施工的要求。針對機械臂多自由度冗余的特點,同時結(jié)合液壓鑿巖機器人實際工況,優(yōu)化求解出機械臂各關(guān)節(jié)的逆運動學(xué)解析。采用Adams軟件建立了機械臂仿真模型,并對其進行運動學(xué)仿真,... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

破拆機器人

第1章緒論-1-第1章緒論1.1引言進入21世紀以來，科技飛速發(fā)展，機器人技術(shù)也日益精進，對社會生產(chǎn)產(chǎn)生巨大影響[1，2]。工程機器人是機器人技術(shù)的一個重要產(chǎn)物，近年來科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，直接促進了工程機器人越來越廣泛地被應(yīng)用到眾多行業(yè)當(dāng)中，特別是在一些高危、環(huán)境惡劣的行業(yè)，工程機器人展現(xiàn)了特有的優(yōu)勢，為人類生產(chǎn)發(fā)展帶來了便利�，F(xiàn)如今，一些特殊行業(yè)對工程機器人的需求相當(dāng)迫切，工程機器人技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新以及應(yīng)用，值得我們更加關(guān)注，發(fā)展前景十分良好[3]。工程機器人根據(jù)生產(chǎn)的需求，衍生了很多種類。其中按服務(wù)領(lǐng)域劃分，可以分為：農(nóng)林業(yè)工程類、工業(yè)制造類、建筑工程類、資源工程類、新興核工業(yè)類、災(zāi)害救援類、軍事工程類等，按作業(yè)方式劃分，又可以分為：破拆機器人、搬運運輸機器人、抓取裝卸機器人、實際探測機器人等。例如圖1-1所示的破拆機器人主要用于地震災(zāi)害救援等工況，代替人員從事危險作業(yè)。圖1-2所示的消防機器人主要用于大型洪澇災(zāi)害現(xiàn)場等工況。圖1-1破拆機器人圖1-2消防機器人Fig.1-1DemolitionrobotFig.1-2Fire-fightingrobot近年來，由于陸地資源的開采和利用越來越受限制，因此人類開始了對地下、水下等空間資源的開采，而隧道施工就是其中一項�，F(xiàn)在，工程機器人因為其特點在隧道施工方面被廣泛的應(yīng)用，是開鑿交通通道、安全洞室的首選設(shè)備。在隧道施

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-2-工中，有全斷面施工和鉆爆法施工，全斷面施工主要采用全斷面硬巖隧道掘進機（見圖1-3）和盾構(gòu)機施工，但一次投入大，且設(shè)備的通用性差。而鉆爆法經(jīng)濟型強，施工靈活，所以在隧洞施工中鉆爆法仍然是主要的施工方法。根據(jù)相關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計：計算機自動控制系統(tǒng)鑿巖超挖量可減少15%左右；一次爆破進度可提高11%以上；生產(chǎn)率提高15%~30%；鉆頭壽命提高25%以上；鉆進成本降低26%以上。而且由于鉆爆法施工工作環(huán)境惡劣，在日益嚴峻的勞動力缺乏及職工健康體系完善的情況下，液壓鑿巖機器人（見圖1-4）已經(jīng)成為了鉆爆法施工中的主力軍，它在隧道開鑿施工作業(yè)中利用其優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要作用。圖1-3全斷面隧道掘進機圖1-4液壓鑿巖機器人Fig.1-3TunnelboringmachineFig.1-4Hydraulicrockdrillingrobot1.2液壓鑿巖機器人發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1液壓鑿巖機器人國外發(fā)展現(xiàn)狀早在1965年左右，第一臺帶液壓機械臂的液壓鑿巖鉆車在歐洲研制成功。之后在1970年，法國Montabert公司研制出了首臺實用液壓鑿巖機，并開始投入市常由于液壓鑿巖設(shè)備相比于風(fēng)動鑿巖設(shè)備有其獨有的優(yōu)勢，比如在作業(yè)中更為高速、高效，同時又能節(jié)能減排，因此開始在世界各地的隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用，這一定程度上也促進了液壓鑿巖機器技術(shù)的發(fā)展[4]。隨著液壓鑿巖機的廣泛應(yīng)用，其逐漸體現(xiàn)了在技術(shù)、經(jīng)濟以及社會效益方面的優(yōu)勢，世界各國的著名公司都看到了液壓鑿巖機的巨大發(fā)展前景和其潛在的商業(yè)價值，于是各大公司開始不惜財力和人力投入到液壓鑿巖機的研制和開發(fā)中去。其中就研發(fā)成果來講，瑞典AtlasCopco公司、芬蘭Tamrock公司這兩個知名公司生產(chǎn)的液壓鑿巖機及其配套鉆車的品種型式和技術(shù)水平更為先進，哪怕是放在當(dāng)今世界，

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3588215