详情

原文传递多臂凿岩台车孔序规划研究

论文题名：	多臂凿岩台车孔序规划研究
关键词：	凿岩机械手;孔序规划;工作空间;运动学逆解;蚁群算法;凿岩台车
摘要：	凿岩台车是一种广泛应用于铁路公路隧道开挖和地下资源开采的工程装备，凿岩机械手的孔序规划是影响凿岩台车施工效率重要因素之一。本文以三臂凿岩台车为例，建立三臂凿岩台车孔序规划的模型，完成了三臂凿岩台车的孔序规划，并进行了计算机仿真分析和实验验证。　　首先，在对凿岩机械手的机械结构和运动过程进行分析，采用D-H法建立机械手运动学模型并进行运动学分析，得到钻杆末端相对于基坐标系位姿，运用数值解法得到凿岩机械手工作空间和三臂凿岩台车工作空间。　　其次，针对凿岩机械手多自由度冗余等特点，采用BP神经网络解决了机械手运动学逆解的难题，并运用几何方法推出机械手运动角度和驱动油缸行程的关系;针对机械手孔序规划的特点，将机械手孔序规划视为TSP问题，以末端执行器移动距离作为目标优化函数，采用改进的蚁群算法得到优化的钻孔顺序;针对多个凿岩机械手同时作业存在任务干涉和碰撞干涉，对机械手同时作业进行了碰撞检测，并将作业区间划分为独立工作区域和协作工作区域，将多臂凿岩台车孔序规划转化为多个独立的孔序规划问题，有效地解决了多个机械手任务干涉和碰撞干涉。　　最后，运用MATLAB工具箱，编写BP神经网络和蚁群算法程序，对三臂凿岩台车孔序规划进行了仿真。在此基础上对三臂凿岩台车孔序规划进行实验研究，验证了理论研究和仿真分析的正确性。
作者：	殷建坤
专业：	机械工程
导师：	吴万荣;刘嘉兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文