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原文传递管棚钻机的钻臂定位研究

论文题名：	管棚钻机的钻臂定位研究
关键词：	管棚钻机;运动学;工作空间;钻臂定位;隧道施工;机器人D-H建模法
摘要：	管棚施工法被认为是目前隧道施工中解决支护问题最合理、最有效的方法之一。随着我国大力发展隧道工程建设，管棚钻机作为管棚施工法的主要作业设备，其需求量日益剧增。现阶段，我国产的管棚钻机基本满足现场施工要求，但受限于效率低、性能一般的现状，国产管棚钻机在国内的市场并不景气。钻臂是管棚钻机的核心工作机构，其可靠性直接决定了管棚的质量、钻机工作范围、工作时间等诸多方面，因此研究管棚钻机及其钻臂的运动学、工作空间和定位技术，具有重要的理论意义和较好的应用前景。　　本文首先分析了管棚钻机的钻臂机构，在此基础上建立了钻臂的运动学方程，求解得到钻臂的工作空间，并进一步完成了钻臂定位技术的研究。主要内容包括: 　　(1)分析了管棚钻机的主要机构，重点介绍了钻臂机构的动作过程，对现有的管棚钻机定位方法进行分析，归纳总结出其定位过程中存在的不足; 　　(2)运用机器人D-H建模法，对管棚钻机钻臂机构进行建模，建立了关节坐标系，以此为基础求解得到钻臂根部坐标系与执行器末端坐标系的位姿变换矩阵; 　　(3)结合钻臂运动学方程，通过数值法和仿真法求解钻臂的工作空间，应用Matlab对其进行建模仿真，将数值法与仿真法的两种仿真结果进行对比; 　　(4)将管棚钻机与凿岩台车的定位方法进行类比，进一步提出以导向管为辅助手段建立闭环系统的钻臂定位方法，求得了每个管棚孔相对应的钻臂关节需要转动的量和移动的量。
作者：	王娟
专业：	交通运输工程
导师：	廖耘
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