对于双臂液压钻车的逆运动学求解

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1、第8期机械设计与制造2015年8月MachineryDesign&Manufacture147双臂液压钻车的逆运动学求解张付祥，史文军(河北科技大学机械工程学院，河北石家庄050018)摘要：在我国统配煤矿和新并建设中，每年有大量的岩石巷道开拓与掘进工作，掘进装备的自动化程度已成为制约煤矿提高生产能力的主要因素。为了提高液压钻车的自动化水平，实现双臂液压钻车自动化打孔，通过对其进行运动学分析，基于D—H法建立了双臂液压钻车运动学方程，采用分离变量法并用符号替代矩阵元素推导出了运动学方程逆解的表达式。最后在Matlab环境下，通过88

2、孔打孔方案对其正解反解的一致性进行验证，结果表明了该逆解解法的正确性。关键词：双臂液压钻车；自动化打孔；齐次变换；运动学分析；逆运动学中图分类号：TH16；TD421文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08一-0147一-03InverseKinematicsSolverofa2一ArmHydraulicDrillCarriageZHANGFu-xiang，SHIWen-jun(CollegeofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，

3、HebeiShijiazhuang050018，China)Abstract：InChinesecoalminesandtheconstructionofnewwells，therearealotofrockroadwayexplorationandexcavationworkeveryyear，andthedegreeofautomationofequipmentexcavationhasbecomeam4orfactorrestrictingtheimprovementofcoalproductioncapacity．Inord

4、ertOimprovethelevelofautomationhydraulicdrilling，andachieve2-armhydraulicdrillingautomationpunch，byanalyzingitskinematics，usingD-H(Denavh-Hartenbergmatrix)method，kinematicequationsof2-armhydraulicdrillingwereestablished，andthen，intheMatlabenvironment，by，theseparationof

5、variablesandsymbolstoreplacethematrixelements，expressionsofinverse肮m耐cequationsolutionwerederived．Finally，by口eng88holes，thecorrectnessofinversesolutionWO$proved．KeyWords：2--ArmHydraulicDrillCarriage；AutomatedDrilling；HomogeneousTransformation；KinematicAnalysis；InverseK

6、inematics1引言2运动学方程建立根据煤炭行业发展“十二五”规划，到2015年，我国大型煤求取运动学方程逆解是求解钻车手部(双臂末端钻杆)期望矿采掘机械化程度将达到95％以上，中型煤矿自动化程度也有大位姿对应的关节变量，CMJ2—27的每个钻臂均为6个自由度，需幅度提升。目前，随着生产力水平的提高以及社会的发展，人们对要6轴联动目。通过对钻车结构的分析，建立钻车运动学坐标系，钻车提出了更高的要求，但国内外市场上全液压掘进钻车的操作如图1所示。多为人工操作，普遍存在钻杆定位困难、操作不便，效率低下等问传统的D一-H(Denavi

7、t-Hartenbergmatrix)法是在每个连杆上题，使岩石巷道打孔作业的生产效率受到很大制约。随着矿用钻都固定一个坐标系，然后用4x4的齐次变换矩阵来描述相邻两连车市场需求越来越大，各种各样钻车层出不穷，探索钻车自动化杆的空间关系131。通过依次变换可最终推导出末端执行器相对于钻孑L技术，解决钻车打孔过程中存在的科学技术问题并提出有效基坐标系的位姿，建立钻臂的运动学方程。式(1)为6自由度机器的解决方案是我国矿业开发面临的一项紧迫的任务。因此，对双人运动学方程。臂液压钻车自动化钻孔关键技术的研究具有非常重要的现实意义。针对石家

8、庄煤矿机械有限责任公司CMJ2．．-27液压钻车的自动化改造的要求，对机械结构进行改进，并对改进后的钻车进行=p，l：AA2A，AAA6运动学分析，求解出运动学求解表达式，为实现钻车自动化打孔0zp奠定技术基础[1】。00Ol来稿日期