多臂凿岩台车孔序规划研究

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1、中图分类号UDC622硕士学位论文学校代码!Q墨曼墨密级公珏多臂凿岩台车孔序规划研究ResearchonBoreSequencePlanningofMoreBoomsRockDrillingMachine作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：殷建坤机械工程工程机械机电工程学院吴万荣刘嘉兴论文答辩日期遮监c叶答辩委员会主席葺汹中南大学二。一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：趣年』月j日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供

3、信息服务。作者签名：新签名盖堕吼皿年』月j日牛吏醢多臂凿岩台车子L序规划研究摘要：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

4、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

5、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。图58幅，表2个，参考文献66篇。关键词：凿岩机械手；孔序规划；工作空间；运动学逆解；蚁群算法分类号：TD41ResearchonBoreSequencePlanningofMoreBoomsRockDrillingMachineAbstract：Rock-drillingisanengineeringequipmentwhichiswidelyusedinmilitaryengineer

6、ing，tunnelingofrailwaysandhighways，differentkindsofminesandtheconstructionofhydraulicengineering．Theboresequenceplanningofrockdrillingmachinehandisoneofthemostimportanteffectswhichinfluencestheconstructionalefficiencyofrock-drilling．ThisthesisUSeSthepositioningmo

7、vementdistanceoftheendofthemanipulatoractuatorasatargetoptimizationfunction，takethree-handsrock-drillingasexample，planstheboresequenceforthree—handsrock-drillings，atlastimplementscomputersimulationanalysisandexperimentalverification．Firstofall，analysesthestructur

8、eandmotorprocessofrockdrillingmachinehands．employD-HmeanstoconstructKinematicsmodelsandtoanalysebasedonKinematics，achievingtherelationshipbetweenthepositionoft