[發(fā)明專利]一種鉆車自動打孔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310096233.1
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103394725A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張付祥;劉恩福;劉文學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號: B23B35/00
• 分類號: B23B35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種打孔方法，尤其是鉆車自動打孔方法。

背景技術(shù)

在發(fā)達國家，鉆孔作業(yè)都早已完成了手工打孔向全面機械化打孔的過渡。在我國，雖然鉆車也在迅速發(fā)展，各式各樣的鉆車紛紛涌現(xiàn)，但是與國外的快速發(fā)展以及高質(zhì)量，高精度的鉆車鉆孔相比，我們還是比較落后，未能實現(xiàn)自動化打孔，主要存在質(zhì)量，精度和效率方面的差距，因此對鉆車進一步的研究顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上目的，本發(fā)明提出一種鉆車自動打孔方法，鉆孔的執(zhí)行部件為機械臂，具體方法如下：

首先用利用Matlab工具和粒子群算法獲取作業(yè)孔的用戶坐標(biāo)，其中????????????????????????????????????????????????為第1個運動自由度，實現(xiàn)機械臂的擺動；為第2個自由度，實現(xiàn)機械臂的俯仰；為第3個自由度，實現(xiàn)機械臂的回轉(zhuǎn)；為第4個自由度，實現(xiàn)滑架俯仰；為第5個自由度，實現(xiàn)滑架擺動；為第6個自由度，實現(xiàn)滑架的移動。

作業(yè)孔由機械臂實現(xiàn)打孔，首先大臂擺動油缸伸縮，實現(xiàn)整個機械繞豎直回轉(zhuǎn)軸Z0的回轉(zhuǎn)，到達關(guān)節(jié)位置度；升降油缸7伸縮實現(xiàn)機械臂的俯仰，到達關(guān)節(jié)位置度；液壓馬達驅(qū)動經(jīng)蝸輪蝸桿減速后驅(qū)動鉆臂8的回轉(zhuǎn)部分回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機械臂的回轉(zhuǎn)，到達關(guān)節(jié)位置度；俯仰油缸9伸縮實現(xiàn)滑架俯仰，到達關(guān)節(jié)位置度；擺角油缸10伸縮實現(xiàn)滑架擺動，到達關(guān)節(jié)位置度；最后推進油缸4伸縮，實現(xiàn)鑿巖滑板5的直線運動，到達位置。

多個孔的打孔作業(yè)可以雙機械臂同時動作也可以分時動作。

有操作者操作液壓鑿巖機6打孔至規(guī)定深度即完成了作業(yè)孔的定位及打孔操作。

本發(fā)明的方法由于利用Matlab工具和粒子群算法獲取作業(yè)孔的用戶坐標(biāo)，實現(xiàn)根據(jù)用戶打孔方案的數(shù)據(jù)信息獲取鉆車機械臂的關(guān)節(jié)坐標(biāo)信息，從而實現(xiàn)鉆車的自動定位。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的機械臂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是機械臂雙臂運動學(xué)坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系。

具體實施例

圖1所示為鉆車機械臂，主要包括：推進器1，滑道定向裝置2，補償油缸3，推進油缸4，鑿巖滑板5，液壓鑿巖機6，升降油缸7，鉆臂8，俯仰油缸9，擺角油缸10。

鉆臂8的固定部分和車身鉸接，鉆臂8的回轉(zhuǎn)部分和滑道定向裝置2鉸接。升降油缸7布置在鉆臂8的下面后側(cè)，升降油缸7的后側(cè)和車身鉸接、升降油缸7的前側(cè)和鉆臂8的固定部分鉸接。俯仰油缸9布置在鉆臂8的下面前側(cè)，俯仰油缸9的后側(cè)和鉆臂8的回轉(zhuǎn)部分鉸接，仰油缸9的前側(cè)和滑道定向裝置2鉸接。擺角油缸10布置在鉆臂8的前側(cè)，擺角油缸10的后側(cè)和鉆臂8的回轉(zhuǎn)部分鉸接，擺角油缸10的前側(cè)和滑道定向裝置2鉸接。滑道定向裝置2布置在鉆臂8的上部，滑道定向裝置2的后側(cè)和鉆臂8的回轉(zhuǎn)部分鉸接，滑道定向裝置2的前側(cè)和擺角油缸10的前側(cè)鉸接。推進器1布置在滑道定向裝置2的上部。鑿巖滑板5布置在推進器1的上部和推進器1形成移動副。液壓鑿巖機6固聯(lián)在鑿巖滑板5上部。推進油缸4固定在推進器1上面，推進油缸4連桿和鑿巖滑板5鉸接。

鉆車機械臂運動學(xué)計算的目的是求解鉆車手部期望位姿對應(yīng)的關(guān)節(jié)變量，手部位姿為6個自由度，需要6軸聯(lián)動。這里建立鉆車雙臂運動學(xué)坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系如圖2所示。

考慮到研究的鉆車為雙臂操作，且兩個機械結(jié)構(gòu)基本一致，而且兩個機械臂D-H參數(shù)中的常量部分參數(shù)完全一致。根據(jù)建立的坐標(biāo)系確定鉆車的D-H參數(shù)如表1所示：

表1?CMJ2-27型鉆車單臂各連桿D-H參數(shù)

鉆車機械臂坐標(biāo)變換的A矩陣表達式為

以和分別代表和，簡寫后

，，，，，

則用戶坐標(biāo)系到機械臂的A變換矩陣，其中用戶坐標(biāo)系到左機械臂的變換式中，用戶坐標(biāo)系到右機械臂的變換式中，

直接看基座坐標(biāo)系的位置和各坐標(biāo)軸在用戶坐標(biāo)系的投影。考慮用戶坐標(biāo)系，建立機械臂統(tǒng)一的運動學(xué)方程如下：