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磨机装备是现代矿山企业生产和加工各类矿石过程中的重要大型设备,其内部衬板长期与物料直接接触,被冲击的损坏率极高。因此,矿山企业会根据内部衬板的磨损破坏情况进行更换磨机内部衬板,不仅费时费力,且大大降低企业的经济效益。本文根据企业实际要求,针对?4.8?13.8m型球磨机进行设计了一款新型磨机更换衬板专用机械手,并让其实现自动化定点安装衬板,研究内容具体如下:(1)根据企业现场安装衬板的实际情况,利用Solidworks设计一款针对?4.8?13.8m型磨机更换衬板的专用机械手,并对其结构做详细讲解。使用D-H参数方法进行建立磨机专用机械手连杆坐标系后,再进一步采用齐次变换矩阵得出专用机械手每个关节坐标系的相对位置和姿态,从而得出磨机专用机械手运动学方程式。最后再通过一系列计算,获得磨机专用机械手末端手抓的具体位置和姿态。选取6组专用机械手不同关节参数值,使用MATLAB中的Robotic Toolbox对磨机专用机械手末端手抓位姿进行仿真。仿真得出结果与理论求解结果一致,从而验证了磨机专用机械手的末端手抓位置矢量的正确性。(2)采用基于数值法的蒙特卡洛法和基于SimMechanics建模的改进混合计算法进行机械手可达工作空间分析与验证。通过编程实现了工作空间仿真,结果显示了两种方法得到的仿真图形相似,满足了所设计的磨机专用机械手所需达到的工作空间位置,验证了所设计的磨机专用机械手结构的正确性。(3)依据牛顿—欧拉法进行建立磨机专用机械手的动力学方程,并对磨机专用机械手的逆动力学问题展开相应的研究。导入简化后的磨机专用机械手模型到ADAMS软件中对其建立虚拟样机模型,并对磨机专用机械手进行动力学的仿真研究。仿真结果与预期的磨机专用机械手的各关节力或力矩变化相近,进一步验证了设计的磨机专用机械手结构的合理性,也进一步为以后磨机专用机械手的控制设计奠定了一定的基础。(4)设计新型磨机专用机械手控制器,实现机械手自动化控制安装衬板,并对其进行机械手轨迹跟踪的控制研究。通过设计重力补偿PD控制器,重力补偿加模糊整定PD控制器,PD的计算力矩法控制器,自适应模糊补偿与计算力矩法控制器进行磨机专用机械手的轨迹跟踪控制。最后通过各控制器仿真对比得出结论:基于自适应模糊补偿计算力矩控制机械手关节曲线平稳,稳态误差较好,可以很好的实现磨机专用机械手定点安装衬板。