【摘 要】
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随着我国公路、铁路建设事业的快速发展,隧道施工的机械化程度亟待提高。在隧道施工中,软围岩开挖后需进行钢拱架支护,以控制围岩变形,防止坍塌。目前,国内钢拱架安装大多采用人工
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随着我国公路、铁路建设事业的快速发展,隧道施工的机械化程度亟待提高。在隧道施工中,软围岩开挖后需进行钢拱架支护,以控制围岩变形,防止坍塌。目前,国内钢拱架安装大多采用人工或借助简易辅助设备进行,施工时间长、劳动强度大、工作效率低。钢拱架安装专用机械无疑是未来的发展方向。钢拱架安装机械手臂系统的设计对整个机械的工作性能有决定性影响,本文利用机械原理、理论力学、机器人技术、电液比例控制技术、控制理论等对钢拱架安装机械手臂系统进行研究。在分析隧道钢拱架安装施工过程中技术要求及安装特点的基础上,对钢拱架安装车进行了总体规划设计。建立了钢拱架安装机械手臂的运动学和动力学模型,用MATLAB对其运动学和动力学模型进行计算分析;同时在三维软件Solidworks中建立机械手臂的零部件模型并虚拟装配,在ADAMAS环境中对虚拟样机进行仿真,运动学和动力学的仿真结果为液压系统设计及运动控制提供了基础,工作范围的仿真结果与在MATLAB中得到的仿真结果相互吻合,验证了设计的合理性。针对后文中运动控制研究的需要,在笛卡儿空间对机械手臂进行了直线及弧线的运动轨迹规划。通过对工作原理及施工动作特点进行分析,设计了机械手臂的液压系统。最后在试验平台上对液压系统以及轨迹控制进行了试验验证。
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