矿用锚杆钻机机械臂的运动控制系统方案设计及试验

矿用锚护钻机是现代化矿井巷道支护过程中高效、安全的自动化设备，极大地缓解了掘锚失调的问题。其中锚护机械臂是完成支护作业的关键部件，其工作性能直接影响着设备对巷道顶板、侧壁的支护效果。本文介绍了矿用锚杆钻机机械臂的结构设计及工作原理，利用旋量理论推导出了机械臂的正运动学数学模型，明确给出了机械臂末端的理论位置，为控制系统方案的设计提供理论指导。根据机械臂的实际工作要求制定了机械臂的运动控制系统方案及软硬件，包括机械臂在井下对巷道顶板和侧壁支护的工作方案进行了路径规划，本文给出了机械臂侧壁支护的作业路径图和作业图，为后续试验奠定基础。在 明确了锚护机械臂的轨迹控制原理的基础上制定了复合控制算法，即输入成型技术结合分数阶PDμ控制技术。最后在车间实现对机械臂控制性能的测试，主要包括机械臂重复定位精度的测量、机械臂绝对定位精度的测量及机械臂系统的锚护实验。通过对试验数据的对比和分析可知测试结果均满足设计要求，验证了运动控制系统的有效性。对矿用锚杆钻机机器臂复合控制算法的研究，成为了预测机械臂空间轨迹跟踪和定位的新方法，确保机械臂的工作性能更好。同时也为实现机械臂的最优结构的设计和高速、高精度的