[发明专利]一种钻车自动打孔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种打孔方法，尤其是钻车自动打孔方法。

背景技术

在发达国家，钻孔作业都早已完成了手工打孔向全面机械化打孔的过渡。在我国，虽然钻车也在迅速发展，各式各样的钻车纷纷涌现，但是与国外的快速发展以及高质量，高精度的钻车钻孔相比，我们还是比较落后，未能实现自动化打孔，主要存在质量，精度和效率方面的差距，因此对钻车进一步的研究显得尤为重要。

发明内容

基于以上目的，本发明提出一种钻车自动打孔方法，钻孔的执行部件为机械臂，具体方法如下：

首先用利用Matlab工具和粒子群算法获取作业孔的用户坐标，其中                                                为第1个运动自由度，实现机械臂的摆动；为第2个自由度，实现机械臂的俯仰；为第3个自由度，实现机械臂的回转；为第4个自由度，实现滑架俯仰；为第5个自由度，实现滑架摆动；为第6个自由度，实现滑架的移动。

作业孔由机械臂实现打孔，首先大臂摆动油缸伸缩，实现整个机械绕竖直回转轴Z0的回转，到达关节位置度；升降油缸7伸缩实现机械臂的俯仰，到达关节位置度；液压马达驱动经蜗轮蜗杆减速后驱动钻臂8的回转部分回转，实现机械臂的回转，到达关节位置度；俯仰油缸9伸缩实现滑架俯仰，到达关节位置度；摆角油缸10伸缩实现滑架摆动，到达关节位置度；最后推进油缸4伸缩，实现凿岩滑板5的直线运动，到达位置。

多个孔的打孔作业可以双机械臂同时动作也可以分时动作。

有操作者操作液压凿岩机6打孔至规定深度即完成了作业孔的定位及打孔操作。

本发明的方法由于利用Matlab工具和粒子群算法获取作业孔的用户坐标，实现根据用户打孔方案的数据信息获取钻车机械臂的关节坐标信息，从而实现钻车的自动定位。

附图说明

图1是本发明的机械臂结构示意图；

图2是机械臂双臂运动学坐标系和用户坐标系。

具体实施例

图1所示为钻车机械臂，主要包括：推进器1，滑道定向装置2，补偿油缸3，推进油缸4，凿岩滑板5，液压凿岩机6，升降油缸7，钻臂8，俯仰油缸9，摆角油缸10。

钻臂8的固定部分和车身铰接，钻臂8的回转部分和滑道定向装置2铰接。升降油缸7布置在钻臂8的下面后侧，升降油缸7的后侧和车身铰接、升降油缸7的前侧和钻臂8的固定部分铰接。俯仰油缸9布置在钻臂8的下面前侧，俯仰油缸9的后侧和钻臂8的回转部分铰接，仰油缸9的前侧和滑道定向装置2铰接。摆角油缸10布置在钻臂8的前侧，摆角油缸10的后侧和钻臂8的回转部分铰接，摆角油缸10的前侧和滑道定向装置2铰接。滑道定向装置2布置在钻臂8的上部，滑道定向装置2的后侧和钻臂8的回转部分铰接，滑道定向装置2的前侧和摆角油缸10的前侧铰接。推进器1布置在滑道定向装置2的上部。凿岩滑板5布置在推进器1的上部和推进器1形成移动副。液压凿岩机6固联在凿岩滑板5上部。推进油缸4固定在推进器1上面，推进油缸4连杆和凿岩滑板5铰接。

钻车机械臂运动学计算的目的是求解钻车手部期望位姿对应的关节变量，手部位姿为6个自由度，需要6轴联动。这里建立钻车双臂运动学坐标系和用户坐标系如图2所示。

考虑到研究的钻车为双臂操作，且两个机械结构基本一致，而且两个机械臂D-H参数中的常量部分参数完全一致。根据建立的坐标系确定钻车的D-H参数如表1所示：

表1 CMJ2-27型钻车单臂各连杆D-H参数

钻车机械臂坐标变换的A矩阵表达式为

以和分别代表和，简写后

，，，，，

则用户坐标系到机械臂的A变换矩阵，其中用户坐标系到左机械臂的变换式中，用户坐标系到右机械臂的变换式中，

直接看基座坐标系的位置和各坐标轴在用户坐标系的投影。考虑用户坐标系，建立机械臂统一的运动学方程如下：