[发明专利]凿岩台车伸缩臂极限工况计算方法

权利要求书

1.一种凿岩台车伸缩臂极限工况计算方法，其特征在于包括，

步骤一：获取凿岩台车伸缩臂臂架结构中各部件的重力、重心位置、所受岩石反冲力载荷及臂架结构各自由度变化范围；

步骤二：根据位姿变换矩阵及空间力系的平移与简化定理将所述各部件的重力及所受岩石反冲力载荷简化到伸缩臂顶端得到伸缩臂顶端载荷计算模型；

步骤三：将臂架结构各自由度作为新型生物地理学优化算法的生存适宜度指数变量SIV，并根据各自由度变化范围对各自由度取值进行离散化处理，处理结果作为新型生物地理学优化算法的寻优范围；在所述寻优范围内，将伸缩臂顶端载荷计算模型的计算结果作为栖息地适宜度指数HSI；

步骤四：设置新型生物地理学优化算法中各参数，并在所述寻优范围内对臂架结构各自由度进行随机取值，初始化新型生物地理学优化算法的NH个栖息地；其中NH为设置的栖息地个数；

步骤五：将初始化后的NH个栖息地，利用所述新型生物地理学优化算法寻优，得到伸缩臂顶端载荷最大的栖息地，其对应的自由度取值组合为伸缩臂极限工况；

所述新型生物地理学优化算法包括改进迁移率模型，所述改进迁移率模型为指数迁移率模型，第k个栖息地H_k的迁入率λ_k与迁出率μ_k的计算方法为：

式中I₀为最大迁入率，S_k为栖息地H_k的物种数，S_max为所有栖息地最大物种数，E为最大迁出率。

2.根据权利要求1所述的凿岩台车伸缩臂极限工况计算方法，其特征在于，

伸缩臂臂架结构中各部件包括：

伸缩臂支座(1)、伸缩臂(2)、旋转臂(3)、旋转座(4)、连接座(5)、回转臂(6)、回转座(7)、推进梁托架(8)、推进梁(9)和凿岩机(10)。

3.根据权利要求2所述的凿岩台车伸缩臂极限工况计算方法，其特征在于，

所述臂架结构各自由度的相关定义按表1所示：

表1

4.根据权利要求3所述的凿岩台车伸缩臂极限工况计算方法，其特征在于，

所述位姿变换矩阵包括：

其中θ为臂架结构各自由度，表示部件绕铰接点旋转角度，R(X,θ)表示臂架结构中每个部件绕部件坐标系X轴旋转角度θ后在固定坐标系的位姿变换矩阵，R(Y,θ)表示臂架结构中每个部件绕部件坐标系Y轴旋转角度θ后在固定坐标系的位姿变换矩阵，R(Z,θ)表示臂架结构中每个部件绕部件坐标系Z轴旋转角度θ后在固定坐标系的位姿变换矩阵；

所述部件绕两个坐标轴进行两次旋转时，总位姿变换矩阵为两个相应坐标轴位姿变换矩阵相乘的结果；在凿岩台车臂架结构中，第二次旋转的参考坐标轴为第一次旋转后得到的部件坐标系中的相应坐标轴；总位姿变换矩阵中两个相应坐标轴位姿变换矩阵相乘的顺序与旋转顺序相同，即两个相应坐标轴位姿变换矩阵右乘；

利用得到的位姿变换矩阵计算得到部件旋转后在固定坐标系的位姿描述；

其中凿岩机(10)所受岩石反冲力载荷经过坐标旋转后得到的旋转后岩石反冲力载荷为：