一种煤矿巷道薄喷机械臂结构及末端轨迹设计方法

娄安东^1,2，李向阳^1,2，陈柯^1,2，冯静^1,2

1. 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司2. 矿山重型装备国家重点实验室

摘 要：基于激光测距传感器,研发了一款应用于煤矿巷道薄喷施工支护的喷涂机械臂。该机械臂能够满足应用新型材料进行喷涂作业的各种动作和规划喷枪口运动轨迹。基于机器人理论,结合薄喷施工工艺,介绍了该机械臂的结构及末端轨迹设计方法。机械臂采用极坐标结构型,臂部安装有激光传感器进行测量数据采集,配置的控制器具有数据处理能力,可实现变截面复杂巷道内壁喷涂的定位、喷涂目标模型重建和喷涂轨迹规划功能。从激光传感器选型、机械臂结构设计及相应数学模型等方面,阐述了利用激光测距传感器实现矩形巷道截面自动扫描喷涂的流程及轨迹控制算法。根据仿真结果,验证了该机械臂的轨迹规划算法理论可行性,解决了逐点完成复杂矩形巷道内壁自动喷涂轨迹规划的问题。

关键词：巷道薄喷;机械臂;激光测距传感器;轨迹规划;