一、凿岩机器人孔序规划的研究与实现（论文文献综述）
李政[1]（2021）在《钻装一体机钻进部力学特性研究》文中研究说明
王愁[2]（2021）在《全液压凿岩台车设计及钻臂性能分析》文中提出全液压凿岩台车是一种集机械、液压及电气系统于一体的现代开采、凿岩设备,在矿山、巷道、隧道以及地下施工中应用广泛。该设备不仅大大地减少了施工人员的体力消耗,提高了钻孔作业效率,改善了施工作业条件,而且极大地提高了作业的自动化水平。钻臂作为全液压凿岩台车作业的核心部件,其性能直接影响了凿岩台车钻孔作业的效果。凿岩台车通过钻臂的运动实现定位、钻孔、凿岩等动作,因此,为了提高凿岩台车的施工效率、稳定性与安全性,需要针对钻臂的运动和动力学性能开展全面研究。为了克服现有凿岩台车在无法进行小型巷道上施工作业方面的不足,设计了一款结构紧凑且可实现小型巷道机械化掘进作业的全液压凿岩台车,并建立了三维虚拟模型。在将凿岩台车钻臂进行机构学简化的基础上,采用经典的指数积法,建立了其位置正/逆解模型和速度正/逆解模型,实现了操作空间和关节空间之间位置和速度的映射。通过数值仿真和虚拟仿真对比验证了所建立运动学模型的正确性。此外,结合凿岩台车钻臂的正解模型,采用蒙特卡洛算法计算了其可达工作空间,初步验证了钻臂设计的合理性。在运动学分析的基础上,采用牛顿-欧拉法和虚功原理建立了全液压凿岩台车钻臂的刚体动力学模型,该模型可以快速求解出给定轨迹下液压缸所需的驱动力/力矩,便于液压系统的校核和选型设计。通过数值仿真和虚拟仿真对比验证了所建立动力模型的准确性。由于所建立的动力学模型难以求解各结合部的作用力和反作用力,基于ADAMS软件搭建了虚拟样机模型。分析了钻臂在三种危险工况下的各油缸速度、加速度、关键铰接点的作用力曲线,油缸的相关曲线可以为油缸的选型及驱动源优化提供参考,各关键点的受力情况可以为部件的有限元分析提供数据参考。基于ANSYS有限元分析软件对钻臂进行了静力学研究,得到了其应力云图以及位移变形图,验证了整体结构强度的合理性。此外,对主要部件进行了模态分析,得到了其固有频率与模态振型图,验证了冲击载荷下的稳定性与安全性,为钻臂的结构优化及高效工作提供了科学支撑。搭建了全液压凿岩台车的实验样机,以PLC为控制核心构建了钻臂的控制系统,根据运动学理论分析结果,并结合传感器反馈的动作信息搭建了人机交互界面,实现了全液压凿岩台车的自动化控制和关键信息的实时显示,最后通过开展实际钻孔试验验证了钻臂的工作性能。
吴昊骏[3]（2021）在《岩巷掘进钻孔智能定位的关键理论与技术研究》文中认为智能凿岩台车是巷、隧道钻爆法施工作业中极其重要的生产工具。目前像Atlas,Sandvik等国际公司掌握着先进的凿岩装备制造技术,占据着我国凿岩装备市场的极大份额。这些公司发展历史长,具有成熟的技术体系,完善的生产目录,而严格保密的学术成果。然而国内引进大量进口产品后,在矿山建设中并未达到令人满意的效果。国内目前仅能生产液压凿岩台车为主的产品。部分高校、科研院提出的控制技术虽然达到了很高的理论水平,相关装备在实验室或地面能达到或部分达到高性能指标要求,但大多数产品在煤矿井下巷道实际应用时都存在较大的技术障碍,实用性差。为实现智能凿岩台车在井下的真实应用,克服井下复杂环境造成的智能定位障碍,保障煤矿岩巷井下实际钻孔定位时设备优良的可操作性和高精度优势,本文进行如下主要工作:（1）兼顾爆破设计基本原则和凿岩台车工作性能,提出全断面炮孔参数智能规划方法;（2）针对过去单臂车体定位法存在无穷解、井下钻孔定位误差大的问题,基于机器人运动学坐标变换理论,提出一种采用双臂车体定位的新方法;（3）针对定位精度达到10 cm水平后难以进一步提高的问题,先通过现场试验和数值模拟总结关节间隙和挠度分布规律,然后采用蒙特卡洛法对运动学模型进行修正,将平均定位精度提高至5～6 cm水平。并在煤矿的井下工业性实验中得到应用。本文提出的研究方法与技术,提供了钻孔凿岩过程从设计到施工的完整解决方案,破解了部分实际应用的难题,摆脱了爆破技术依赖于人工素质的传统,为智能凿岩装备在井下的发挥铺平了道路。
吴昊骏,纪洪广,龚敏,刘翔宇[4]（2021）在《我国地下矿山凿岩装备应用现状与凿岩智能化发展方向》文中研究说明数字化、智能化是凿岩台车等大型设备未来的发展趋势。为明晰国产凿岩台车的研究方向,结合我国地下矿山钻爆施工中凿岩台车的应用现状,定量对比评价了现场使用凿岩台车在钻孔精确度、钻孔效率、人员安全性、环保指标等方面的技术优势及问题。结果表明:使用凿岩台车钻孔,一般单孔凿岩时间为2～3 min,凿岩效率为同等条件下使用气动凿岩机钻孔的2～4倍;配合合理的爆破手段,月进尺能提高50%～70%;现场使用凿岩台车时,面临机械性能和钻爆工艺不匹配、较气动凿岩机开挖超挖量大以及人员培训落后于实际需要等问题。在此基础上,总结了现阶段凿岩台车智能化发展进展。研究表明:通过补偿技术,国内一些钻孔定位平均定位精度在5 cm以下,可满足施工要求;借助视觉辅助定位与导航方法、5G技术及物联网等先进技术,能够实现少人化、无人化的作业目标。最后进一步分析了研发、推广国产凿岩台车面临的不足与挑战,总结并展望了国产凿岩台车的发展路线。
徐勤宪[5]（2020）在《自动锚杆钻车三角钻臂轨迹规划方法研究》文中进行了进一步梳理随着我国经济的发展,人们对煤炭的需求量愈来愈多,对煤矿生产的要求也愈来愈高。2020年2月,为深入贯彻落实国家“四个革命、一个合作”能源安全新战略,加快推进煤炭行业供给侧结构性改革,推动智能化技术与煤炭产业融合发展,提升煤矿智能化水平,八部委联合制定了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,指出煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。而锚杆支护自动定位是煤矿智能化的“卡脖子”问题之一。因此,为符合国家发展趋势,加快掘支过程的自动化控制进程;也为了加快煤矿开采的智能化与自动化的发展进程,非常有必要开展自动锚杆钻车三角钻臂运动学、轨迹规划等关键技术的研究工作。论文的主要研究内容如下:（1）建立了锚杆钻车钻臂的运动学模型。使用两步法对本课题研究的自动锚杆钻车三角钻臂建立运动学模型,进行钻臂正向运动学分析,然后使用解析法对钻臂各关节进行逆运动学求解,与此同时对支臂缸伸缩量与关节角的关系进行求解,最后验证模型的正确性;（2）研究了自动锚杆钻车钻臂点位轨迹规划方法。通过对三次多项式、五次多项式和三次B样条曲线插值算法的研究,对钻臂的关节变量进行点位轨迹规划,并进行了仿真实验。实验结果表明,三次多项式插值算法的优越性不如B样条插值算法,而B样条插值算法优越性小于五次多项式插值算法,但三次多项式插值算法需要知道所有节点的速度,五次多项式插值算法更需要知道所有节点的速度与加速度,而B样条插值算法仅需知道始末节点速度即可对其进行轨迹规划;（3）研究了自动锚杆钻车钻臂连续路径轨迹规划方法。首先对直角坐标系空间轨迹规划中两种常用算法直线插补和圆弧插补进行了详细的研究;然后对空间中多段直线连接或直线与圆弧连接时连接点处出现的尖角问题给出了解决办法,即用圆弧在连接点处进行过渡,并在此基础上提出了在连接点处以三次样条曲线取代圆弧曲线进行过渡的算法,最后又对此进行了仿真分析。
王嘉丞[6]（2020）在《基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究》文中研究说明随着航空航天、海洋船舶、能源动力等重大工程领域高端装备发展需求迭代更新,涌现出了一类立体结构更为复杂、性能指标更为苛刻的复杂薄壁曲面零件。由于此类零件具有非可展薄壁曲面立体特征,零件多表面均布形位高度对应的复杂功能结构,常规数字化加工与检测装置难以满足其高精整体制造与高效质量评价需求,因此亟需一种一站式空间定位-精密加工-结果评测的加工检测一体化系统及技术解决方案,以期实现单次装夹下一次成型加工与在机质量评价的零件闭环制造。加工检测一体化系统研制的关键难点在于灵活、准确的空间交互运动提供策略与精确、可靠的特征信息测量手段。鉴于此,本文创造性地提出了一种基于工业机械臂的复杂薄壁曲面零件加工检测一体化系统,具体研究内容如下述:（1）加工检测一体化系统总体设计分析工艺需求的设备匹配性,对多自由度串联工业机械臂、专用工件夹具、激光发生器、视觉传感器进行参数选型及优化再设计。分析过程控制软件研制原则,设计软件架构。整合研究内容,设计完整加工检测流程。（2）协同加工交互单元设计设计复杂薄壁曲面零件多加工面进给策略,开展复杂轨迹下机械臂离线编程控制研究。复刻CAM/CAD工艺规划技术,设计复杂薄壁曲面零件完整加工流程。分析多脉冲激光刻蚀原理,探究激光减材加工可行性。开展激光合束方法研究,设计复合式激光发生器构型。（3）机器视觉测量单元设计研究基于ChArUco棋盘标定板的工业相机内参数标定技术,设计基于单目视觉Pnp测量原理的进给工作台工作空间导引方法。设计倾斜测量构型的视向校正方法,基于视觉测量与手眼构型标定结果,研究基于动态调制映射解算的对刀技术。依托双目立体视觉测量技术测量零件加工结果,设计零件品质测评标准。（4）加工检测过程控制组态软件编制依托MFC框架编制加工检测过程控制组态软件图形界面,设计软件接入层、操作层及监控层抽象架构,定制图像处理分析、机器视觉测量、设备通讯触发、资源互传共享、机械臂离线编程控制、异常参数监测模块。本文提出的基于工业机械臂的加工检测一体化系统可全面满足复杂薄壁曲面零件加工与检测需求,填补了相关技术空白,显着提升了复杂薄壁曲面零件的加工精度与加工效率,具有显着的科研价值与工程实用价值。
王文博[7]（2020）在《凿岩机器人钻臂位姿测量系统研究》文中研究指明传统凿岩机器人钻臂的定位精度较低,影响爆破效果和成孔质量,所以对钻臂位姿测量技术进行研究、提高钻臂的定位精度具有十分重要的意义。为了提高钻臂的定位精度,分析凿岩机器人钻臂结构,根据机器人运动学原理,采用D-H坐标表示法建立钻臂的运动模型,获得钻臂的运动学方程。通过对钻臂的运动方程进行求解,获得钻臂末端相对于根部位置的姿态信息。基于钻臂D-H模型设计了一套凿岩机器人钻臂位姿测量系统,主要包括数据采集模块和数据处理模块。数据采集模块采用分布式数据采集结构,通过布置在钻臂6组转动关节和2组移动关节处的8个数据采集单元完成钻臂关节姿态变化数据的采集与传输。数据采集单元采用绝对值编码器进行原始信号采集,直接输出数字信号。采用STM32+CPLD双处理器结构,其中CPLD实现编码器的同步串行输出接口SSI,STM32作为核心处理器对数据采集单元进行整体控制,包括编码器的信号采集、电源控制、与上位机之间的USB通信、与数据处理模块之间的CAN总线通信等。数据处理模块主要完成钻臂的位姿处理,选用高性能的STM32嵌入式微处理器设计,优化了系统结构,提供了更多的扩展接口。利用STM32丰富的内部资源和强大的浮点处理能力,在其内部构建钻臂位姿处理模块,根据数据采集模块采集的钻臂关节姿态变化数据对钻臂进行位姿处理,获得钻臂末端位姿状态信息。同时STM32作为主CPU控制着数据处理模块的各个部分,主要有电源部分、与上位机之间的串口通信和USB通信、与数据采集模块之间的CAN总线串行通信、OLED的钻臂位姿信息显示功能等。通过实验表明:本文设计的凿岩机器人钻臂位姿测量系统在隧道凿岩工作中工作状态理想,通过本系统获得的钻臂末端位置姿态理论值与实际值在X、Y、Z三个方向上的最大偏差为9.60cm,最小偏差为0.09cm。误差范围满足技术要求,证明系统整体性能良好,达到了设计目的,具有一定的实用价值。
覃艳明[8]（2019）在《液压凿岩机器人机械臂轨迹规划及跟踪控制研究》文中提出隧道开挖是现代交通、水电、国防等大规模基本建设中的一项难度大、耗资耗时多、劳动条件差但又十分重要、十分关键的施工作业。液压凿岩机器人是钻爆法施工的主要设备之一,液压凿岩机器人的技术进步直接促进了隧道施工水平的提高。针对恶劣的工作环境和劳动力资源的日渐萎缩,液压凿岩机器人的无人化研究迫在眉睫。目前液压凿岩机器人的智能控制系统完全被进口产品垄断,国内没有成功应用的产品,开发一套具有自主知识产权的国产化液压凿岩机器人智能控制系统意义重大。机械臂是液压凿岩机器人的执行机构,也是其最为关键的部件。机械臂的轨迹控制研究是液压凿岩机器人智能控制系统的基础。结合工程实际,对液压凿岩机器人机械臂的运动学、轨迹规划、轨迹跟踪以及轨迹的控制试验等方面展开了研究,研究的内容主要包括:（1）建立液压凿岩机器人机械臂的D-H坐标系并进行运动学的正逆解分析。通过Matlab的可视化功能描绘出机械臂的工作空间,以便判断机械臂的设计结构是否满足隧洞施工的要求。针对机械臂多自由度冗余的特点,同时结合液压凿岩机器人实际工况,优化求解出机械臂各关节的逆运动学解析。采用Adams软件建立了机械臂仿真模型,并对其进行运动学仿真,验证了正逆运动学算法的正确性。（2）提出液压系统动力源匹配与轨迹规划相结合的方法。利用所求的运动学逆解,分别在笛卡尔坐标系内对直线插补和圆弧插补进行了研究,在关节坐标系内对三次多项式、五次多项式及带抛物线过渡的轨迹进行了规划研究。采用AMESim软件平台建立机械臂运动系统的仿真模型,针对三种不同轨迹规划方法结合液压系统的流量和功率,确认出最优的轨迹规划方法。（3）针对机械臂电液伺服系统内部参数、外部扰动以及机械结构间隙的不确定性对轨迹跟踪可能产生的偏差,提出了一种基于串级ADRC的机械臂轨迹跟踪控制策略。采用扩张状态观测器来估计电液系统的内部参数和外部负载,并针对不确定性偏差,设计了新的干扰抑制控制器。并利用Lyapunov稳定理论对系统的稳定性进行了证明。根据实际参数对其进行了仿真,仿真结果表明了该方法的有效性,同时与传统前馈PID算法的对比仿真结果表明了所设计方法的优越性。（4）设计机械臂轨迹控制系统的硬件体系,基于真实的液压凿岩机器人机械臂进行轨迹运动控制试验。试验结果表明,所提出的轨迹控制方法能够实现机械臂平稳、精确的轨迹运动,其精度满足施工精度要求。为液压凿岩机器人无人操作运动控制的工程应用奠定了基础。
肖永前,郭勇,周烜亦,李云栋[9]（2019）在《三臂凿岩机器人孔序规划及其优化》文中研究表明智能化是工程装备转型升级方向之一,以中间钻臂独有的工作空间为协调区间,将三臂凿岩机器人孔序规划问题化为涉及干涉的3-TSP问题,改进蚁群优化（ACO）算法平衡各钻臂钻孔时间,优化分配各钻臂钻孔任务,采用n/4动态候选列表的方法,加速算法收敛并获得更优解,同时去除每一次迭代最优路径中的相交路径,开发图形界面软件并嵌入算法。仿真结果显示整体效率提高35%。
魏鹏,罗红波,赵康,龙伟[10]（2018）在《基于蚁群算法的运动时间优化算法研究》文中指出液压凿岩台车在现代隧道掘进施工中发挥了重要作用,现有液压凿岩台车在进行寻找孔位时,由操作人员完成,找孔顺序、找孔时间无优化,导致寻找孔位时间浪费,效率低.针对上述问题,对长臂多关节智能凿岩机面向超大隧道断面与复杂孔系的多节变运动与寻孔路径的时间进行优化,创新研究如下:通过对凿岩隧道形式、开挖方式分析和炮眼参数的设定,对左右两机械臂钻孔任务提出无碰规划方案,同时以多关节机械臂各个关节变量的总变化时间作为优化目标函数,采用蚁群算法优化目标函数,得到寻找孔位时间最短的优化寻找孔位路径,提高了液压凿岩台车机械臂的定位找孔效率.
二、凿岩机器人孔序规划的研究与实现（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、凿岩机器人孔序规划的研究与实现（论文提纲范文）
（2）全液压凿岩台车设计及钻臂性能分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本课题来源 |
| 2 全液压凿岩台车本体结构设计 |
| 2.1 全液压凿岩台车工作原理简述 |
| 2.2 全液压凿岩台车自动钻孔总体方案 |
| 2.3 全液压凿岩台车三维模型设计 |
| 2.4 设计时应注意的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 全液压凿岩台车钻臂运动学分析 |
| 3.1 坐标系建立 |
| 3.2 位置及速度分析 |
| 3.3 仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 全液压凿岩台车钻臂动力学分析 |
| 4.1 动力学建模 |
| 4.2 虚拟样机建模 |
| 4.3 动力学仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全液压凿岩台车钻臂有限元分析 |
| 5.1 有限元法介绍 |
| 5.2 模型的导入及前处理 |
| 5.3 有限元结构的静力分析 |
| 5.4 模态分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全液压凿岩台车钻臂实验分析 |
| 6.1 全液压凿岩台车钻臂动作分析 |
| 6.2 钻臂控制方案 |
| 6.3 PLC控制系统硬件的选取 |
| 6.4 系统硬件布置方案 |
| 6.5 地上实验 |
| 6.6 井下实验 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）岩巷掘进钻孔智能定位的关键理论与技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 凿岩台车应用现状及发展趋势 |
| 1.2.2 爆破智能设计研究现状 |
| 1.2.3 凿岩台车运动学及车体定位研究现状 |
| 1.2.4 凿岩台车定位误差分析及精度控制研究现状 |
| 1.2.5 存在主要问题 |
| 1.3 本文研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 智能凿岩台车与巷道的空间关系及测试方法 |
| 2.1 基础研究平台 |
| 2.2 智能凿岩台车与巷道的空间关系 |
| 2.3 模拟环境下空间关系检测技术 |
| 2.3.1 主要零件轴线检测方法——上下边缘竖直角取中法 |
| 2.3.2 装配精度检测方法 |
| 2.3.3 巷道模拟与测量方法 |
| 2.3.4 关节传感器标零 |
| 2.3.5 钻具位姿检测方法 |
| 2.4 凿岩台车2D及3D实体模型的建立 |
| 2.4.1 凿凿台车的测量与实体尺寸模型的建立 |
| 2.4.2 实体建模 |
| 2.5 钻臂理想运动学模型 |
| 2.5.1 车体基坐标系和钻臂末端坐标系位姿矩阵 |
| 2.5.2 D-H法参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 考虑现场实际工况的炮孔参数智能规划方法 |
| 3.1 智能规划新方法的设计思路与理论基础 |
| 3.1.1 传统规划方法的缺陷 |
| 3.1.2 不同功能炮孔的设计顺序 |
| 3.1.3 角度约束条件下工作空间的计算 |
| 3.2 不同功能炮孔参数的确定方法 |
| 3.2.1 周边孔的位姿参数确定 |
| 3.2.2 掏槽孔的位姿参数确定 |
| 3.2.3 辅助孔的位姿参数确定 |
| 3.2.4 其余孔的位姿参数确定 |
| 3.3 设计结果与应用效果 |
| 3.3.1 外插角和工作空间函数关系的表达 |
| 3.3.2 现场应用效果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 关节间隙影响定位精度的补偿设计及其应用 |
| 4.1 关节间隙影响定位精度机制的试验设计及参数间函数关系 |
| 4.1.1 影响钻孔定位精度的关键因素 |
| 4.1.2 试验设计 |
| 4.1.3 数据检验 |
| 4.1.4 数据处理 |
| 4.1.5 下沉函数关系 |
| 4.2 基于测量试验结果的车体定位方法修正 |
| 4.2.1 车体基坐标系和激光坐标系位姿矩阵 |
| 4.2.2 考虑关节间隙影响的车体定位方法修正 |
| 4.3 关节间隙误差补偿实例 |
| 4.3.1 车体实际位姿的测量 |
| 4.3.2 车体定位的修正 |
| 4.3.3 钻孔定位误差补偿 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于双侧钻臂位姿协同约束的车体定位方法 |
| 5.1 原有车体定位方法原理及存在问题 |
| 5.2 双钻臂车体定位方法原理及实现 |
| 5.2.1 双钻臂法与位姿解唯一性证明 |
| 5.2.2 车体基坐标系和激光坐标系位姿矩阵 |
| 5.2.3 车体基坐标系原点位置的求解 |
| 5.2.4 角变量和车体位姿矩阵的确定 |
| 5.3 车体定位实例 |
| 5.3.1 车体实际位姿的测量 |
| 5.3.2 双钻臂法位姿矩阵的建立 |
| 5.3.3 车体位姿矩阵的求解 |
| 5.3.4 两种定位方法对定位效果影响的讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 挠度分布规律与钻孔定位精度控制方法 |
| 6.1 钻臂末端挠度的多元非线性回归 |
| 6.1.1 求末端挠度方法——以基准位置为例 |
| 6.1.2 求解不同位姿下的末端挠度 |
| 6.1.3 基于多元非线性回归确定末端挠度分布规律 |
| 6.2 基于蒙特卡洛法的台车运动学模型修正方法 |
| 6.2.1 采用理想模型计算存在的问题 |
| 6.2.2 基于蒙特卡洛法的模型修正步骤 |
| 6.3 蒙特卡洛修正实例 |
| 6.3.1 参数修正过程 |
| 6.3.2 参数修正结果 |
| 6.3.3 现场钻孔实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）我国地下矿山凿岩装备应用现状与凿岩智能化发展方向（论文提纲范文）
| 1 凿岩台车应用现状 |
| 1.1 凿岩台车在金属矿的应用现状及存在问题 |
| 1.2 凿岩台车在煤矿的应用现状及问题 |
| 2 凿岩台车自动化技术发展现状 |
| 2.1 控制系统 |
| 2.2 定位精度及补偿 |
| 2.3 电液控制 |
| 2.4 孔序规划 |
| 2.5 钻孔参数自动匹配及卡钎处理 |
| 2.6 无线通信 |
| 3 研发、推广凿岩台车面临的问题与挑战 |
| 3.1 硬件、软件研发不足 |
| 3.2 设备推广应用不足 |
| 4 总结与展望 |
（5）自动锚杆钻车三角钻臂轨迹规划方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 锚杆钻车研究现状 |
| 1.2.2 钻臂类型概述 |
| 1.2.3 运动学研究现状 |
| 1.2.4 轨迹规划技术研究现状 |
| 1.3 锚杆钻车钻臂轨迹规划存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容与结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 自动锚杆钻车三角钻臂的运动学研究 |
| 2.1 运动学基础 |
| 2.1.1 位姿描述 |
| 2.1.2 关节坐标变换 |
| 2.1.3 连杆坐标系的选择 |
| 2.2 自动锚杆钻车钻臂的运动学问题 |
| 2.2.1 自动锚杆钻车钻臂的结构介绍 |
| 2.2.2 正运动学求解 |
| 2.2.3 逆运动学求解 |
| 2.2.4 支臂缸伸缩量与各关节角的关系 |
| 2.3 运动学仿真验证 |
| 2.3.1 运动学正解验证方法 |
| 2.3.2 运动学逆解的验证方法 |
| 2.3.3 支臂缸伸缩量的验证方法 |
| 2.3.4 运动学模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 自动锚杆钻车三角钻臂点位轨迹规划研究 |
| 3.1 三次多项式插值轨迹规划 |
| 3.1.1 已知起始点和结束点的三次多项式插值方案 |
| 3.1.2 具有中间点的三次多项式插值方案 |
| 3.2 五次多项式插值轨迹规划 |
| 3.3 B样条曲线轨迹规划 |
| 3.3.1 四阶三次均匀B样条的推导方法 |
| 3.3.2 三次B样条曲线的基本性质 |
| 3.3.3 求解控制点 |
| 3.4 实验仿真与分析 |
| 3.4.1 多项式插值仿真 |
| 3.4.2 B样条插值仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 自动锚杆钻车三角钻臂的连续路径轨迹规划研究 |
| 4.1 基于抛物线过渡的空间直线插补 |
| 4.2 基于局部坐标系的空间圆弧插补 |
| 4.3 圆弧过渡的空间连续直线插补算法 |
| 4.3.1 连续直线插补连接点的处理方法 |
| 4.3.2 空间连续直线轨迹规划 |
| 4.3.3 空间直线-圆弧的轨迹规划 |
| 4.4 三次样条曲线过渡的空间连续直线轨迹规划 |
| 4.4.1 三次样条插值曲线 |
| 4.4.2 插补算法算例 |
| 4.5 实验仿真与分析 |
| 4.5.1 空间直线插补仿真与分析 |
| 4.5.2 基于局部坐标系的空间圆弧插补仿真与分析 |
| 4.5.3 圆弧过渡的空间连续直线插补算法仿真与分析 |
| 4.5.4 三次样条曲线过渡的空间连续直线轨迹规划仿真与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 加工制造工业机械臂研究现状 |
| 1.2.2 联合机器视觉的工业机械臂应用研究现状 |
| 1.2.3 加工检测一体化应用研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及整体结构 |
| 2 加工检测一体化系统总体设计 |
| 2.1 加工检测一体化系统设计原则及研制思路 |
| 2.2 进给工作台方案设计 |
| 2.2.1 前言 |
| 2.2.2 多自由度串联工业机械臂 |
| 2.2.3 专用工件夹具 |
| 2.3 特种刀具方案设计 |
| 2.3.1 前言 |
| 2.3.2 刻蚀激光发生器 |
| 2.3.3 指示激光发生器及合束镜 |
| 2.4 视觉测量传感器设计 |
| 2.4.1 前言 |
| 2.4.2 工业相机 |
| 2.5 软件方案设计 |
| 2.5.1 前言 |
| 2.5.2 加工检测过程控制组态软件设计原则 |
| 2.5.3 加工检测过程控制组态软件架构规划及界面设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 加工检测一体化系统协同加工交互单元 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 工艺分析及单元构型设计 |
| 3.2.1 复杂薄壁曲面零件加工工艺分析 |
| 3.2.2 协同加工交互单元构型设计 |
| 3.3 进给工作台设计 |
| 3.3.1 多自由度串联工业机械臂 |
| 3.3.2 复杂轨迹离线编程运动控制方案 |
| 3.3.3 工业机械臂轨迹规划 |
| 3.3.4 专用工件夹具设计 |
| 3.4 复合式激光发生器设计 |
| 3.4.1 半导体激光发生器 |
| 3.4.2 多脉冲激光刻蚀技术 |
| 3.4.3 半导体偏振激光合束 |
| 3.4.4 激光发生器复合构型设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 加工检测一体化系统机器视觉测量单元 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 机器视觉测量单元 |
| 4.2.1 加工检测一体化测量作业需求 |
| 4.2.2 机器视觉测量单元构型设计 |
| 4.3 全局导引单目相机 |
| 4.3.1 基准坐标系 |
| 4.3.2 基于ChArUco棋盘格的相机内参数标定 |
| 4.3.3 基于ArUco标志码地图的全局导引 |
| 4.4 局部定位单目相机 |
| 4.4.1 倾斜手眼测量构型的视向校正 |
| 4.4.2 激光光斑识别提取 |
| 4.4.3 夹具边缘识别提取 |
| 4.4.4 EYE-IN-HAND手眼相对位姿标定 |
| 4.4.5 基于动态调制映射解算的对刀技术 |
| 4.5 双目体式显微镜 |
| 4.5.1 双目显微视觉标定 |
| 4.5.2 基于Shi-tomasi算法的角点提取 |
| 4.5.3 基于BM匹配算法的双目视觉测量 |
| 4.5.4 复杂薄壁曲面零件质量测评标准 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 面向加工检测过程控制的组态软件设计 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 软件开发工具简介 |
| 5.3 基于MFC的加工检测过程控制组态软件开发 |
| 5.3.1 软件界面搭建 |
| 5.3.2 软件架构规划 |
| 5.3.3 软件功能模块设计 |
| 5.4 综合实验验证 |
| 5.4.1 实验加工对象 |
| 5.4.2 实验过程及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）凿岩机器人钻臂位姿测量系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 第2章 系统总体方案设计 |
| 2.1 钻臂结构及系统设计要求 |
| 2.1.1 钻臂的结构组成 |
| 2.1.2 系统设计要求 |
| 2.2 系统总体方案 |
| 2.3 模型与模块设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 钻臂运动学方程的建立 |
| 3.1 D-H方法中钻臂杆件坐标系的建立 |
| 3.2 钻臂的D-H坐标系 |
| 3.3 钻臂杆件的坐标变换及运动学方程 |
| 3.4 钻臂D-H运动方程的验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 数据采集单元设计 |
| 4.1 编码器模块设计 |
| 4.1.1 绝对值编码器的选型及工作原理 |
| 4.1.2 SSI接口设计 |
| 4.2 主控模块设计 |
| 4.2.1 CPLD及外围电路设计 |
| 4.2.2 STM32F412及外围电路设计 |
| 4.3 通信模块设计 |
| 4.3.1 USB通信电路设计 |
| 4.3.2 CAN通信电路设计 |
| 4.3.3 SPI总线通信电路设计 |
| 4.4 电源模块设计 |
| 4.5 数据采集单元软件功能设计 |
| 4.5.1 编码器数据采集功能设计 |
| 4.5.2 通讯功能设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 数据处理模块设计 |
| 5.1 数据处理模块总体方案设计 |
| 5.2 主控模块设计 |
| 5.3 通信模块设计 |
| 5.3.1 串行收发器通信电路设计 |
| 5.3.2 CAN通信电路设计 |
| 5.4 显示模块设计 |
| 5.5 电源模块设计 |
| 5.6 数据处理模块软件功能设计 |
| 5.6.1 控制器主程序设计 |
| 5.6.2 OLED显示驱动功能设计 |
| 5.6.3 通信功能设计 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 系统测试及分析 |
| 6.1 测试设备及平台 |
| 6.2 测试结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）液压凿岩机器人机械臂轨迹规划及跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 液压凿岩机器人发展现状 |
| 1.2.1 液压凿岩机器人国外发展现状 |
| 1.2.2 液压凿岩机器人国内发展现状 |
| 1.3 液压凿岩机器人机械臂的研究现状 |
| 1.3.1 机械臂的运动学研究现状 |
| 1.3.2 机械臂的轨迹规划研究现状 |
| 1.3.3 机械臂的轨迹跟踪研究现状 |
| 1.4 课题的意义与来源 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 液压凿岩机器人运动学分析及仿真 |
| 2.1 机器人位姿描述 |
| 2.1.1 平移坐标变换 |
| 2.1.2 旋转坐标变换 |
| 2.1.3 齐次坐标变换 |
| 2.2 D-H法介绍 |
| 2.3 机械臂结构介绍 |
| 2.4 正运动学分析 |
| 2.5 工作空间求解 |
| 2.6 逆运动学分析 |
| 2.7 仿真验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 轨迹规划与液压系统动力源的匹配研究 |
| 3.1 研究的内容 |
| 3.2 笛卡尔空间的轨迹规划 |
| 3.2.1 直线插补 |
| 3.2.2 圆弧插补 |
| 3.3 关节空间的轨迹规划 |
| 3.3.1 三次多项式轨迹规划 |
| 3.3.2 五次多项式轨迹规划 |
| 3.3.3 带有抛物线过渡的线性插值 |
| 3.4 机械臂轨迹规划仿真 |
| 3.4.1 笛卡尔空间的轨迹规划仿真 |
| 3.4.2 关节坐标空间的轨迹规划仿真 |
| 3.5 机械臂的液压系统匹配 |
| 3.5.1 液压系统 |
| 3.5.2 液压缸受力求解 |
| 3.5.3 液压系统建模与仿真 |
| 3.5.4 液压系统节能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 液压凿岩机器人机械臂轨迹跟踪控制 |
| 4.1 ADRC介绍 |
| 4.2 液压系统模型 |
| 4.2.1 非对称液压缸比例系统模型 |
| 4.2.2 液压马达比例系统模型 |
| 4.2.3 机械臂的挠度和间隙偏差 |
| 4.3 ADRC控制器的设计和稳定性分析 |
| 4.3.1 阀-油缸控制器设计 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.3.3 阀-马达控制器设计 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 液压凿岩机器人机械臂轨迹控制实验研究 |
| 5.1 液压凿岩机器人机械臂实验平台 |
| 5.1.1 液压凿岩机器人机械臂实物介绍 |
| 5.1.2 实验主要器件介绍 |
| 5.1.3 实验现场传感器安装 |
| 5.1.4 电控控制原理介绍 |
| 5.1.5 软件实现 |
| 5.2 机械臂控制轨迹控制系统实验 |
| 5.2.1 坐标测量及转换 |
| 5.2.2 轨迹控制系统实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（9）三臂凿岩机器人孔序规划及其优化（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 孔序规划模型建立 |
| 2 TSP问题数学模型建立 |
| 3 蚁群算法及优化 |
| 3.1 蚁群算法 |
| 3.1.1 初始位置 |
| 3.1.2 路径选择概率 |
| 3.1.3 信息素更新 |
| 3.2 蚁群算法优化策略 |
| 3.2.1 平衡钻孔时间 |
| 3.2.2 动态候选列表 |
| 3.2.3 优化相交路径 |
| 4 孔序规划仿真 |
| 4.1 算法参数设置 |
| 4.2 任务和孔序优化结果 |
| 4.3 算法优化结果 |
| 5 结束语 |
（10）基于蚁群算法的运动时间优化算法研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 炮眼参数及布置 |
| 3 多关节机械臂孔序规划与运动优化 |
| 3.1 机械臂孔序问题分析 |
| 3.1.1 机械臂总体钻孔无碰方案分析 |
| 3.1.2 机械臂孔序规划分析 |
| 3.2 基于蚁群算法的机械臂孔序优化 |
| 3.2.1 构建数学模型 |
| 4 结论 |
四、凿岩机器人孔序规划的研究与实现（论文参考文献）
- [1]钻装一体机钻进部力学特性研究[D]. 李政. 辽宁工程技术大学, 2021
- [2]全液压凿岩台车设计及钻臂性能分析[D]. 王愁. 中国矿业大学, 2021
- [3]岩巷掘进钻孔智能定位的关键理论与技术研究[D]. 吴昊骏. 北京科技大学, 2021(02)
- [4]我国地下矿山凿岩装备应用现状与凿岩智能化发展方向[J]. 吴昊骏,纪洪广,龚敏,刘翔宇. 金属矿山, 2021(01)
- [5]自动锚杆钻车三角钻臂轨迹规划方法研究[D]. 徐勤宪. 煤炭科学研究总院, 2020(12)
- [6]基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究[D]. 王嘉丞. 大连理工大学, 2020(02)
- [7]凿岩机器人钻臂位姿测量系统研究[D]. 王文博. 河南科技大学, 2020(06)
- [8]液压凿岩机器人机械臂轨迹规划及跟踪控制研究[D]. 覃艳明. 燕山大学, 2019(06)
- [9]三臂凿岩机器人孔序规划及其优化[J]. 肖永前,郭勇,周烜亦,李云栋. 传感器与微系统, 2019(04)
- [10]基于蚁群算法的运动时间优化算法研究[J]. 魏鹏,罗红波,赵康,龙伟. 四川大学学报(自然科学版), 2018(06)