钻锚机器人钻臂轨迹规划方法研究

为提高煤矿巷道支护效率，改善掘进工作面自动化智能化程度，设计了一种集成悬臂式掘进机和六自由度机械臂的钻锚机器人，研究了钻锚孔孔序规划策略及钻臂轨迹规划方法。首先，基于改进的DH方法建立机械臂结构的运动学模型，分析其运动学正解和逆解，解算钻机空间位姿及对应的关节变量值；其次，基于蒙特卡罗随机数方法分析机械臂运动空间，求解双机械臂运动范围；基于钻锚作业工艺要求提出一种钻锚孔孔序规划策略，在不同条件下两机械臂按照一定锚固顺序完成顶板锚固作业任务；最后，基于五次多项式插值方法完成机械臂轨迹规划，以实现钻臂快速平稳达到目标位置。仿真结果表明，钻锚机器人能满足宽×高为6 000 mm×4 500 mm范围内的巷道支护要求，基于该孔序规划策略和钻臂轨迹规划方法，两钻机在进行顶板锚固作业任务时能有效避免干涉，实现准确、平稳运动至锚固点，完成锚固任务。研究结果为发展自动支护和智能掘进提供了一种思路和方法。