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隧道凿岩机器人钻臂关键技术研究
摘要：
随着工程建设的发展，对隧道建设的需求不断增加。传统的隧道凿岩工作对于人工操作的要求较高，而且存在一定的安全隐患。因此，研究开发隧道凿岩机器人成为一种重要的需求。本论文主要针对隧道凿岩机器人的钻臂关键技术进行研究，包括机器人构型设计、运动学建模、轨迹规划、控制算法等。

隧道工程作为一项重要的基础工程，广泛应用于交通、水利、城市地下建设等领域。传统的隧道凿岩工作一般采用人工操作的方式，存在工作强度大、工作效率低、安全隐患大的问题。因此，研究隧道凿岩机器人以替代传统人工操作成为迫切需求。

钻臂是隧道凿岩机器人的核心部件之一，其构型设计直接影响到机器人的工作性能和适应能力。目前常见的钻臂构型包括剪切型、旋转型、伸缩型等。剪切型钻臂结构简单，能够实现快速的凿岩作业，但对岩石硬度和工况要求较高。旋转型钻臂可以实现较大范围的凿岩作业，但机器人自身结构复杂，对传动系统要求高。伸缩型钻臂可以根据岩石硬度自动调整伸缩长度，适应性较好。在机器人构型设计中，需要综合考虑凿岩作业的要求和机器人自身的结构特点，选择合适的钻臂构型。

钻臂的运动学建模是研究机器人行为和控制算法的基础。钻臂的运动学建模需要考虑关节的自由度、工作空间和运动耦合等因素。一般采用Denavit-Hartenberg(DH)参数和Euler角等方法进行建模。通过建立钻臂的运动学模型，可以分析关节运动范围、工作空间、抓取能力等性能指标，为后续的轨迹规划和控制算法提供基础。

钻臂的轨迹规划是实现机器人凿岩作业的关键技术之一。针对不同的隧道凿岩需求和工况，需要设计合理的轨迹规划算法。常见的轨迹规划算法包括直线插补、圆弧插补、三次样条曲线插补等。通过合理的轨迹规划，可以实现机器人凿岩的横向移动、纵向移动和旋转等操作，提高凿岩效率和准确度。

钻臂的控制算法是实现机器人凿岩作业的关键技术之一。常见的控制算法包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。钻臂的控制算法需要考虑凿岩作业的要求，如加速度、速度和位置的控制。通过合理的控制算法，可以实现机器人的准确定位和稳定控制，提高凿岩的精度和可靠性。

隧道凿岩机器人的钻臂关键技术研究对于实现隧道凿岩的自动化和智能化具有重要意义。本论文重点研究了机器人构型设计、运动学建模、轨迹规划和控制算法等关键技术，并对其进行了综述和分析。通过对隧道凿岩机器人钻臂关键技术的研究和应用，可以提高凿岩作业的效率、安全性和精度，推动隧道建设的发展。
参考文献：
[1] C. Huang, Y. Wang, C. Zhang, et al. Kinematic modeling and simulation of a tunnelling micro-robot with multi-linked mechanisms. Industrial Robot: An International Journal, 2019, 46(2):180-189.
[2] Z. Li, D. Liao, C. Wu, et al. Kinematics modelling and parameter optimization for a tunnelling robot with articulated arms. Industrial Robot: An International Journal, 2019, 46(2):171-179.
[3] Y. Li, F. Sun, H. Li, et al. An adaptive fuzzy control scheme for autonomous excavation of mechanical tire-type mine robot. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2019, 93(1):49-65.