六足喷浆机器人运动控制系统的研究

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在煤矿井下井巷建设初期,为了保证巷道的安全性及坚固性,需要对巷道表面进行喷浆处理。但由于钻爆后产生的大量矿渣以及井下条件的限制,各种矿用装置很难挖进迎头,而人工作业又极其困难并且非常危险。针对此种问题,本文设计了适用于井下工作的六足喷浆机器人,使用机器人可以做到迎头初喷又可以代替人工作业。  首先,根据六足喷浆机器人的设计需求,并结合六足机器人行走理论研究,提出了基于三角步态的六足喷浆机器人的设计方案。其次,从理论分析入手,根据六足机器人三角步态运动原理,建立六足机器人三角步态行走仿真模型,并计算得出了各单腿运动的各个参数范围。然后,从实际使用的安全性和稳定性出发,对六足喷浆机器人的运动控制系统进行总体设计,把整个运动控制系统分为中央控制单元、各单腿控制单元、各传感器单元,中央控制单元作为整个机器人的控制核心,用于对传感器数据进行分析并产生各运动指令;单腿控制单元是机器人的执行单元,其接收中央控制器发来的运动指令并产生相应动作;传感器单元包括惯导模块、压力传感器、角度传感器和位移传感器,它们从不同侧面反馈机器人的位姿和运动情况。最后,根据整体设计方案并结合现场实际需求,对机器人的软硬件进行详细设计。  本课题所设计的六足喷浆机器人是根据井下环境和要求而设计的,其主要作用就是可以代替人工进行复杂而危险的工作。六足喷浆机器人的设计与实现,也为井下自动化生产提供了思路,使用大型重载机器人进行井下作业,既能保证工作的效率,又能减少不必要的危险。
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