装煤是采煤机滚筒螺旋叶片的主要功能,复杂的煤层赋存条件和非线性冲击载荷可导致螺旋叶片尾端和外缘部分磨损加剧甚至失效,会对采煤机的工作效率和生产成本产生影响。运用激光熔覆再制造的方法对磨损的叶片进行修复,可以提高其使用寿命。通过对熔覆实验用机器人末端轨迹的规划控制,可实现各种复杂异构空间的任意可达,满足螺旋叶片这类复杂形面的熔覆加工需求。针对激光熔覆实验中机械臂的路径轨迹,运用Matlab Robotics Toolbox建立机器人模型,用蒙特卡洛方法得到其工作空间点云图,并对点云进行包络处理,求解出其工作空间的体积为27.0217m3,与技术参数给定值27.2m3近似,验证了机器人建模和正运动学的正确性,能满足对采煤机螺旋叶片激光熔覆任务的要求。对熔覆实验中涉及的机械臂末端轨迹进行仿真分析,为叶片的激光熔覆实验做准备。基于Adams对机器人沿叶片外缘设计尺寸做螺旋曲线运动进行运动学和动力学仿真,得出各关节的角位移、角速度、角加速度和驱动电机所需的转矩。充分考虑重力因素以及末端激光头的负载,激光头装置在轨迹突变时刻会发生数量级为10^-10的微小波动,能满足对磨损的叶片进行修复的要求。将关节角时间序列导入Sim Mechanics中,作为驱动能控制机械臂做相同的螺旋曲线运动,验证了Adams中得到的关节角时间序列的驱动具有普适性。对磨损最为严重的叶片尾片的磨损情况和曲面特征进行分析,分区域进行轨迹验证和激光修复实验。用三维扫描仪获取尾片外缘的点云数据,使用Mesh Lab软件对获取的点云数据进一步处理,完成待加工曲面的三维重构。利用布尔运算,将完整叶片模型剪切磨损模型可以得到待增材区域的模型,导入熔覆再制造辅助编程软件生成路径程序。机器人运动平稳,对尾片的熔覆加工时间为70min,熔覆后的几何特征与原叶片一致,且成型质量良好。研究方法为螺旋叶片修复和其他复杂曲面零件的再制造提供了参考,有较好的工程应用价值。该论文有图70幅,表6个,参考文献54篇。