含不确定性参数的锚杆钻机机械臂运动学误差分析

论文摘要

矿用锚杆钻机广泛用于井下顶板和侧帮的打孔和支护,极大地缓解了掘锚失调的问题。为此以机械臂为研究对象,对含有不确定性区间参数的机械臂运动学进行了误差分析。由于传统微分法对机械臂运动学误差分析存在很大的局限性,故将Chebyshev扩张函数算法应用在求解含不确定性区间参数的机械臂运动学中。具体方法是采用了扫描法(SAS)、张量积(CTP)、与配点法(CCM)3种代理模型对含有不确定性参数的机械臂运动学正解矩阵进行响应区间的包络研究,3种代理模型在CPU时间消耗上均有所减少。其中配点法(CCM)的优势较为突出,与原始计算方法相比时间消耗减少了97.65%。同时也将理论值和3种区间代理模型计算出的上、下边界响应值进行了对比。结果表明配点法(CCM)、扫描法(SAS)计算出的边界值与理论值更加接近,产生较小范围的误差。最后在样机上对所提算法进行验证,紧密的包裹效果验证了本文提出算法的精度和有效性。其中扫描法(SAS)和配点法(CCM)这两种代理模型在上下边界值的求解中拥有较小的保守估计,张量积法(CTP)代理模型则在局部求解中获得较好的估计。对含有不确定性参数的响应区间研究,成为了预测机械臂空间轨迹跟踪和定位的新方法,确保机械臂的预测误差值最小。同时也为实现机械臂的最优结构的设计和高速、高精度的控制,提供一定的理论指导。

论文目录

• 1 机械臂运动学的数学建模
•   1.1 旋量理论
•   1.2 基于旋量理论的运动学模型
• 2 Chebyshev区间函数算法形式
•   2.1 Chebyshev代理模型
•   2.2 算法流程
•     （1）初始化算法参数。
•     （2）取样。
•     （3）ODEs方程求解。
•     （4）构建设计矩阵。
•     （5）系数估计。
•     （6）模型选择。
•     （7）区间分析。
• 3 机械臂运动学系统区间参数不确定性分析
• 4 测试验证
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张君,李玉贵

关键词: 锚杆钻机,机械臂,不确定性估计,区间算法,运动学,误差估计

来源: 煤炭学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 太原科技大学机械工程学院,太原重型机械教育部工程研究中心,中国煤炭科工集团太原研究院有限公司

基金: 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2018-TD-MS041,2018-TD-QN037,2018-TD-QN039)

分类号: TD353.6;TD421

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1322

页码: 3223-3232

总页数: 10

文件大小: 397K

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