针对目前硬岩掘进施工遇到的岩爆问题,设计了一套用于替代目前人工清渣、能较好地在狭窄工作空间内进行较大范围工作的6自由度自动挖掘设备。具体设计为在传统挖掘机械的基础上增加了两段伸缩臂结构以及回转臂结构,通过对机械臂进行运动学建模设置各杆长及各关节变量。该设计克服了可操作空间狭小和对前期支撑隧道的支护工字钢的保护问题,扩展了在狭窄空间中传统挖掘装备的工作空间。文中阐述了挖掘设备整体结构以及运动学建模过程,利用蒙特卡罗法在随机数应用中的特点对此设备的工作空间进行了仿真,同时对其关节参数进行了反解求证,得出的结果符合预期关节可操作范围。该清渣装置较高地提升了清理岩爆带来的石渣的工作效率,可减少硬岩隧道掘进的施工成本。

研究了一种并联机构的三自由度平台位姿正解和反解算法。位置正解是通过驱动器长度计算动平台的位姿,位置反解是通过动平台的位姿反求驱动器长度。同时利用正解方法分析三自由度平台的运动规律和工作空间,该研究结果为三自由度平台的结构设计和运动控制提供有力的依据。

应用MATLAB/Simulink对实验室研制的六自由度运动平台位置反解建模、仿真、分析,通过对上平台进行垂荡、纵荡、横荡、纵摇、横摇和艏摇六个自由度方向上的运动仿真分析,得到了六个液压缸的长度变化规律,更直观的了解了平台在不同运动情况下的运动规律。

提出了一种新型的7自由度手臂，3-RRR作为肩关节，两自由度球面机构矿作为U^r关节和腕关节，设计紧凑，可以提高承载力和灵活性。对手臂的运动学反解进行了分析，推导出拟人手臂的位置反解计算公式。利用虚拟样机技术对手臂期望轨迹进行了规划，得到驱动电机的转角运动轨迹。最后通过规划结果验证反解的正确性。

应用MATLAB/Simulink对实验室研制的六自由度运动平台位置反解建模、仿真、分析,通过对上平台进行垂荡、纵荡、横荡、纵摇、横摇和艏摇六个自由度方向上的运动仿真分析,得到了六个液压缸的长度变化规律,更直观的了解了平台在不同运动情况下的运动规律。