凿岩台车的多关节机械臂是凿岩台车进行隧道开凿的核心机构和主要定位机构,根据钻孔的工作原理和结构,设计了新型的凿岩台车多关节机械臂的液压系统,提高钻臂的稳定性和效率。对钻孔的液压系统锁紧回路、平衡回路和的防卡钎系统进行研究。在已完成的机械臂结构设计的基础上,确定了机械臂的技术参数,对液压元件的选取进行了分析,并采用AMESim对所设计的钻臂液压回路中的方向回路、锁紧回路和平衡回路进行了建模仿真分析。

钻臂的工作空间是衡量钻臂工作能力的一个重要的运动学指标。应用D-H法对钻臂进行正向运动学分析,给每一级连杆建立坐标系,并给出杆系参数以及相应的变量变化范围,最后建立钻头位置相对于钻臂底座的位姿关系矩阵。依据钻臂关节量与工作空间的映射关系,基于蒙特卡洛法对钻臂工作空间进行数值法分析和描述,并利用MATLAB仿真出钻臂末端钻头位置在空间中的工作点集和覆盖面积。为后续钻孔任务规划、液压系统控制以及结构参数改进奠定基础。