本文關鍵詞：薄窄礦體開采機器人設計與研究

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【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人類對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用及需求量越來越大,然而礦產(chǎn)資源是不可再生資源,適用大規(guī)模開采的礦床越來越少。因此為了滿足社會生產(chǎn)需求,對一直以來認為沒有開采價值的薄窄礦體(其分布薄且窄、稀散、規(guī)模小)加以開發(fā)利用非常必要。但到目前為止,對此類礦體的低成本高效開采技術及裝備尚未見研究,如果仍采用傳統(tǒng)的方法開采此類礦體,不但耗費大量的人力物力,而且對周邊環(huán)境影響大。針對上述問題,本文以薄窄礦體的低成本開采為目標,分析了其技術可行性,構建了相應的開采方案;研發(fā)了一種集自主掘進、導航和在線識別掘進路徑于一體的薄窄礦體開采機器人,實現(xiàn)了低成本、安全、高效、綠色開采。本文的主要研究工作和結論如下:(1)依據(jù)地質(zhì)勘查資料,分析了薄窄礦體賦存特征和分布狀況,設計了相應的低成本開采工藝方案;借鑒非開挖技術、蚯蚓步進式移動機理,研究了薄窄礦體開采機器人的總體方案。(2)利用系統(tǒng)化和模塊化設計方法,對開采機器人的關鍵結構進行了設計與分析,并應用Solid Works軟件建立了該開采機器人的虛擬樣機模型;采用ANSYS Workbench對開采機器人的關鍵零部件進行了有限元分析,提高了開采過程中的穩(wěn)定性與可靠性。(3)通過對多種位姿檢測方法的分析,建立了在復雜地質(zhì)條件下開采機器人的位姿檢測系統(tǒng)方案,該方案能有效地提高系統(tǒng)的精度與可靠性;根據(jù)位姿檢測結果,基于D-H矩陣確定了開采機器人的實時位姿;按照地質(zhì)勘探確定的開采路徑,研究了開采機器人掘進路徑跟蹤,設計了模糊PID控制算法,并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境中進行模擬仿真,結果表明在直線路徑和曲線路徑下都有較好的跟蹤效果。(4)在分析開采機器人作業(yè)流程的基礎上,確定了開采機器人控制系統(tǒng)的功能需求;選用西門子PLC,設計了開采機器人掘進控制系統(tǒng),并采用EB8000組態(tài)軟件設計了開采機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面。本文研究的開采機器人能低成本高效開采規(guī)模小、厚度薄、分布稀散、地質(zhì)復雜的薄窄礦體,對提高礦產(chǎn)資源回收利用率具有重要意義。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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