矿用锚杆换装设备设计及其工作空间分析

为解决煤矿巷道的掘支失调问题，运用TRIZ理论改进现有的锚杆换装平台，以提升锚固效率。运用TRIZ理论构建锚杆换装平台的功能组件模型，并通过系统剪裁方法消除其有害功能，设计出双夹持手式锚杆换装设备。运用TRIZ理论对锚杆换装平台进行因果链分析，以得到造成该平台空间利用率低的主要原因，再根据技术矛盾与物场模型方法，对该平台子系统数量过多与钻臂自由度过度问题进行求解，设计出升降式锚杆换装机构与三自由钻机机械臂，并将二者组合为升降式锚杆换装设备。基于蒙特卡洛法算法并应用MATLAB机器人工具箱，分析上述三种设备的工作空间，结果表明三种设备均可满足断面宽×高为4m×6m的巷道支护作业，其中升降式锚杆换装设备的空间利用率最高且适应性最强。