柔索驱动拣矸机器人最小索拉力等值曲面研究

中国煤炭赋存条件复杂,由于煤层夹矸、开采导致夹矸等原因,直接影响商品煤的质量,若直接燃烧会造成严重的环境污染,因此从原煤中分拣矸石任务艰巨,势在必行。但目前煤与矸石的分离工作主要依靠人工完成,存在生产环境恶劣,工人劳动强度大等问题,为了解决目前煤矸石分拣难题,提出柔索驱动拣矸机器人方案,实现煤矸石的"快、准、稳"分拣。首先,以索拉力最小方差为目标研究拣矸机器人冗余柔索拉力优化求解方法,提出以最小索拉力为基础的3个索拉力性能指标,研究最小索拉力在机器人工作空间竖直中线、水平切面以及整个工作空间的分布规律,进而对拣矸机器人的稳定性进行定性评价。其次,基于最小索拉力,定义并求解最小索拉力工作空间。拣矸机器人末端抓斗处于最小索拉力工作空间等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。最后,仿真分析最小索拉力等值曲面的分布特征与规律,拣矸机器人末端抓斗处于最小柔索拉力所形成的等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。研究结果为柔索驱动拣矸机器人的进一步应用奠定理论基础。