喷射机械手智能控制系统与喷射路径规划设计研究

为提高隧道施工中混凝土喷射的效率与质量,减轻劳动强度并使作业人员远离喷射区域,在机械化操作的基础上,研发喷射机械手智能化控制系统,对智能化控制系统的构成、各子系统的原理与作用进行介绍。喷射机械手智能化控制系统采用全站仪作为测量仪器,采用定位算法计算隧道大地坐标系与湿喷机基坐标系之间的转换关系; 采用三维激光扫描仪获取待喷面的点云空间坐标,计算待喷面的超欠挖信息; 利用机器人学建立喷射机械手运动学模型,设计正解算法与逆解算法计算喷射机械手的空间位姿,并根据目标空间位姿反算喷射机械手各关节运动值的路径规划系统。工程实践结果表明： 智能化喷射控制系统可以对周边环境进行识别,根据识别结果规划喷射路径,并根据不同区域的超欠挖情况动态控制喷射参量。     

新型带压浇筑隧道数字化衬砌台车研究与应用

为解决传统衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的跑模、振捣强度大、搭接部易损坏等问题,以及减少衬砌空洞、裂缝、掉块等病害,通过引进装备设计和信息化设计的理念,结合传统施工工艺,研制了一款可带压浇筑的新型隧道数字化衬砌台车。该台车具有双浇筑技术、带压入模技术、高频振捣技术、软搭接技术以及数字化控制技术,并已在湖北罗家山隧道进行初次使用,取得了良好的施工效果。双浇筑系统将混凝土浇筑时间由12 h缩短至8 h,高频振捣使混凝土充分捣固,气泡数量明显减少,有效地解决了衬砌质量问题,降低了人员劳动强度。同时,信息集成传输系统的应用,一定程度上实现了衬砌施工的机械化、信息化和智能化。     

基于推进压差和回转压力变化的钻孔参数自动匹配系统设计

为解决凿岩台车钻孔参数自动匹配的问题,对冲击回转凿岩形式的钻进过程进行建模仿真,分析不同推进压力、冲击压力和回转压力等凿岩参数对钻进效率的影响,获取最佳钻进状态下凿岩参数的匹配关系; 在此基础上,设计基于推进压差和回转压力的钻孔参数自动匹配液压控制系统,并用于某型凿岩台车进行实测,验证以下结论: 1)冲击压力能够随推进压差变化自动调整; 2)随着回转压力变化,系统能够判别卡钎状态,并准确做出减缓钻孔速度、停止推进、开始回退等响应动作。