用于全断面硬岩掘进机的大型液驱并联机器人结构设计与分析
王化北1
徐莉萍1
周小磊2
郭冰菁3
蔡留金2
李健1
1.河南科技大学 机电工程学院,洛阳 4710032.中铁工程装备集团有限公司,郑州 4500003.河南科技大学 机电工程学院,洛阳 471003;河南省机器人与智能系统重点实验室,洛阳 471003
摘要：[目的]针对全断面硬岩掘进机(Tunnel Boring Machines,TBMs)在复杂工况下灵活性不足的问题,研究其大型液驱并联机器人的结构与性能,旨在验证并联机器人在重型装备制造领域的适用性,并为提升TBM的小转弯半径掘进能力提供依据.[方法]首先,进行了并联机器人的运动学分析和动力学分析;其次,根据液驱并联机器人的构型参数,对其进行三维模型搭建;在此基础上,结合并联机构逆向运动学和动力学分析,对并联机构的冗余驱动内力分配方法进行研究并进行动力学仿真分析,以验证其运动特性;再次,对大型并联机构进行有限元分析,验证该机构的强度与刚度,并分析了其结构可行性;最后,对其在掘进机推进系统上的应用进行了验证.[结果]结果表明,大型液驱并联机器人在重型装备中进行力控制和姿态控制时,均体现出良好的运动特性及足够的结构稳定性,能够满足机构性能指标要求;同时,大型液驱并联机器人的应用,增强了TBM应对小转弯半径等复杂工况的能力.
关键词：并联机器人结构分析动力学分析有限元分析全断面硬岩掘进机
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)TP242(自动化技术及设备)
资助基金：河南省科技攻关项目(242102220116)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 85-93 )
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