井下低成本搬运机械手插补控制系统设计与分析

本文主要探讨了井下搬运机械手的插补控制系统设计，针对井下特殊环境下的物料搬运需求，选择STC15F2K60S2系列单片机作为核心开发平台。单片机在设计中的关键作用在于实现低成本搬运机械手的精确控制，包括输入脉冲的生成、输出脉冲的计数以及运动方向的管理。插补控制技术在这里起到了决定性的作用，它确保了机械手按照预设的轨迹进行高效、精准的物料搬运作业。 设计过程中，特别关注了快速插补准备模块的算法设计，通过对物料输送轨迹的分析，对等速和加减速阶段的参数进行了优化计算。这种算法旨在提高机械手的运动效率，减少不必要的能量消耗，并确保操作过程的平滑过渡。 在硬件层面，文章详细阐述了插补控制器的构成，包括电路布局和信号处理部分，确保了系统的稳定性和可靠性。而在软件方面，重点介绍了控制程序的编写，如何通过指令集实现插补算法的执行，以及如何处理可能遇到的实时性和精度问题。 通过对液压缸的工作性能进行分析，文中展示了液压缸在活塞杆耳座的销轴孔处的最大应力为226.46MPa，远低于45钢的屈服强度，证明了液压系统的安全性。同时，液压缸的最大变形仅为0.11753mm，表明其具有足够的刚度，满足了机械手的正常使用要求。 总结而言，本文的研究成果不仅解决了井下综采设备安装车旋转机构的结构复杂和体积大的问题，还降低了对巷道的苛刻条件，从而节省了成本并提高了工作效率。对于煤矿开采行业的机械设计有着实际的应用价值。作者宋娟、赵世堂和邵瑞影通过对单片机插补控制技术的深入研究，为井下搬运机械手的发展提供了创新性的解决方案。