[发明专利]一种隧道初期支护钢拱架安装装置及使用方法

权利要求书

1.一种隧道初期支护钢拱架安装装置，其特征在于：包括连接杆(1)、支撑平台(2)、回转机构(3)、抓取平台(4)和监控机构(6)，所述连接杆(1)设置在支撑平台(2)的后端，连接杆(1)与支撑平台(2)铰接，连接杆(1)用于将钢拱架安装装置与液压挖掘机的吊臂连接；所述支撑平台(2)用于将回转机构(3)以及连接杆(1)组合；所述抓取平台(4)包括抓手机构(5)和电磁机构(402)，抓手机构(5)与抓取平台(4)前端的滑动块(403)连接，电磁机构(402)设置在抓取平台的中部；所述监控机构(6)固定在抓手机构(5)的中部

监控机构(6)包括三维激光扫描仪(601)、处理器(602)和安装支架(603)，所述三维激光扫描仪(601)固定在抓手机构的中部预留孔内，所述处理器(602)设置在液压挖掘机的操作室中，所述安装支架(603)通过安装槽孔与抓手机构(5)固定；

处理器(602)内置神经网络算法，采用三维激光扫描仪(601)实时监控钢拱架位置，经过配准及坐标转换后形成点云数据，并提取钢拱架与其安装位置之间距离数据；然后，将钢拱架空间位置s作为神经网络输入数据，钢拱架位置与安装位置之间距离l作为输出数据，训练和验证神经网络模型；最后，将神经网络模型作为粒子群优化算法的适应度函数f(s，l)，钢拱架空间位置改变作为粒子群优化算法的粒子，对粒子群D维解空间里的全部粒子x＝(x₁，x₂，...，x_n)进行初始化，根据适应度函数f(s，l)获得粒子群D维解空间里的全部粒子的适应度值，通过粒子群D维解空间里的每个粒子位置x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iD)^T、速度v_i＝(v_i1，v_i2，...，v_iD)^T和适应度值的不断更新迭代，确定全局的最优解，从而确定安装装置下一步的调整方向，粒子群D维解空间里的每个粒子每次更新迭代后的速度和位置，如下所示：

x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iD，)^T

v_i＝(v_i1，v_i2，...，v_iD，)^T

d＝1，2，...，D

i＝1，2，...，n

式中，d为维数，i为粒子数，ω为惯性权重系数，k为当前迭代数，c₁、c₂为加速因子，r₁、r₂为独立随机数。

2.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢拱架安装装置，其特征在于：所述支撑平台(2)包括铰接杆(201)、水平连杆(202)、箱框(203)和螺栓固定支架(204)，所述铰接杆(201)设置在箱框(203)的两侧，所述水平连杆(202)设置在螺栓固定支架(204)的位置，与设置在箱框(203)上的螺栓孔以及铰接杆(201)连接，所述箱框(203)为支撑平台(2)的外壳，所述螺栓固定支架(204)铰接于箱框(203)上的预留孔。

3.根据权利要求1所述的一种隧道初期支护钢拱架安装装置，其特征在于：所述回转机构(3)包括滚动轴承(301)、回转座圈(302)、固定座圈(303)和回转油缸(304)，所述滚动轴承(301)设置在回转机构(3)与箱框(203)接触的位置，轴承外圈与螺栓固定支架(204)连接，轴承内圈与回转机构(3)的旋转轴(305)连接，所述回转座圈(302)设置在回转机构(3)的前端，回转座圈(302)将抓取平台(4)固定在回转机构(3)上，所述固定座圈(303)在回转机构(3)的后端，固定座圈(303)通过固定螺栓和定位销与螺栓固定支架(204)连接，所述回转油缸(304)设置在回转机构(3)内部，回转油缸(304)与固定座圈(303)连接。