[发明专利]一种智能混喷机器人的混喷方法

权利要求书

1.一种智能混喷机器人的混喷方法，其特征在于：步骤如下：

S1：在同一回转支撑(1)上设置两个相同的机械臂(2)，其中一个机械臂上设有测距传感器(3)、另一个机械臂上设有喷浆嘴(4)，两个机械臂(2)之间的圆心角为β；

S2：根据喷浆嘴(4)和测距传感器(3)本身参数及隧道横截面设计尺寸，分别确定两个机械臂的末端的路径；

S3：根据步骤S2中确定的机械臂的末端路径，进行运动学反解，确定测距传感器(3)的位姿；

S4：测距传感器(3)对隧道洞壁进行轮廓扫描，后台控制器根据轮廓扫描计算喷浆嘴(4)的喷浆位置和喷浆量；

S5：后台控制器根据步骤S4中的喷浆位置和喷浆量，调节喷浆嘴(4)的位姿，对隧道洞壁进行定点定量喷涂支护；

S6：重复步骤S2～S5，对隧道洞壁进行全面智能混喷支护；

在步骤S1中两个相同的机械臂(2)位于同一竖直平面内；

在步骤S2中机械臂的末端的路径的确定步骤如下：

S2.1：根据隧道轮廓设计图纸和测距传感器(3)自身的探测宽度和高度参数，确定机械臂(2)的初始姿态和位置，保证测距传感器(3)能清晰探测到隧道洞壁数据；

S2.2：在测距传感器(3)所在的平面内建立极坐标系，极坐标系的原点O1与回转支撑(1)的圆心重合，测距传感器(3)在相应的平面内的路径轨迹表示为

l(t)＝(θ，R)＝(Δtω，R(t))

其中，θ为测距传感器(3)转过的角度，R为测距传感器(3)到原点O1的距离，ω为回转支撑的转速，R(t)为分段函数，

R(t)可表示为

其中，a，b，c....为常数，t_k为时间段，k值取决于隧道的设计轮廓组成段数；S2.3：回转支撑沿隧道轴线方向运动，当遇到隧道截面大小和形状发生改变时，重新设定机械臂的末端的路径，始终保持路径轨迹形状与隧道轮廓形状一致，同样保持测距传感器探测距离和探测宽度不变，对R(t)值进行重新修正，直到覆盖整个隧道。

2.根据权利要求1所述的智能混喷机器人的混喷方法，其特征在于：在步骤S4中喷浆位置和喷浆量确定的步骤如下：

S4.1：测距传感器测得的隧道洞壁表面数据点坐标表示为(α，d)；其中α为回转支撑的旋转角度，d为测距传感器在固定路径上测得的到洞壁之间的距离；

S4.2：设隧道洞壁在相同角度方向的设计高度为D，测距传感器在固定路径下的测量宽度为e，则在旋转角度△α时的需喷浆体积v为：

v＝△αe(d-D)；

在旋转角度△α时的需喷浆体积写成时间t的函数为：v＝ωe(d-D)△t；

ω为回转支撑的转速；

S4.3：根据测距传感器测得的隧道洞壁表面数据点(α，d)和隧道横截面设计尺寸，则喷浆位置点为(α-β，R₀)，其中R₀为隧道横截面半径。

3.根据权利要求1或2所述的智能混喷机器人的混喷方法，其特征在于：步骤S5中对隧道洞壁进行定点定量喷涂支护过程中，根据回弹量，确定喷浆嘴路径，然后进行运动学反解，确定喷浆嘴位姿，然后根据步骤S4中喷浆嘴的喷浆位置和喷浆量，对隧道洞壁进行喷涂。