钻杆自动传送系统运动学分析及仿真研究

摘要

结合大陆科学钻探钻机的施工要求,设计钻杆自动传送系统,系统具有结构简单、动作可靠、易于控制等优点,能够代替人工完成在钻井起下钻作业过程中的钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作,实现钻具的自动输送及排放。介绍钻杆自动传送系统的结构组成、工作原理及系统的动作流程。对系统模型进行运动学理论分析,建立系统的D-H坐标系,通过分析求解得到了系统的正运动学方程及运动学反解,建立末端夹持机械手中心的空间位置、方向矢量及位姿与各运动构件运动参数间的变换关系,为系统的运动控制、轨迹规划等进一步研究提供了基础。利用ADAMS仿真软件建立系统仿真模型,对系统进行运动仿真模拟,得到夹持机械手运动中的位置、姿态和空间轨迹仿真曲线,验证了系统的性能,为系统实际动作的优化及控制提供了重要依据。