摘要: 喷浆支护具有支护强度高、支护成本低等特点，已广泛使用于煤矿井下巷道掘进与支护中。为实现巷道喷浆支护作业全自动化，解决喷浆质量差、生产效率低等问题，设计并实现一种灵活性高的多自由度冗余喷浆机械臂。基于D-H法建立多自由度喷浆机械臂运动学模型，通过正逆运动学分析得到了多自由度机械臂的空间位姿变换矩阵，为喷浆作业自动控制奠定了基础;以受喷面的均匀度为目标，采用环境网格法建立喷浆路径规划模型，对喷浆路径规划进行研究并统计受喷面覆盖程度，分析喷喷浆直径、喷浆横移距离等运动参数及运动形式对喷浆效果的影响;此外，搭建了多自由度喷浆机械臂控制系统并进行了运动控制试验，以验证自动喷浆机械臂的控制性能。研究结果表明建立的运动学模型可准确描述机械臂空间运动，在运动控制试验中获得的位姿参数θ1，θ2与θ3误差较大，其余误差较小，基本满足控制性能要求;重复喷浆区域集中于喷浆路径相交位置，未喷浆区域存在于喷浆区域的外围，可采用“喷帮”方式对未喷浆区域进行补喷;喷浆直径与喷浆横移距离共同影响着喷浆区域的均匀性，喷浆运动形式从l=D运动变化到l < D/2运动，未喷浆的区域占比越来越小，重复喷浆区域占比越来越大，当喷浆横移距离为喷浆直径的1/2时，喷浆效果较好。