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1. 破拆機(jī)器人組成

超高壓水射流破拆機(jī)器人履帶式移動底盤控制系統(tǒng)、機(jī)械臂架和噴槍及托盤4部分組成。

（1）履帶式移動底盤

履帶式移動底盤是機(jī)器人執(zhí)行工作的載體，采用液壓驅(qū)動，具有良好的穩(wěn)定性和動力輸出，是進(jìn)行破拆工作的可靠保障，履帶式移動底盤由液壓驅(qū)動馬達(dá)、減震機(jī)構(gòu)、履帶輪、履帶和底盤架等部件構(gòu)成。

（2）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是破拆機(jī)器人的大腦，通過PLC控制器、壓力傳感器等硬件設(shè)備對機(jī)器人的移動以及破拆過程進(jìn)行實(shí)時控制。

（3）機(jī)械臂架

機(jī)械臂架是噴槍托盤的搭載平臺，包括2個移動和2個轉(zhuǎn)動一共4個空間自由度，其不僅能為噴槍托盤提供一定的移動空間，而且能夠調(diào)整噴槍托盤移動方位，擴(kuò)大混凝土破拆范圍，實(shí)現(xiàn)不同方向的破拆。

（4）噴槍托盤

噴槍托盤是混凝土破拆的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，超高壓泵將液體水增加后通過噴槍噴射在混凝土上，超高壓立柱狀水可以將混凝土破開，通過內(nèi)部擠壓最后將其破碎。由于破碎時噴槍收到的反作用力過大，同時要進(jìn)行往復(fù)擺動以提高破碎效果，因此噴槍采用了特殊設(shè)計(jì)的夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定，并由安裝在托盤上的液壓馬達(dá)通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動其進(jìn)行往復(fù)擺動，實(shí)現(xiàn)破拆動作。

機(jī)械臂架驅(qū)動機(jī)構(gòu)建模

機(jī)械臂架工作原理

超高壓水射流破拆機(jī)器人機(jī)械臂架的液壓驅(qū)動原理

液壓動力站1由電機(jī)帶動定量泵為系統(tǒng)提供液壓動力，溢流閥2控制系統(tǒng)的最大工作壓力，總控制閥3控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。支架翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4調(diào)控托盤的水平方位，控制噴槍入射角，提高混凝土的破拆效果。臂架擺動機(jī)構(gòu)驅(qū)動6通過對馬達(dá)的控制，帶動噴槍頭左右擺動，擴(kuò)大破拆范圍。托盤驅(qū)動12由雙向定量馬達(dá)帶動，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)，控制托盤在支架上往復(fù)運(yùn)動。

AMEsim在工程上的建模和仿真涉及學(xué)科多且領(lǐng)域廣，利用AMEsim所包含的信號元件庫、機(jī)械元件庫和液壓元件庫3種模型庫，結(jié)合液壓驅(qū)動原理以及破拆機(jī)器人實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)，建立了機(jī)械臂架AMEsim仿真模型。仿真模型參數(shù)設(shè)置，液壓泵的排量設(shè)置為18.7ml/r。采用額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，功率為7.8kw電動機(jī)帶動。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算，系統(tǒng)工作壓力采用16MPa，因此溢流閥壓力設(shè)置為16MPa，各種換向閥選用的是電液比例換向閥，利用信號元件控制，并省略了總控制閥。模型中的各三位四通閥信號輸入范圍-1~1,0表示中位。二位四通信號范圍為0~1.為簡化仿真輸入信號均取整數(shù)。

系統(tǒng)仿真分析

超高壓水射流破拆機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)多角度的混凝土建筑物進(jìn)行破拆，而運(yùn)用較多的是對水平方向混凝土路面進(jìn)行破拆，選取該工作狀態(tài)對機(jī)器人機(jī)械臂架以及托盤運(yùn)動進(jìn)行仿真，具有相對高的參考價值，路面破拆時噴槍與路面豎直方向夾角0°~10°

總結(jié)：運(yùn)用多學(xué)科多領(lǐng)域相互融合的建模仿真軟件AMEsim，建立了超高壓水射流破拆機(jī)器人的部分液壓系統(tǒng)模型，通過該軟件對破拆機(jī)器人工作時機(jī)械臂架和噴槍托盤的運(yùn)動進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果顯示，所設(shè)置的參數(shù)均能控制機(jī)器人部件以預(yù)期的速度達(dá)到預(yù)定位置，通過仿真得到了破拆時系統(tǒng)溢流閥的流量變化曲線，相關(guān)參數(shù)設(shè)定，對設(shè)備今后的研制提供重要參考。