1. 破拆機器人組成

超高壓水射流破拆機器人履帶式移動底盤控制系統(tǒng)、機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、減震機構(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)是破拆機器人的大腦，通過PLC控制器、壓力傳感器等硬件設備對機器人的移動以及破拆過程進行實時控制。

（3）機械臂架

機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，擴大混凝土破拆范圍，實現(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，同時要進行往復擺動以提高破碎效果，因此噴槍采用了特殊設計的夾持機構(gòu)進行固定，并由安裝在托盤上的液壓馬達通過曲柄連桿機構(gòu)帶動其進行往復擺動，實現(xiàn)破拆動作。

機械臂架驅(qū)動機構(gòu)建模

機械臂架工作原理

超高壓水射流破拆機器人機械臂架的液壓驅(qū)動原理

液壓動力站1由電機帶動定量泵為系統(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。臂架擺動機構(gòu)驅(qū)動6通過對馬達的控制，帶動噴槍頭左右擺動，擴大破拆范圍。托盤驅(qū)動12由雙向定量馬達帶動，通過齒輪齒條機構(gòu)，控制托盤在支架上往復運動。

AMEsim在工程上的建模和仿真涉及學科多且領域廣，利用AMEsim所包含的信號元件庫、機械元件庫和液壓元件庫3種模型庫，結(jié)合液壓驅(qū)動原理以及破拆機器人實際機械結(jié)構(gòu)，建立了機械臂架AMEsim仿真模型。仿真模型參數(shù)設置，液壓泵的排量設置為18.7ml/r。采用額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，功率為7.8kw電動機帶動。根據(jù)實際設計計算，系統(tǒng)工作壓力采用16MPa，因此溢流閥壓力設置為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器人可以實現(xiàn)多角度的混凝土建筑物進行破拆，而運用較多的是對水平方向混凝土路面進行破拆，選取該工作狀態(tài)對機器人機械臂架以及托盤運動進行仿真，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)：運用多學科多領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器人的部分液壓系統(tǒng)模型，通過該軟件對破拆機器人工作時機械臂架和噴槍托盤的運動進行了模擬，模擬結(jié)果顯示，所設置的參數(shù)均能控制機器人部件以預期的速度達到預定位置，通過仿真得到了破拆時系統(tǒng)溢流閥的流量變化曲線，相關參數(shù)設定，對設備今后的研制提供重要參考。