周知进，杨 智，罗柏文

(1.贵州理工学院 机械工程学院，贵州 贵阳 550003；2.湘电集团有限公司，湖南 湘潭 411101；3.湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭 411201)

深海采矿转臂机构采矿姿态优化研究

周知进1，3，杨 智2，罗柏文3

(1.贵州理工学院 机械工程学院，贵州 贵阳 550003；2.湘电集团有限公司，湖南 湘潭 411101；3.湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭 411201)

针对海底地形不平坦特性，提出了一种变幅机构来自适应海底地形采矿姿态的采矿机构。综合考虑采矿机构采掘头距海底高度对采矿率影响，利用关键点法建立了节臂上的点到海底地形距离的数学模型。在此基础上，建立了以采矿率最高为目标的最优采矿姿态数学模型。以某实际地形为例，采用模拟退火遗传算法优化求解最优采矿姿态。根据其优化后结果可知，其最优采矿姿态与海底地形坡度变化一致，从而证明了采矿姿态模型的正确性。

深海采矿；采矿姿态；遗传模拟退火算法；转臂机构；采矿率

Abstract:Because the ocean floor terrain is not flat,the seabed topography mining posture must be regulated by changing its amplitude mechanism.According to the impact of height on the mining rate of seabed mining head,a mathematical model was established by using a key-point method for the seabed terrain away from deep-sea.Based on the model's distance information and considering the impact of the acquisition ratio with mining head height,an optimal mining stance mathematical model was established.Taking a real terrain as an example,the simulated annealing genetic algorithm was used to solve the optimal mining stance.According to its results after optimization,the optimal mining stance changed with the slope of the seabed topography.Thus the results proved the reasonableness of the model.

Keywords:deep-sea mining; mining posture; SAGA; mining turning arm; mining rate

大洋底蕴藏着极其丰富的矿藏资源，锰结核广泛地分布于世界海洋2 000～6 000 m水深海底的表层，而以生成于4 000～6 000 m水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30 000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17 000亿吨[1]。它大多产于海底表层,赋存在水深3 000～5 000 m的深海平原、海沟、海台等区域。对于在深海平原锰结核采集较容易，但是赋存在海沟与海台处的锰结核，需要研制的采集机构与行走装置比较复杂[2]。目前没有一种能应用于商业化采矿装备，主要原因是现有采集机构自适应海底地形能力、越障性能较差以及采集效率低[3]。……