挖掘機(jī)機(jī)器人化及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、挖掘機(jī)是工程機(jī)械中主流的產(chǎn)品之一，被稱為“工程機(jī)械之王”。它在工業(yè)和民用建筑、交通運(yùn)輸、水利水電和軍事施工等工程中發(fā)揮著重要作用。但是挖掘機(jī)的作業(yè)環(huán)境惡劣，如噪音、粉塵等。作業(yè)過程中需要操作人員精神高度集中，以免走神發(fā)生事故。有時(shí)，挖掘機(jī)操作人員還要身臨險(xiǎn)境之中，如地震、泥石流等未知環(huán)境中去疏浚河道、清理公路等。這些環(huán)境對(duì)操作人員的生命構(gòu)成了威脅。因此，將操作人員從中解救出來，是人們的夙愿和要求。本文的研究目的就在于此。
　　本文

2、主要是對(duì)挖掘機(jī)器人的任務(wù)規(guī)劃做了研究。挖掘機(jī)器人采用基于行為的控制，采用基于行為的控制便于將復(fù)雜的任務(wù)分解為簡(jiǎn)單的動(dòng)作序列，而動(dòng)作序列可以用挖掘機(jī)的基本動(dòng)作表示出來?？刂平Y(jié)構(gòu)可以分為兩層，上層為軌跡規(guī)劃，下層采用模糊控制。軌跡規(guī)劃通過有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。通過觀察挖掘機(jī)操作人員的挖掘動(dòng)作，用有限狀態(tài)機(jī)表示出來，狀態(tài)之間的遷移條件是傳感器反饋回來的角度和油缸壓力信號(hào)。底層采用模糊控制，模糊控制器會(huì)根據(jù)當(dāng)前油缸壓力的大小輸出送給比例放大器的電壓

3、，從而控制比例閥閥芯的開度，以適應(yīng)軟硬不同物料的挖掘情況。
　　論文中設(shè)計(jì)了挖沙行為和遇到石頭時(shí)挖掘動(dòng)作的模型。遇到石塊時(shí)，挖掘機(jī)選擇向下挖的方式，通過動(dòng)作調(diào)整試圖將石頭從底層摳出來，挖掘循環(huán)三次。
　　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是基于MALAB/xPC Target的半實(shí)物仿真平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)是改造后的小松PC02-1迷你型挖掘機(jī)。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比了挖掘機(jī)在細(xì)沙和沙礫挖掘情況下模糊控制器的作用，以及挖掘機(jī)在遇到石塊等障礙物情況下的處理情況。實(shí)驗(yàn)表