挖掘機(jī)機(jī)器人化技術(shù)研究.pdf

1、液壓挖掘機(jī)是應(yīng)用最廣泛、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、產(chǎn)銷量最大的工程機(jī)械之一。由于普通液壓挖掘機(jī)的操作人員的工作強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，所以實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的自動(dòng)化成為當(dāng)今國內(nèi)外挖掘機(jī)研究的熱點(diǎn)。本文依托小松PC02-1小型挖掘機(jī)這一物理平臺(tái)，對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行機(jī)器人化技術(shù)的研究。
　　論文簡(jiǎn)單介紹了挖掘機(jī)電液比例改造的方案及相關(guān)重要元器件，設(shè)計(jì)了挖掘機(jī)電液控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集接口箱和控制箱，并搭建了一種基于xPC Target的實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，給出了該平臺(tái)的配置

2、方法和工作流程。
　　根據(jù)挖掘機(jī)器人自身特點(diǎn)建立了挖掘機(jī)器人工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)了挖掘機(jī)器人的四自由度拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程，并建立了挖掘機(jī)器人輸出的液壓力與液壓驅(qū)動(dòng)力矩之間的關(guān)系。
　　在油缸空間內(nèi)采用三次多項(xiàng)式插值法和過路徑點(diǎn)的三次多項(xiàng)式插值法對(duì)挖掘機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃。建立了挖掘機(jī)器人電液系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，采用PID控制方法對(duì)所規(guī)劃好的軌跡進(jìn)行了單自由度和二自由度仿真和試驗(yàn)，得出了PID控制方法對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化敏感，魯棒性差

3、的結(jié)論。因此設(shè)計(jì)了一種模糊自整定PID控制方法來解決這一問題,并進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)模糊自整定PID控制在魯棒性上優(yōu)于PID控制。
　　為實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人的自主挖掘，設(shè)計(jì)了一種基于行為的自主控制的體系結(jié)構(gòu)。采用有限狀態(tài)機(jī)思想，基于Stateflow對(duì)挖掘工作目標(biāo)進(jìn)行分解，利用模糊控制的思想對(duì)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。針對(duì)特定的挖掘工作，給出了基于行為的挖掘機(jī)器人自主挖掘的工作過程及具體的任務(wù)分解方法，通過一個(gè)初步試驗(yàn)說明了所設(shè)