挖掘機機器人化技術研究.pdf

1、液壓挖掘機是應用最廣泛、結構最復雜、產(chǎn)銷量最大的工程機械之一。由于普通液壓挖掘機的操作人員的工作強度大，工作環(huán)境惡劣，所以實現(xiàn)挖掘機的自動化成為當今國內(nèi)外挖掘機研究的熱點。本文依托小松PC02-1小型挖掘機這一物理平臺，對挖掘機進行機器人化技術的研究。
　　論文簡單介紹了挖掘機電液比例改造的方案及相關重要元器件，設計了挖掘機電液控制系統(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的實時控制平臺，給出了該平臺的配置

2、方法和工作流程。
　　根據(jù)挖掘機器人自身特點建立了挖掘機器人工作裝置的運動學模型，推導了挖掘機器人的四自由度拉格朗日動力學方程，并建立了挖掘機器人輸出的液壓力與液壓驅動力矩之間的關系。
　　在油缸空間內(nèi)采用三次多項式插值法和過路徑點的三次多項式插值法對挖掘機器人進行軌跡規(guī)劃。建立了挖掘機器人電液系統(tǒng)數(shù)學模型，采用PID控制方法對所規(guī)劃好的軌跡進行了單自由度和二自由度仿真和試驗，得出了PID控制方法對系統(tǒng)參數(shù)變化敏感，魯棒性差

3、的結論。因此設計了一種模糊自整定PID控制方法來解決這一問題,并進行了仿真和試驗研究，發(fā)現(xiàn)模糊自整定PID控制在魯棒性上優(yōu)于PID控制。
　　為實現(xiàn)挖掘機器人的自主挖掘，設計了一種基于行為的自主控制的體系結構。采用有限狀態(tài)機思想，基于Stateflow對挖掘工作目標進行分解，利用模糊控制的思想對挖掘機的工作狀態(tài)進行評估。針對特定的挖掘工作，給出了基于行為的挖掘機器人自主挖掘的工作過程及具體的任務分解方法，通過一個初步試驗說明了所設