基于MEMS傳感器的挖掘機(jī)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著人類活動(dòng)領(lǐng)域的拓展和搶險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)械化程度的不斷提高，對(duì)挖掘機(jī)的功能需求趨于自動(dòng)化和智能化。作為挖掘機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵部分，姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的重要性逐漸凸顯出來?；谝陨媳尘?，本文采用MEMS傳感器，以實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)全姿態(tài)檢測(cè)為目的，研制了挖掘機(jī)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。
　　首先，分析比較了國(guó)內(nèi)外對(duì)于智能挖掘機(jī)和姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，闡述了挖掘機(jī)姿態(tài)檢測(cè)的基本原理，對(duì)現(xiàn)有姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行了詳盡的描述和分析，指出了其中存在的問題以及將來的發(fā)展

2、趨勢(shì)。說明了課題的研究意義。
　　其次，介紹了挖掘機(jī)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)所涉及的理論基礎(chǔ)。根據(jù)剛體空間運(yùn)動(dòng)學(xué)與MEMS傳感器的工作特點(diǎn)研究了四元數(shù)、歐拉角與旋轉(zhuǎn)矩陣之間的轉(zhuǎn)換方法。采用 D-H坐標(biāo)法建立了挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上研究了挖掘機(jī)姿態(tài)檢測(cè)算法?？紤]到測(cè)量裝置裝配誤差的存在，結(jié)合遞推最小二乘法研究了測(cè)量裝置標(biāo)定算法。用MATLAB軟件編寫仿真程序，驗(yàn)證了姿態(tài)檢測(cè)算法與測(cè)量裝置標(biāo)定算法的準(zhǔn)確性。
　　然后，闡述了姿態(tài)檢測(cè)

3、系統(tǒng)與挖掘機(jī)智能電控系統(tǒng)各部分之間的關(guān)系。根據(jù)智能挖掘機(jī)的實(shí)際需求與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，提出了姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。選用STM32處理器與MPU9150傳感器搭建姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，詳細(xì)描述了各部分電路的作用與設(shè)計(jì)原理，并采用Cadence軟件完成了原理圖與PCB電路圖的繪制。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)各部分電路與控制器的工作特點(diǎn)，編寫了硬件電路的驅(qū)動(dòng)程序與接口程序。結(jié)合姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理，完成了對(duì)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)各裝置主