電動式挖掘機(jī)動力學(xué)與軌跡規(guī)劃理論的研究.pdf

1、挖掘機(jī)械是工程建設(shè)項目中不可缺少的施工設(shè)備，是國家重要基礎(chǔ)建設(shè)項目的有力保證。一個國家生產(chǎn)和使用挖掘機(jī)械的能力，在一定程度上體現(xiàn)了一個國家工程建設(shè)能力和重工業(yè)的發(fā)展水平。因此，研究挖掘機(jī)工作過程的動力學(xué)特征，為挖掘機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)及工作過程控制提供依據(jù)，具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。本文以WS-005挖掘機(jī)試驗臺為對象，研究了挖掘過程系統(tǒng)動力學(xué)特征和挖掘軌跡的規(guī)劃等問題，并設(shè)計出挖掘過程自動控制系統(tǒng)硬件。 本文在綜合分析了挖掘機(jī)

2、器人研究的歷史和現(xiàn)狀后，針對本實驗室要建立挖掘機(jī)器人智能化實驗平臺需要解決的問題，進(jìn)行了系統(tǒng)深入地研究分析，主要完成以下工作： (1)根據(jù)機(jī)器人理論，結(jié)合實驗室WS-005挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)及運動過程分析，建立挖掘機(jī)器人模型。 (2)根據(jù)機(jī)器人運動學(xué)理論，導(dǎo)出了鏟斗齒尖軌跡的計算公式。結(jié)合工程機(jī)械作業(yè)特點，探討了軌跡規(guī)劃的方法，并給出了一次挖掘過程中的規(guī)劃結(jié)果。 (3)挖掘機(jī)器人的動力學(xué)分析以及計算機(jī)仿真。運用拉格朗日

3、法求出挖掘機(jī)器人的動力學(xué)方程。并分析了在一次挖掘過程中所受的外力，進(jìn)而給出了該過程中動力學(xué)計算結(jié)果。 (4)挖掘機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計。從監(jiān)控系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)工控機(jī)編寫的控制算法求出各種工況下的控制數(shù)據(jù)，然后由PLC控制系統(tǒng)以及模擬量輸出系統(tǒng)對機(jī)器人進(jìn)行具體控制。 本課題是國家985課題攻關(guān)項目的一部分--對挖掘機(jī)進(jìn)行的改造，達(dá)到挖掘機(jī)的智能化、自動化。通過以上工作的研究，詳細(xì)的分析了機(jī)械部分的動力學(xué)以及運動學(xué)，并對控制