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，所以實現(xiàn)挖掘機(jī)的自動化成為當(dāng)今國內(nèi)外挖掘機(jī)研究的熱點。本文依托小松PC02-1小型挖掘機(jī)這一物理平臺，對挖掘機(jī)進(jìn)行機(jī)器人化技術(shù)的研究。
　　論文簡單介紹了挖掘機(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(jī)器人自身特點建立了挖掘機(jī)器人工作裝置的運動學(xué)模型，推導(dǎo)了挖掘機(jī)器人的四自由度拉格朗日動力學(xué)方程，并建立了挖掘機(jī)器人輸出的液壓力與液壓驅(qū)動力矩之間的關(guān)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(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，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(jié)論。因此設(shè)計了一種模糊自整定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(jī)器人的自主挖掘，設(shè)計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對挖掘工作目標(biāo)進(jìn)行分解，利用模糊控制的思想對挖掘機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行評估。針對特定的挖掘工作，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，通過一個初步試驗說明了所設(shè)