【摘 要】
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近几年,随着人工智能理论与技术的迅速发展,智能技术在工程机械领域的应用也成为了众多科研机构的一个热门研究方向。挖掘机作为工程机械的典型代表之一,无论是在资源开采方面还是社会建设中都起着非常重要的作用,但人工操作挖掘机作业不仅效率低还容易受作业环境等不定因素影响。在目前这样一个提倡增速提效的社会大背景下,人工操纵挖掘机进行生产建设的方式已无法满足社会的建设发展需求,而自动化挖掘机因效率高、环境因素影
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近几年,随着人工智能理论与技术的迅速发展,智能技术在工程机械领域的应用也成为了众多科研机构的一个热门研究方向。挖掘机作为工程机械的典型代表之一,无论是在资源开采方面还是社会建设中都起着非常重要的作用,但人工操作挖掘机作业不仅效率低还容易受作业环境等不定因素影响。在目前这样一个提倡增速提效的社会大背景下,人工操纵挖掘机进行生产建设的方式已无法满足社会的建设发展需求,而自动化挖掘机因效率高、环境因素影响小等特点在生产建设方面的优势越来越明显。本文以实现挖掘机工作装置的自主运动控制为目标,根据设计方案完成了基于嵌入式技术的挖掘机工作装置运动控制系统的整体硬件设计,通过对挖掘机工作装置运动学和动力学的分析建模完成了工作装置的控制理论研究,同时完成了控制系统软件程序的编写。本文的主要工作如下:1、根据实际研究需要制定了挖掘机工作装置运动控制系统的整体设计方案。在对立派PC1012型挖掘机改造的基础上,完成了实验样机的研制,同时完成了挖掘机工作装置运动控制系统硬件平台的搭建。2、在控制系统的通信方面,系统主控器与电液比例阀控制器之间采用CAN协议通信,与上位机之间通信采用Modbus协议通信,完成了CAN协议与Modbus协议两种协议的选择和应用。3、针对挖掘机工作装置的铲斗位置控制和输出力矩控制问题,根据机器人学理论对挖掘机工作装置进行了运动学和动力学建模分析。在工作装置运动学分析中应用改进D-H法给出了铲斗空间坐标向关节角θ转换的运动学方程;在工作装置动力学研究中应用凯恩法分析了三自由度连杆模型的动力学方程,并在V-REP软件中对动力学模型进行了仿真。4、根据功能需求完成了挖掘机工作装置运动控制系统的相关程序编写,包括主控器程序、电液比例阀控制器程序和上位机程序。5、完成了挖掘机工作装置控制系统的功能测试。
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