基于環(huán)境識別平臺的挖掘機(jī)智能作業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)研制.pdf

1、隨著市場對挖掘機(jī)等工程機(jī)械的需求不斷擴(kuò)大，以及技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對液壓系統(tǒng)的控制性能和能耗控制提出了越來越高的要求。另外，在實(shí)際工況中，高代價培養(yǎng)的作業(yè)人員往往面臨著勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，甚至帶有危險的工作環(huán)境。在這些技術(shù)及應(yīng)用需求之下，本論文設(shè)計(jì)了一個能識別現(xiàn)場情況的環(huán)境識別平臺;同時，設(shè)計(jì)了一個挖掘機(jī)智能作業(yè)平臺的基礎(chǔ)，使之在加入新的液壓系統(tǒng)之后，能與環(huán)境識別平臺形成閉環(huán)控制，為今后智能工程機(jī)械的發(fā)展提供了技術(shù)支持。
　

2、　本論文采用了激光雷達(dá)和網(wǎng)絡(luò)攝像頭的信息融合技術(shù)進(jìn)行實(shí)際環(huán)境的聯(lián)合環(huán)境識別;并在一臺日立ZAXIS120挖掘機(jī)上建立了智能作業(yè)系統(tǒng)，在沿用其原有的油缸、液壓馬達(dá)的基礎(chǔ)上，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用并聯(lián)的基本油路結(jié)構(gòu)，為新引入的兩套可編程液壓系統(tǒng)提供接口，并且使挖掘機(jī)能在所有三套液壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)快速切換，為實(shí)時對比三套液壓系統(tǒng)的挖掘效果和整機(jī)性能提供技術(shù)支持。
　　本論文的主要內(nèi)容如下：
　　第一章論述了開發(fā)現(xiàn)場環(huán)境識別平臺

3、，以及挖掘機(jī)智能作業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)的意義，介紹了工程機(jī)械中挖掘機(jī)智能作業(yè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合本論文的研究目標(biāo)，最后提出了本論文的研究內(nèi)容和研究難點(diǎn)。
　　第二章主要介紹了環(huán)境識別平臺中的虛擬標(biāo)記方案的理論依據(jù)。從介紹攝像機(jī)和激光雷達(dá)的工作原理入手，分析及證明了單獨(dú)使用單個攝像機(jī)，或者單獨(dú)使用激光雷達(dá)的方案是不能滿足挖掘機(jī)的工況的，并創(chuàng)新提出了屏幕虛擬標(biāo)記的概念，從而介紹了虛擬標(biāo)記的原理和理論依據(jù)，證明了該方案是可行的。
　　第三

4、章主要介紹了環(huán)境識別的方案設(shè)計(jì)和挖掘機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先分析了環(huán)境識別平臺方面的硬件構(gòu)成，主要是元件的性能介紹，再介紹了該部分的方案設(shè)計(jì):通過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)識別環(huán)境的色彩信息，并通過激光雷達(dá)識別環(huán)境的深度信息，采用了網(wǎng)絡(luò)攝像頭和激光雷達(dá)進(jìn)行虛擬標(biāo)記和實(shí)體標(biāo)記通用的環(huán)境識別方案;最后敘述了挖掘機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，元件分布等。
　　第四章主要介紹了環(huán)境識別平臺和挖掘機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的研制開發(fā)。本章首先主要介紹了環(huán)

5、境識別平臺的設(shè)計(jì)和研制，主要涉及關(guān)鍵參數(shù)選取、相關(guān)元件選型以及整個環(huán)境識別平臺的數(shù)據(jù)鏈路構(gòu)成;接著著重介紹了識別平臺的開發(fā)，主要包括激光雷達(dá)從以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取開始到點(diǎn)云成像的開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)攝像頭依靠SDK二次開發(fā)包的視頻流獲取并基于OpenCV進(jìn)行視頻顯示及環(huán)境特征提取，以及兩者的標(biāo)定以及信息融合;最后介紹了挖掘機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的研制，包括動力元件模塊的構(gòu)建，執(zhí)行元件模塊的構(gòu)建和挖掘機(jī)機(jī)體方面的構(gòu)建。
　　第五章主要介紹了環(huán)境識別平臺和挖掘

6、機(jī)智能作業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程和結(jié)果，首先介紹了對激光雷達(dá)與環(huán)境識別平臺之間內(nèi)部參數(shù)的方案和實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好;然后介紹了對攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)的方案和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果可靠;接著分兩種方法介紹了環(huán)境識別平臺聯(lián)合標(biāo)定的方案和實(shí)驗(yàn)，獲得了較好的數(shù)據(jù);然后展示環(huán)境識別平臺對三維環(huán)境的建模能力與效果;最后介紹了挖掘機(jī)智能作業(yè)平臺的初步性能檢驗(yàn)，可以認(rèn)為基礎(chǔ)部分研制成功。
　　第六章概括了全文的主要研究內(nèi)容，總結(jié)了研究成果，分別是開發(fā)了對應(yīng)的環(huán)境識別