電動(dòng)式挖掘機(jī)動(dòng)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(xiàng)目中不可缺少的施工設(shè)備，是國(guó)家重要基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的有力保證。一個(gè)國(guó)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(gè)國(guó)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(guò)程的動(dòng)力學(xué)特征，為挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)及工作過(guò)程控制提供依據(jù)，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以WS-005挖掘機(jī)試驗(yàn)臺(tái)為對(duì)象，研究了挖掘過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征和挖掘軌跡的規(guī)劃等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出挖掘過(guò)程自動(dòng)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(duì)本實(shí)驗(yàn)室要建立挖掘機(jī)器人智能化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要解決的問(wèn)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(shí)驗(yàn)室WS-005挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，建立挖掘機(jī)器人模型。 (2)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，導(dǎo)出了鏟斗齒尖軌跡的計(jì)算公式。結(jié)合工程機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)，探討了軌跡規(guī)劃的方法，并給出了一次挖掘過(guò)程中的規(guī)劃結(jié)果。 (3)挖掘機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)分析以及計(jì)算機(jī)仿真。運(yùn)用拉格朗日

3、法求出挖掘機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程。并分析了在一次挖掘過(guò)程中所受的外力，進(jìn)而給出了該過(guò)程中動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果。 (4)挖掘機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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(duì)機(jī)器人進(jìn)行具體控制。 本課題是國(guó)家985課題攻關(guān)項(xiàng)目的一部分--對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行的改造，達(dá)到挖掘機(jī)的智能化、自動(dòng)化。通過(guò)以上工作的研究，詳細(xì)的分析了機(jī)械部分的動(dòng)力學(xué)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)，并對(duì)控制