压挖掘机技术研究分析

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1、压挖掘机技术研究的分析浏览次数：521发表日期：2008-8-30挖掘机是工程机械领域中一种典型的土石方施工设备，在工业与民用建筑、道路建设、农田水利、油田矿山、市政工程、机场港口等部门的土石方施工中起到十分重要的作用。随着陆上资源紧张程度的加剧以及科学技术的不断进步，人类正向着海洋、太空等更广阔的领域迈进。由于环境条件的制约,在这些领域实现人工操作困难很大。在水下作业、太空开发、带辐射物质处理、毒气环境作业、排雷工作等复杂、恶劣、危险环境中，操作者不便介入或安全得不到保证，遥控挖掘机和机器人化挖掘

2、机代替人完成这些复杂、危险工作是解决这些问题最理想的方案之一，传统工程机械的能量利用率较低仅为20%左右，因此节能一直是人们追求的目标，挖掘机挖掘作业中负载变化剧烈，突然增加的重载荷对机器产生巨大的冲击力对机器的使用寿命是很大的损害，因此减小挖掘阻力、降低功率消耗以及延长机器的使用寿命是人们追求的目标。1机器人化挖掘机的研究为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业，世界各国对机器人化挖掘机研发工作非常重视，国外在这方面研究比较早，较为典型的有：(1)carnegiemellon大学的自主装载系统(a

3、utonomousloadingsystem,als)[1][2]als系统使用两个激光扫描测距仪，对卡车进行确认和准确定位、观测土壤表面情况、识别障碍物等。该系统还提出一种用于实时轨迹规划和执行复杂挖掘机器人运动的参数化控制方法。相同情况下，普通挖掘机熟练的操作手装满一卡车需要120秒，而使用该系统也少于150秒，完成一个装载循环的时间小于1分钟，与熟练的操作手的操作速度基本相当。因此该系统能满足连续重复挖掘装载的工况要求。⑵澳大利亚机器人中心(australiancenteroffieldrob

4、otics,acfr)的自主挖掘研究[3]acfr挖掘机项目的最终目标是实现全自动挖掘任务，如自动装载和挖掘，其所解决的问题可归纳为以下三类：挖掘任务规划、传感和计算、控制，其实验挖掘机是komatsupc05-7微型液压挖掘机。使用滑模控制(slidingmodecontrol)来实现挖掘机的力与位置控制。实验结果表明，acfr•的自主挖掘机轨迹精度在20cm以内，对于液压系统的非线性，及系统的不确定性有较好的鲁棒性。⑶英国兰卡斯特大学的智能挖掘机(lancasteruniversitycompu

5、terizedintelligentexcavator,lucie)[4]lucie将小型挖掘机进行了改造，配备danfoss电液比例阀,由3块堆栈式pcl04计算机控制，并用精度为25mm的gps导航与定位，激光扫描器用于探测干涉和了解环境。lucie在没有人干预的情况下能适应各种土壤和障碍。其高层控制系统为含有人工智能挖掘规则的“行为管理器”；底层控制器则控制电液比例阀，使工作装置能够正确的运动。（4）国内机器人化挖掘机的研究国内在这方面研究相对较迟，浙江大学冯培恩教授从80年代开始率先着手研究

6、挖掘机机电一体化技术，首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制［5］o但是他们在任务规划层面上只停留在仿真阶段，还没有提出显著的实现方案。20世纪末由戴炬负责的863计划项目“挖掘机器人工作装置控制系统研究与开发”，以挖掘臂轨迹和工作循环的自动/半自动控制为目标，开发研制相应的控制装置，安装在挖掘机上形成挖掘机器人产品，研制一台挖掘机器人功能样机。湖南山河智能机械股份有限公司（以下简称山河智能）研究的机电一体化挖掘机，具有激光高程定位、图形导引、自动轨迹控制［6］（水平挖掘、坡度挖掘、挖掘

7、深度控制）等功能，将挖掘机的自动化研究推向实用化，在2005年上海国际工业博览会与2006年巴黎intermat展览会上赢得观众青睐。2遥控挖掘机的研究世界各国对用于各种场合机器人遥控系统的研发工作都非常重视，并取得了大量遥控机器人的研究成果。在80年代初，美国krafttelerobtics公司和johndeer公司等都相继成功开发出遥控挖掘机。其中，比较典型的是johndeer公司的690cr型遥控液压挖掘机，该机无线遥控作业范围达1525米，也可以用同轴电缆在305米的范围内完成作业。控制台包

8、括图像/声音接收器，以及为处理输入信号所需要的译码装置，这类挖掘机遥控系统可以对被控车辆的工作状态借助摄像机，将有关图像传递给操作者。但事实上由于工程车辆工作现场环境恶劣，灰尘量大摄像头容易被遮挡，故障诊断监控系统的信息却未能真正反馈给操纵人员，从而影响了正常工作效果。1983年3月，日本小松制作所以pc200-2型液压挖掘机为基本机型进行遥控挖掘机研制，实现了各工作装置的微动控制和复合动作的无线电操纵。改装成功后的pc200r-2型挖掘机可以进入恶劣环境、救灾工程等