浅析小松液压挖掘机机器人化改造

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1、2010年11月机床与液压NOV．2010第38卷第22期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．38No．22DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．22．019小松液压挖掘机机器人化改造王福斌，刘杰，陈至坤，刘阔，周建新(I．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳l10004；2．河北理工大学计算机与自动控制学院，河北唐山063009)摘要：对小松PC02小型液压挖掘机进行机器人化改造。在原液压系统基础上，引入电液比例控制技术，实现挖掘机行走机构、回转机构及工作装置的自动

2、控制；为实现挖掘机的定点挖掘，采用双目CCD视觉传感器采集目标图像，提取目标图像特征后，控制挖掘机行走机构、工作装置运动轨迹及铲斗姿态。经初步实验、仿真，验证方案的可行性，为进一步实现挖掘机的自动化、智能化改造奠定了软硬件基础。关键词：液压挖掘机器人；电液比例控制；CCD；图像处理；运动控制中图分类号：TP242．3文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)22—052—3RoboticizedReformforK0matsuHydraulicExcavatorWANGFubin．LIUJie，CHEN

3、Zhikun，LIUKuo，ZHOUJianxin(1．MechanicalEngineeringandAutomaticCollege，NortheastUniversity，ShenyangLiaoning110004，China；2．ComputerandAutomaticControlCollege，HebeiPolytechnicUniversity，TangshanHebei063009，China)Abstract：KomatsuPC02small—sizehydraulicexcavatorwasr

4、oboticizedreformed．Electro—hydraulicproportionaltechnologywasusedtoachieveautocontrolforrunningmachanism，swingmachanismandworkingequipmentofexcavatorbasedonoriginalhydraulicpressuresystem．Fortheaimoffixed—pointexcavationofexcavator．binocularCCDvisualsensorwasu

5、sedtocollectobjeelimage．Thefeatureofobjectimagewasextractedtocontrolrunningmachanismofexcavator，workingequipmentkineto—traceandbasketatti—tude．Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthereformedschemeisvalid．Itprovideshardwareandsoftwarebaseforfuth—erautoma

6、tizationandintellentizationoftheexcavator．Keywords：Excavatorrobot；Electro—hydraulicproportionalcontrol；CCD；Imageprocess；Kineticcontrol对液压挖掘机进行机器人化改造，可以提升挖电液比例控制系统，可通过电磁阀方便地在手动和自掘机的自动化、智能化水平，降低操作者的劳动强动工作状态间切换。动臂、斗杆、铲斗可以单独动度，提高挖掘机的作业精度和效率。小松PC02液作，也可以互相配合，实现复合动作

7、。通过控制动压挖掘机是一种小型全液压挖掘机，作者以此为平臂、斗杆、铲斗油缸，可以实现不同挖掘方式的挖掘台，在原有液压操作系统基础上，采用电液比例控作业；通过控制左右行走马达、回转马达，可以实现制技术对挖掘机行走机构、回转机构及工作装置进不同地点的挖掘及装卸作业⋯。行了改造。用比例放大器、电液比例阀控制相应的液压马达及油缸，采集油缸进回油压力及工作装置关节倾角作为反馈信号构成闭环控制系统。为实现挖掘机巡线接近目的地、定点挖掘，采用双目CCD传感器，采集道路及目标物图像，为挖掘机自主行走及定点作业打下基础。1小松液压挖

8、掘机工作原理概述小松PC02履带式液压挖掘机体积精巧，非常适合作为实验室改造、研究平台。挖掘机主要由行走、回转、工作装置三部分组成，经电液系统改造后的挖图1改造后的液压挖掘机掘机如图1所示。在原有液压操作系统基础上增加了收稿13期：2009—11—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(50805021)作者简介：王福斌(1968一)，男，博士研究生，研究领