山地挖掘机自主作业轨迹规划与ADAMS仿真验证.pdf

《山地挖掘机自主作业轨迹规划与ADAMS仿真验证.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·信息技术·张杰，等·山地挖掘机自主作业轨迹规划与ADAMS仿真验证山地挖掘机自主作业轨迹规划与ADAMS仿真验证张杰，刘安心，李焕良，房立丰，邵立福。，崔洪新(1．解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007；2．总装工程兵科研一所，江苏无锡214035)摘要：为实现山地挖掘机典型工况的自主作业控制，在工作装置的运动学建模基础上，规划了铲斗齿尖运动轨迹。利用运动学建模的结果实现了齿尖坐标序列到关节转角序列，关节转角序列到液压缸驱动序列的转换。利用ADAMS软件对轨迹规划结果进行了仿真验证。验证结果和规划相符，为实现山地挖掘机的自主作业控制提供了理论指导。关键词：运动学；轨迹

2、规划；ADAMS；运动仿真中图分类号：TP391．9文献标志码：B文章编号：1671．5276(2013)06．0090—03TrajectoryPlanningofAutonomousOperationofMountainExcavatorAndADAMSSimulationVerificationZHANGJin，LIUAn—xin，LIHuan—liang，FANGLi—feng，SHAOLi—fu，CUIHong—xin(1．CollegeofFieldEngIneering，PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing，2100

3、07；2．TheFirstEngineeringScientificResearchInstituteofGeneralArmamentsDepartment，Wuxi214035)Abstract：Inordertoimplementtheautonomousoperationcontrolundertypicalconditionsofmountainexcavator，thispaperplansoutthemotiontrailofbucketbaseonthekinematicsanalysisofworkingdeviceandusestheresultofkinem

4、aticsmodelingtochangethetransformationofbucketcoordinatesequencetojointcornersequenceandthentodrivesequence．Thesimulationverificationfortheconsequenceoftrajectoryplanningisaccomplished．Theresultsofverificationconformtotheplanningrequirements．Thetheoret-icaldirectionisprovidedforachievingtheau

5、tonomousoperationcontrolofthemountainexcavator．Keywords：kinematics；trajectoryplanning；ADAMS；motionsimulation山地挖掘机自主作业控制，是指山地挖掘机在无人操作的情况下完场典型工况的作业。其目的是实现自动或半自动作业，降低劳动强度，提高生产率。实现自主作业，必须实现作业路径的轨迹规划。轨迹规划是指根据作业任务的要求，铲斗齿尖在工作过程中位置和姿态变化的路径、取向以及它们变化速度和加速度的人为的设定⋯。轨迹规划的结果不能直观显示，是否满足作业任务的需要难以检测。对后续根据液压控制

6、系统的需要，进行修正和优化造成困难。鉴于此，本文在轨迹图1山地挖掘机结构与坐标空间示意图规划的基础上，使用ADAMS软件对规划结果进行了仿真验证。四种工作空间J：驱动空间，关节空间，位姿空间和检测空间。其中驱动空间由回转液压马达转角A和动臂、斗1山地挖掘机作业机构运动学模型杆、伸缩臂、铲斗液压缸长度A2，A，A，A组成；关节空间由回转平台转角0，动臂与水平面之间的夹角0，斗杆与动臂延长线之间的夹角0，伸缩臂工作时的长度，铲斗1．1工作装置工作空间描述铰点到铲斗齿尖连线与斗杆延长线之间的夹角0组成；山地挖掘机由五个关节组成五自由度工作装置。五位姿空间由铲斗齿尖在基坐标系中的位置[Y

7、z】和个关节分别为回转(Rotator)、动臂(Boom)、斗杆(Arm)、姿态角确定；检测空间为各关节的传感器检测信息，文伸缩臂(AdjustableArm)和铲斗(Bucket)。中即为五个关节传感器信息。采用D—H法建立挖掘机工作装置连杆坐标系，如1．2运动学正解图1所示，基坐标系为00-x。Y。z0，其余关节坐标系有：0一X1Ylz1，02-Y~2Y2z2，03-X3Y3，04-X4Y4Z4，05一xsY5z5，各坐标z工作装置的运动学正解，即已知各关节的角度或伸缩量，求