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1、·机械研究与应用·2014年第5期(第27卷,总第133期)摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇经验交流*基于GPS/北斗的挖掘机作业辅助系统研究刘天帅,王新晴(解放军理工大学,江苏南京摇210007)摘摇要:随着野外工程抢建抢修的精度和速度要求越来越高,传统的作业方式施工效率低,工期长,目标易暴露,已经越来越来越不能满足作业要求。将GPS/BD定位技术应用到挖掘机上,并结合嵌入式系统和地图匹配技术,对挖掘机作业辅助系统进行研究,可提高作业的精度和效率、安全性以及对作业环境与天候的适应性。关键词:GPS/北斗;嵌入式;S3C6410;挖掘机;作业测量;智能引导中图分类号:TD42
2、2摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2014)05-0145-04ResearchonAssistantSystemofExcavatorBasedonGPS/BDSystemLIUTian-shuai,WANGXin-qing(PLAUniversityofScienceandEngineering,NanjingJiangsu摇21007,China)Abstract:Astheprecisionandspeedrequirementsoffieldengineeringemergencymaintenancebecomehigherandhi
3、gher,thetraditionalmodeofoperationhasbecomeincreasinglyunabletomeettheoperationalrequirementsbecauseoflowconstructionefficiency,longconstructionperiodandthetargeteasilyexposed.BasedontheapplicationofGPS/BDpositioningtechnologytotheexcavator,thispaperconductsresearchontheassistantsystemofexcava
4、toroperationwiththeembeddedsystemandmapmatchingtechnology.Thisresearchcanimprovetheworkingaccuracy,efficiency,safetyandadaptabilitytotheenviron鄄mentandall-weather.Keywords:GPS/BD;embeddedsystem;S3C6410;excavator;measurement;intelligentguidance0摇引摇言性便能得到符合实际的运动轨迹。目前普通定位用的全球卫星定位精度只能达到挖掘机有动臂、斗杆、挖
5、斗,为多杆系统,全部采[1]用笛卡尔坐标系,为每一杆件建立附体坐标系如图米级,我国北斗卫星定位精度达十几米,远远不能满足野战工事抢建抢修的精度要求,而某些测量用的1。图中:兹1为回转支承的转动角度;兹2为动臂摆角全球卫星定位虽然精度可达到厘米级,但却需要较长范围;兹3为斗杆相对动臂的摆角范围;兹4为铲斗相对时间的静态观测,还不能与三维数字地理平台实现有于斗杆的摆角范围;l1为动臂长度(指前后支点间的机结合,所以也不能满足野外工程抢建抢修的速度等距离);l2为斗杆长度;l3为铲斗高;l30为动臂支点至要求。回转中心间距离;l19为动臂回转中心至轮胎着地中点笔者研究的挖掘机作业辅助系统
6、,利用GPS/北间距离。斗双模RTK定位技术实现机械车辆的自动动态精确测量,以确定机械车辆每时每刻在工程中所处的精确位置以及作业装置所处的精确三维坐标值,高程的精度达到厘米级,然后经过数据处理,通过三维数字化成图技术与电子施工图相融合,在作业过程中实时显示到用户界面上,辅助操作手进行作业。1摇挖掘机运动轨迹方程研究对挖掘机进行运动分析,将斗齿尖几何位置看作取决于动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的各长度,当上述各油缸的伸出长度一定时,斗齿尖相应处于一个确定的位置。通过位移矩阵的方法,利用三维空间坐图1摇挖掘机自身几何参数及其附体坐标系简图标来研究挖掘机的运动,最后可得到任意空间平面内摇摇
7、对每个回兹兹转兹兹副联接的每一个连杆建立的斗齿尖坐标方程,利用该方程,无需搞清工作油缸1234了坐标系后,以一定顺序由两个旋转和两个平移来建运动参数,无需通过几十个公式的函数变换,且一次*收稿日期:2014-09-17作者简介:刘天帅(1991-),男,山东济宁人,硕士,研究方向:车辆工程。·145·经验交流摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2014年第5期(第27卷,总第133期)·机械研究与应用·立相邻两连杆之间的相对位姿矩阵。这四个运动可A矩阵就是相邻坐标系
