基于AMESim模型的挖掘機(jī)運(yùn)動規(guī)劃分析和優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、液壓挖掘機(jī)廣泛應(yīng)用于水利工程、交通運(yùn)輸、電力工程、礦山采掘等常規(guī)化機(jī)械施工和救災(zāi)現(xiàn)場中。雖然機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃算法已經(jīng)有了較全面的研究,但由于挖掘機(jī)器人性能的特殊性和工作環(huán)境的復(fù)雜性,對其運(yùn)動規(guī)劃的要求有別于一般的工業(yè)機(jī)器人,并且更為嚴(yán)格。目前對于挖掘機(jī)的研究還存在以下幾個主要問題:
　　1)在自動控制的過程中,液壓系統(tǒng)會使挖掘機(jī)的運(yùn)動容易產(chǎn)生抖動;
　　2)挖掘機(jī)器人在挖掘過程中不可避免的與挖掘?qū)ο蟀l(fā)生接觸甚至與大障礙物碰撞;

2、
　　3)實機(jī)測試成本較高,且費時費力。
　　這些問題導(dǎo)致設(shè)計挖掘機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃時所需的約束條件更多,規(guī)劃過程考慮的因素也越復(fù)雜,即對挖掘機(jī)運(yùn)動規(guī)劃的要求就越高。挖掘機(jī)的運(yùn)動規(guī)劃問題包括空中運(yùn)動以及挖掘運(yùn)動的整體規(guī)劃,采用優(yōu)質(zhì)的運(yùn)動規(guī)劃并結(jié)合合適的控制方法既能避免液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動,又可保證挖掘機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動的高效性。
　　鑒于此,本文提出了相應(yīng)的運(yùn)動規(guī)劃算法:
　　1)基于粒子群算法(Particle Swarm O

3、ptimization,PSO)的空中運(yùn)動規(guī)劃算法,在保證運(yùn)動平穩(wěn)的條件下,可以使鏟斗在最短的時間內(nèi)完成從起始點到挖掘目標(biāo)點的運(yùn)動;
　　2)基于雙樹隨機(jī)樹(Bi-directional rapidly-exploring random tree,bi-RRT)的挖掘運(yùn)動的原像規(guī)劃算法,在不可預(yù)測的非均勻介質(zhì)環(huán)境的條件下,可以使鏟斗在挖掘過程中有效的沿著障礙物做適應(yīng)性運(yùn)動,并確保能夠快速平穩(wěn)的完成挖掘運(yùn)動。
　　本文以晉工機(jī)