小型挖掘机

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  小型挖掘机工作是通过驱动动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸,实现关节转角的不同转动,进而复合形成铲斗的挖掘路径。

小型挖掘机自主挖掘分段可变阶多项式轨迹

  挖掘任务中挖掘控制点是在笛卡儿坐标系中描述的,而轨迹规划是在关节空间中进行的,所以必须将挖掘控制点的位姿坐标转换为在控制点处各关节的转角,这一过程通过运动学逆解来实现从位姿空间到关节空间的转换。
  以小型挖掘机完成梯形深坑为例,挖掘过程包括铲斗铲入土壤,拖拽,铲斗回旋出土这3个步骤,通过3个关节角的复合运动来完成挖掘动作。在提升过程中由动臂关节运动来完成,接着通过回转装置旋转到指定卸载位置,并由铲斗关节变化完成卸载,然后由三关节复合运动到达下一个指定挖掘点进行作业。

  小型挖掘机完成一次挖掘任务的空间路径与小型挖掘机的工作参数有关。即通过计算小型挖掘机工作装置的挖掘参数:挖掘深度、挖掘半径、卸载高度等,得到小型挖掘机的空间挖掘路径。

小型挖掘机自主挖掘分段可变阶多项式轨迹

  挖掘梯形深坑时,铲斗提升、回转以及运行至下一起始点时,属于空间PTP运动,轨迹规划比较简单。但是挖掘过程虽然是平面运动,但是属于连续路径规划,需要由起始点和终止点以及挖掘中间控制点组成挖掘路径,对铲入、回旋、拖拽、回旋和提升路径分为5段进行轨迹规划。

  引入挖掘过程中对加速度变化范围的约束条件,对变化剧烈的轨迹段重新进行规划,二次规划时,根据加速度约束条件反求高阶多项式的最高阶次数,获得修正后的轨迹多项式,对比两次仿真结果,可以验证该高阶可变多项式方法能更好地满足操作的平稳连续,有助于精确地完成自主挖掘任务,延长工作装置寿命。

小型挖掘机自主挖掘分段可变阶多项式轨迹



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