挖掘机器人轨迹控制及运动可视化研究

doi:10.13196/j.cims.2019.02.018

计算机集成制造系统 ›› 2019, Vol. 25 ›› Issue (第2): 447-453.DOI: 10.13196/j.cims.2019.02.018

挖掘机器人轨迹控制及运动可视化研究

冯浩¹,殷晨波¹⁺,贾文华^1,2,翁文文¹,马伟¹

1.南京工业大学车辆与工程机械研究所
2.南京工程学院机械工程学院

出版日期:2019-02-28 发布日期:2019-02-28
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51575255,51505211);江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(KYCX18_1094)。

Robotic excavator trajectory control and motion visualization

Online:2019-02-28 Published:2019-02-28
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation,China(No.51575255,51505211),and the Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province,China(No.KYCX18_1094) .

摘要/Abstract

摘要： 为了实现挖掘机器人的人机交互控制并确保作业安全,设计了基于虚拟仪器的挖掘机器人轨迹控制及运动可视化系统。该系统利用传感器采集挖掘机器人的运行状态信息,包括液压缸位移、车身回转角度、工作压力等。首先建立挖掘机器人的运动学模型,其次分析系统的基本工作原理,在此基础上建立了包含三维姿态可视化、轨迹控制、运行信息监测和远程网络在内的完整系统。最后,将其应用于挖掘机器人常见的整平作业和斜坡作业中,结果表明系统能够实时可靠地显示挖掘机器人的三维姿态,整平作业和斜坡作业的最大误差分别为44.56 mm和41.21 mm,均在合理范围内,验证了系统的实用性和有效性。

关键词: 挖掘机器人, 轨迹控制, 虚拟仪器, 可视化, 运动学

Abstract: To realize human-computer interaction control and ensure safety,an trajectory control and motion visualization system of robotic excavator was designed.The control system was mainly composed of three dimensional gesture visualization：trajectory control,operation information monitoring and remote network.The mathematical models of kinematic were analyzed,and the mechanism modeling method was analyzed.On this basis,the displacements of hydraulic cylinders and body turning angle were collected in real time,then the kinematics transformation was carried out,and the real-time gesture could be simulated.The experiments were carried out on a 23t robotic excavator,and different trajectories were used to validate the performances of the system.It was demonstrated from the experimental work that the system was stable and reliable,and the maximum errors of trajectories were 44.56 mm and 41.21 mm respectively.These errors were within the reasonable range.The system could provide a visualization platform for remote monitoring,control algorithm research and experimental data analysis.

Key words: robotic excavator, trajectory control, virtual instrument, visualization, kinematics

中图分类号:

TP27

冯浩,殷晨波,贾文华,翁文文,马伟. 挖掘机器人轨迹控制及运动可视化研究[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第2): 447-453.

[1]	陈亮,吴梦婷. 智能车间质量数据集成及可视化分析平台设计[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(6): 1641-1649.
[2]	马靖,王译晨,赵明,蒋增强,鄂明成,王强. 基于数字孪生的生产单元可视化管控[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(5): 1256-1268.
[3]	卢山雨,刘世民,丁志昆,鲍劲松. 基于增强现实的数字孪生加工系统建模与多视图交互[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(2): 456-466.
[4]	邓建新,卫世丰,石先莲,陈星雨,韦婉冬. 基于数字孪生的配送管理系统研究[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(2): 585-604.
[5]	石建平,李培生,刘国平,刘鹏. 基于改进克隆选择算法的机械臂运动学逆解[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(10): 2929-2939.
[6]	史进程,郭洪飞,张儒,姜浩,邹政伟,屈挺,许春宇,陈敏诗,何智慧,李从东,黄国全. 基于知识图谱的物联网研究文献计量分析[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(1): 229-239.
[7]	徐泉,秦莹,初延刚,许美蓉,丁进良. 选矿生产指标可视化监控平台研究[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(第1): 81-91.
[8]	徐呈艺,刘英,贾民平,肖轶,曹健. 木板抓取冗余机械臂逆运动学求解[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(12): 3368-3374.
[9]	李旺,王峻峰,蓝珊,李世其,焦思晨,王猛. 增强现实装配工艺信息内容编辑技术[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第7): 1676-1684.
[10]	赵浩然,刘检华,熊辉,庄存波,苗田,刘金山,王彬. 面向数字孪生车间的三维可视化实时监控方法[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第6): 1432-1443.
[11]	杨亚蒙,黄筱调,于春建,丁爽,林晓川. 机床几何位姿误差对强力刮齿加工精度的影响及修正[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第5): 1101-1111.
[12]	钟伦超,龚涛,钟磊,王兰兰,郭嘉昒,邓俊. 无人机电传操纵系统的非线性控制[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第10): 2633-2639.
[13]	杜金锋,张立强,高甜. 基于跳度约束的连续短线段高速加工运动学平滑算法[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第9): 2246-2253.
[14]	曹伟,江平宇,江开勇,路平. 基于RFID技术的离散制造车间实时数据采集与可视化监控方法[J]. 计算机集成制造系统, 2017, 23(第2期): 273-284.
[15]	丁爽,黄筱调,于春建,王伟. 5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学[J]. 计算机集成制造系统, 2017, 23(第10): 2156-2163.

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Robotic excavator trajectory control and motion visualization

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