挖掘机器人

摘要： 基于西安地铁四号线TJSG-11标火车站暗挖隧道项目工期严重滞后,施工中增加开挖机器协助隧道上部导坑开挖工序施工。通过平面二维内力求解和专业软件flac3d进行三维有限差分数值分析,对隧道临时仰拱的承载力、临时仰拱的稳定性进行分析研究,确定机器人在地隧道开挖施工的安全施工方案,对同类工程施工具有一定借鉴意义。

摘要： 为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。

摘要： 为研究如何在满足强度要求的前提下降低铲斗的质量,提出一种基于连续挖掘轨迹和极限挖掘力的铲斗轻量化设计方法。基于连续轨迹理论选定当挖掘机器人动臂处于主挖区内,由铲斗、斗杆液压缸交替挖掘的4段轨迹作为研究前提,计算并分析了连续轨迹上极限挖掘力的数值变化规律;使用APDL语言建立铲斗参数化模型,以极限挖掘力为外载荷研究铲斗结构强度的变化规律;以铲斗质量和应力为优化目标建立铲斗结构优化模型,使用遗传算法对铲斗进行优化。结果表明:铲斗液压缸挖掘时铲斗的应力、变形明显大于斗杆挖掘;优化后铲斗的质量减少了5.27%、最大应力减少了6.23%,验证了优化方法的可行性。

摘要： 挖掘机器人伺服系统存在高度非线性、参数不确定和未建模动态等诸多不利因素,提出了一种结合径向基函数(RBF)神经网络的非线性滑模控制器,以提高控制精度和鲁棒性.首先,建立了单联伺服系统的数学模型;其次,采用RBF神经网络对系统的不利因素进行逼近,提出积分滑模面进一步减小稳态误差,同时减少对伺服系统参数的依赖,在此基础上,设计了基于RBF神经网络的滑模控制器(SMC-RBF),利用Lyapunov理论证明了系统的渐近稳定性;最后,通过不同的参考信号和整平实验验证了控制器的优越性.仿真结果表明,SMC-RBF控制器响应快,跟踪精度高且鲁棒性强,与PID控制器相比正弦轨迹跟踪精度提高了46％.整平实验结果表明,铲斗末端轨迹跟踪精度提高了52％.

摘要： 针对传统矿用挖掘机难以在复杂矿岩环境下高效开采的问题,基于环境的雷达点云信息提出一种在面对复杂堆料时挖掘机器人的自主作业规划方法,以实现其连续、高效的自主化采掘任务.该方法首先利用挖掘机器人的激光雷达对复杂未知的物料环境形貌进行建模分析,通过点云信息的特点识别并筛选不同的物料堆面,然后采用多项式插值的方法对不同物料堆面的挖掘轨迹进行在线规划.结果 表明,基于环境点云的自主规划方法能够使挖掘机器人在满足满斗率的条件下对不同的物料堆面实现快速有效的自主作业规划,并保证挖掘机器人连续高效的挖掘作业,对复杂工况环境下矿用挖掘机自主化的高效开采方面的研究有很大的指导意义.

摘要： 为解决挖掘机器人在作业过程中遇到大障碍物时无法及时调整动作的问题,提出一种基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线的轨迹规划方法.利用3次NURBS曲线插值实现特定的挖掘曲线,在与大障碍物发生碰撞时,通过调整权重因子改变挖掘机器人的局部挖掘轨迹,并且保证轨迹具有良好的平滑性和连续性.仿真实验表明:所提的轨迹规划方法能够实时调整铲斗位姿,进而改变挖掘路径,使挖掘机器人成功避开障碍物,实现自主平滑挖掘.

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.

摘要： 为通过视觉系统向挖掘机器人输入挖掘目标以及解决因运动容易导致挖掘目标丢失的问题,提出一种基于长短期记忆网络的视觉跟踪方法,无需限定特定目标类别,直接从摄像头图像中框选目标,经过Dlib提取特征后,通过训练优化长短期记忆网络来跟踪挖掘目标的位置.针对亮度变化、障碍物遮挡和背景干扰三类常见问题进行长短期记忆网络建模和训练,经图片集模拟测试和实际跟踪测试均显示该网络模型能够有效纠正干扰并稳定输出目标位置.网络模型将神经网络和传统机电控制方法结合,提高视觉跟踪精度,为将神经网络应用于挖掘机智能化进行了初步探索.

摘要： 为实现液压挖掘机器人的无人操纵、自主作业，对液压挖掘机进行机器人化改造，在对挖掘机行走机构、回转机构、工作装置实现全液压电液比例控制技术的基础上，通过CCD摄像头采集室外规定路径图像，图像经平滑、去噪、二值化、边缘提取等处理后，对路径进行识别，将路径识别特征量作为履带式液压挖掘机左右行走液压马达的驱动控制信号，实现挖掘机对路径轨迹的自主跟踪。在二值图像基础上，采用直接边缘检测和跟踪边缘检测相结合的识别方法。在每一帧图像开始的前n行采用直接边缘检测方法，在第n+1行则采用跟踪边缘检测方法，可降低时间复杂度，避免跟踪边缘检测算法在第一行左边缘有误差时可能导致的偏离目标指引线的偏差，保证路径识别可靠性。改造后的挖掘机器人集机械、液压、自动控制、机器视觉等技术于一体，采用单目摄像头获取路径图像，构成视觉伺服控制系统，控制挖掘机的行走机构，经实验验证是可行的。

摘要： 本文针对典型的三关节液压挖掘机器人，结合力反馈与模糊神经网络方法提出了力/位置并环递阶控制策略，实现了具有自学习功能的挖掘机器人的作业过程运动控制。仿真分析表明，将这种控制策略用于挖掘机器人的运动控制系统具有可行性。

摘要： 介绍如何将小型液压挖掘机改造成智能挖掘机器人试验台.在该试验台上实现或实验了无线力反馈遥控及视频监视、基于规则的工作装置运动规划、轨迹跟踪控制、局部智能挖掘控制、柴油机在线工况监测、柴油机-液压系统节能控制、基于CAN总线的多主体控制.

摘要： 根据挖掘机器人控制系统设计特点,采用基于CAN总线通信的多控制主体结构方案,实现了单片机和工业PC机的CAN总线接口硬件和软件设计.

摘要： 本文介绍了挖掘机器人轨迹控制和工作循环的自动/半自动作业的一种实现方案,对实现该方案的硬件配置,软件功能进行了详细的描述.实验结果表明,用该方案设计的挖掘机器人具有实用、省力和操作方便等优点.

摘要： 本文以挖掘机机器人虚拟样机模型的实现为例,介绍了在多种环境下对挖掘机进行建模与联合仿真的实现策略,在分析机械系统动力学分析软件ADAMS和工程仿真软件MATLAB的特点的基础上,提出了在ADAMS中建立虚拟样机环境,利用Matlab软件中的Simulink工具箱建立了参数化和模块化的挖掘机液压系统和控制系统仿真模型,研究了两种软件之间的接12技术,实现机械、液压、控制子系统的有机集成,并进行了机电液一体化的仿真研究。

摘要： 本实用新型属于焊接机器人技术领域，尤其是挖掘机铲斗机器人拼焊工装，其包括设有可调式夹具和烟雾净化机的工作台，所述工作台的顶部外壁依次安装有第一焊接机器人本体和第二焊接机器人本体，所述可调式夹具包括开设于工作台顶部的滑槽、固定于工作台侧壁的伺服电机、双向螺杆、依次螺接于双向螺杆两个相反螺纹端的两个T型滑块。本实用新型的优点在于设置有可调式夹具，便于在夹持工件的过程中对两个夹持器的间距进行灵活的调节，进而便于适配不同尺寸的工件的焊接作业，降低了使用的局限性；设置有烟雾净化机，便于在焊接的过程中对产生的部分烟雾进行一定的净化，进而便于改善车间的工作环境，有利于工人的身体健康。

摘要： 本发明涉及顶管技术领域，具体是涉及一种智能顶管挖掘机器人，应用于在始发井内端设置钢筋混凝土管，挖掘机器人包括有：液压顶接件，输出端与掘进路线同轴设置在始发井内侧；缓冲抵接架，与掘进路线同轴设置在液压顶接件输出端；滑动架，滑动端倾斜相对设置在液压顶接件内底端；圆筒机壳；与掘进路线同轴放置在滑动架上；刀头内拆式顶管钻头，同轴设置在圆筒机壳掘进端；固定隔板，与刀头内拆式顶管钻头间隔同轴设置在圆筒机壳内部；螺旋传输机，输出端高于其输入端；搅拌池，设置在液压顶接件内部且顶端与螺旋传输机输出端连通，所述搅拌池一侧上下端分别外接水管和输料管，该装置相比人工挖掘更加快捷，且能够在挖掘过程中更换刀具。

摘要： 一种管道挖掘机器人，包括机架，所述机架前端设置有挖掘臂机构，挖掘臂机构末端连接有铲斗；所述机架上还设置有一个循环使用的铲料传送带，所述铲料传送带的一端满足位于铲斗的投放轨迹上，另一端设置有出料机构。本发明通过传送带和履带的结构设计，提供了一种工作效率高，行走稳定性好的管道挖掘机器人。

摘要： 本发明提供了一种电动挖掘机器人的挖掘轨迹跟随自动控制系统与方法。本发明采用了“一阀一泵一电机”的电控液压装置，结构简单，便于控制算法的开发与应用，在此基础上提出一种自动控制系统，结合挖掘轨迹跟随控制方法能够实现对挖掘轨迹的跟随，上位机将铲斗齿间规划轨迹解算为各液压缸期望位移发送给工控机，将传感器所测量的实际位移信息作为负反馈与期望位移的差值构成偏差信号，将此偏差信号通过PID控制形成控制信号，将其输入到I/O模块转换为电信号作用在电控液压阀上，从而控制液压缸位置，实现多自由度系统复杂运动控制，其中PID控制参数使用改进的PSO(粒子群)优化算法进行整定。本发明能够使电动挖掘机器人实现挖掘轨迹的高效、准确跟随。

摘要： 本发明公开一种挖掘机器人电驱流量匹配系统与控制方法，包括变转速流量匹配系统、上位机控制器、执行器位置检测装置；变转速流量匹配系统包括变速电机、液压泵、比例多路阀和液压执行器，变速电机和所述液压泵连接，变速电机接收上位机控制器的控制信号，驱动液压泵输出需求流量到液压系统；比例多路阀分别与对应的液压执行器连接，比例多路阀接收上位机控制器的控制信号，控制方向和开口大小，输出相应的液压油驱动对应的液压执行器，各液压执行器上安装有对应的执行器位置检测装置。本发明的电驱流量匹配系统运用流量匹配控制方法，采用变速电机驱动，通过比例多路阀进行流量分配，实现了单泵‑多执行器的控制，具有结构简单、系统效率高等优点。

摘要： 本发明公开了一种液压控制的智能化多用途挖掘机器人，包括挖掘机底盘，所述挖掘机底盘上的前侧安装有开挖机构，所述挖掘机底盘的内部安装有收集机构；所述开挖机构包括：两个稳固板、转动腔室以及降尘结构；两个所述稳固板分别安装在挖掘机底盘的前侧，所述转动腔室可旋转的安装在两个所述稳固板上，所述降尘结构安装在转动腔室上；所述转动腔室上还安装有开挖结构，本发明的有益效果是，通过两端挖掘头的偏心旋转，实现对土层和岩石的的冲击效果，基于挖掘头自身滚动方式挖掘的基础上，增强了对整体挖掘头的冲击效果，使其在面对坚硬的岩石层时，能够更高效的进行挖掘，实现降尘的效果，提高了视线的清晰度，提高了挖掘的准确性以及安全性。

摘要： 本发明公开一种基于数字孪生的挖掘机器人实验平台，包括服务器、虚拟场景生成模块、挖掘机器人孪生体、路径及轨迹规划模块、多自由度挖掘机器人、控制器以及实验平台；服务器用于执行虚拟场景生成模块、挖掘机器人孪生体、路径及轨迹规划模块和控制器所需的计算；虚拟场景生成模块实时生成挖掘机器人孪生体所需要的虚拟作业环境，通过路径及轨迹规划模块实现挖掘机器人孪生体的运动控制；控制器控制多自由度挖掘机器人的运动，并采集多自由度挖掘机器人反馈的信息；通过网络与所述虚拟场景生成模块通信，实时交换虚拟和现实信息；实验平台包括沙盘以及设置在顶部的激光雷达，沙盘用于模拟施工现场的作业环境，多自由度挖掘机器人在沙盘上作业。

摘要： 本发明公开了一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人及施工方法，包括控制系统，行走机构，高压喷水机构，泥浆泵送机构；所述行走机构与控制系统配合，通过控制系统控制行走机构带动机器人整体进行行走；所述高压喷水机构与泥浆泵送机构设置于行走机构前端并与控制系统连接，通过控制系统控制高压喷水机构与泥浆泵送机构进行冲水和抽浆。本方案通过使用智能设备代替人工进行基坑开挖，基坑土方开挖施工的水力挖掘机器人可以实现基坑开挖的无人高效出土，大大提高了基坑土方开挖的施工效率。

摘要： 本实用新型涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种挖掘机器人关节轨迹控制系统。包括用于规划出挖掘机器人期望的关节轨迹的轨迹规划模块，用于将规划出的挖掘机器人期望关节轨迹求解为挖掘机器人期望的关节角位移的逆方程解析模块，用于根据挖掘机器人实际关节转动数据和期望关节角位移运用挖掘机器人关节轨迹控制方法不断修正关节角位移的偏差量至最小值，并将修正后的关节角位移信号传输给控制指令转换传输模块的关节控制算法模块，用于将修正后的关节角位移转换为挖掘机器人可以识别的控制信号的控制指令转换传输模块；本实用新型实现了挖掘机器人精确跟踪轨迹规划模块所规划期望轨迹的能力，响应快、鲁棒性强、智能化程度高。

摘要： 本实用新型涉及一种抽吸挖掘机器人及其应急救援设备，包括第三移动底盘以及抽吸挖掘装置；所述抽吸挖掘装置设置于所述第三移动底盘上，所述第三移动底盘用于驱动所述抽吸挖掘机器人行走；所述抽吸挖掘装置包括回转机构以及抽吸机构；所述回转机构设置于所述第三移动底盘上，所述回转机构一端与所述第三移动底盘连接，所述回转机构另一端与所述抽吸机构连接，所述回转机构用于驱动所述抽吸机构进行回转，所述抽吸机构用于抽吸挖掘物料。本实用新型的抽吸挖掘机器人的抽吸机构可以实现左右回转，上下俯仰，前后伸缩等功能，大大提高作业范围和作业效率，且可以适应不同的工况。