小松液压挖掘机机器人化改造.pdf

2010年 11月 机床与液压 NOV．2010 第38卷 第 22期 MACHINE T00L HYDRAULICS Vo1．38No．22 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．22．019 小松液压挖掘机机器人化改造 王福斌 ，刘杰 ，陈至坤 ，刘阔 ，周建新 (I．东北大学机械工程与 自动化学院，辽宁沈阳 l10004； 2．河北理工大学计算机与 自动控制学院，河北唐 山063009) 摘要 ：对小松 PC02小型液压挖掘机进行机器人化改造 。在原液压系统基础上 ，引入 电液 比例控制技术 ，实现挖掘机 行走机构、回转机构及工作装置的自动控制；为实现挖掘机的定点挖掘 ，采用双 目CCD视觉传感器采集 目标图像，提取 目 标图像特征后 ，控制挖掘机行走机构、工作装置运动轨迹及铲斗姿态。经初步实验 、仿真，验证方案的可行性，为进一步 实现挖掘机的自动化 、智能化改造奠定了软硬件基础。 关键词：液压挖掘机器人；电液比例控制；CCD；图像处理；运动控制 中图分类号：TP242．3 文献标识码：B 文章编号：1001—3881(2010)22—052—3 RoboticizedReform ofrK0matsu HydraulicExcavator WANGFubin ．LIUJie ，CHENZhikun ，LIUKuo ，ZHOUJianxin (1．MechanicalEngineeringandAutomaticCollege，NortheastUniversity，ShenyangLiaoning110004，China； 2．ComputerandAutomaticControlCollege，HebeiPolytechnicUniversity，TangshanHebei063009，China) Abstract：KomatsuPC02small—sizehydraulicexcavatorwasroboticizedreofrmed．Electro—hydraulicproportionaltechnologywas usedtoachieveautocontrolforrunningmachanism ，swingmachanism andworkingequipmentofexcavatorbasedonoriginalhydraulic pressuresystem．Fortheaimoffixed—pointexcavationofexcavator．binocularCCD visualsensorwasusedtocollectobjeelimage． Thefeatureofobjectimagewasextractedtocontrolrunningmachanismofexcavator，workingequipmentkineto—traceandbasketatti— tude．Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthereformedschemeisvalid．Itprovideshardwareandsoftwarebaseforfuth— erautomatizationandintellentizationoftheexcavator． Keywords：Excavatorrobot；Electro—hydraulicproportionalcontrol；CCD；Imageprocess；Kineticcontrol 对液压挖掘机进行机器人化改造 ，可 以提升挖 电液 比例控制系统，可通过电磁阀方便地在手动和 自 掘机的自动化、智能化水平 ，降低操作者的劳动强 动工作状态间切换。动臂、斗杆、铲斗可以单独动 度，提高挖掘机的作业精度和效率。小松 PC02液 作，也可以互相配合，实现复合动作。通过控制动 压挖掘机是一种小型全液压挖掘机 ，作者 以此为