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采掘机器人的规划级控制技术研究 被引量:8
1
作者 冯培恩 孙守迁 +1 位作者 杨毅 齐中伟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第1期33-39,共7页
本文以反铲作业为对象,研究了采掘机器人的任务规划、路径规划和轨迹规划.在自行设计研制的一台试验样机上实现了整个作业循环过程、预设路径和力监控挖掘过程的局部自主式规划级控制,并开发了一个三维动态仿真软件作为检验规划级控... 本文以反铲作业为对象,研究了采掘机器人的任务规划、路径规划和轨迹规划.在自行设计研制的一台试验样机上实现了整个作业循环过程、预设路径和力监控挖掘过程的局部自主式规划级控制,并开发了一个三维动态仿真软件作为检验规划级控制理论的辅助手段. 展开更多
关键词 采掘机器人 规划级控制 路径规划 机器人
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基于时间基准的挖掘机器人轨迹规划方法 被引量:4
2
作者 张春华 唐迎佳 +1 位作者 杨帆 康林 《兵工自动化》 2013年第9期80-83,共4页
为实现高精度、平稳的轨迹规划和跟踪,设计一种基于时间基准的挖掘机器人轨迹规划方法。在分析液压挖掘机器人自主作业控制特点的基础上,以梯形速度控制和S形速度控制2种方法实现了位置、速度和加速度的变化连续,在此基础上实现了只需... 为实现高精度、平稳的轨迹规划和跟踪,设计一种基于时间基准的挖掘机器人轨迹规划方法。在分析液压挖掘机器人自主作业控制特点的基础上,以梯形速度控制和S形速度控制2种方法实现了位置、速度和加速度的变化连续,在此基础上实现了只需要检测关节位置而不需要检测关节角速度的目的。仿真分析结果表明:该控制策略能够实现挖掘过程中的高精度平稳控制,减少液压系统的冲击和振动,达到预期效果。 展开更多
关键词 挖掘机器人 轨迹规划 加减速控制 插补
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挖掘机器人液压系统选型与改进设计
3
作者 张栋 孙渊 +1 位作者 汪烨 吴婷 《煤矿机械》 北大核心 2010年第4期161-162,共2页
介绍了挖掘机器人液压系统回路的主要组成及ALP75型多路阀液压系统的主要特点,并根据应用的需要,对系统进行了改进设计。实际应用表明,选型合理,通过对系统的改进,满足了主机的作业性能要求。
关键词 挖掘机器人 液压系统 多路阀 改进设计
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挖掘机器人自动控制系统设计
4
作者 李新刚 《机械工程与自动化》 2004年第5期26-28,共3页
介绍了实现挖掘机器人轨迹控制和工作循环自动/半自动作业的一种方案,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。
关键词 挖掘机器人 自动控制系统 设计
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液压挖掘机自主挖掘系统规划级技术研究 被引量:1
5
作者 贺继林 宋军 赵喻明 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期921-927,共7页
以完善挖掘机器人自主挖掘控制系统规划级对各关节运动规划的能力为目标,提出了一种基于规则的规划级设计方案,通过智能启发式搜索方法搜索挖掘关键点以完成设定挖掘任务的分解,使得整体搜索时间小于20 s,搜索速度快且精度较高;采用基... 以完善挖掘机器人自主挖掘控制系统规划级对各关节运动规划的能力为目标,提出了一种基于规则的规划级设计方案,通过智能启发式搜索方法搜索挖掘关键点以完成设定挖掘任务的分解,使得整体搜索时间小于20 s,搜索速度快且精度较高;采用基于多目标的角度最优方法解决挖掘路径点的最优插值问题,分析结果表明该算法对于动臂及斗杆的运动优化较为明显,其对应驱动液压缸的运动行程平均减少了73 mm和131 mm;采用基于动态时间最优算法完成整个过程中各关节的轨迹规划问题,并生成整个过程中各关节对应的最优运动序列。仿真分析结果表明,该方案可以有效完成设定任务的整体规划,并大幅减少挖掘过程中液压系统的冲击和振动以及驱动液压缸的运动幅度,使得挖掘机器人工作装置运动更为平稳并具有节能性。 展开更多
关键词 液压挖掘机器人 自主挖掘 规划级 任务分解 路径规划 轨迹规划 最优算法
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智能挖掘机器人控制系统的研究 被引量:7
6
作者 文怀兴 刘晓红 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第10期157-159,共3页
智能化挖掘机器人适合于在复杂的环境中工作,其目标是在无需对环境做任何规定和改变的条件下,利用双目立体视觉系统识别作业对象物和对工作环境的实时监控,自主地做出各种决策,有目的地移动和完成相应任务,实现在无人驾驶情况下的自主... 智能化挖掘机器人适合于在复杂的环境中工作,其目标是在无需对环境做任何规定和改变的条件下,利用双目立体视觉系统识别作业对象物和对工作环境的实时监控,自主地做出各种决策,有目的地移动和完成相应任务,实现在无人驾驶情况下的自主作业。 展开更多
关键词 挖掘机器人 双目立体视觉 控制系统
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挖掘机器人作业过程中局部自主避障控制 被引量:3
7
作者 杨毅 冯培恩 高宇 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期655-661,共7页
研究了挖掘机器人如何探测和处置力与几何障碍,阐述了挖掘机器人的避障方法.在事先规划机器人挖掘和运土路径时,不考虑意外出现的障碍物;而在挖掘过程中,模糊局部自主控制器将油缸压力、压力变化和位移信息作为模糊控制规则的输入... 研究了挖掘机器人如何探测和处置力与几何障碍,阐述了挖掘机器人的避障方法.在事先规划机器人挖掘和运土路径时,不考虑意外出现的障碍物;而在挖掘过程中,模糊局部自主控制器将油缸压力、压力变化和位移信息作为模糊控制规则的输入量,产生处理力障碍的控制信号.在运土过程中,通过构造几何障碍物前的“虚拟阻力区”和采用阻抗控制,实现障碍的自主回避.实验表明所提出的方法是可行的. 展开更多
关键词 挖掘机器人 虚拟阻力 作业过程 避障控制
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基于双目视觉识别技术的智能挖掘机器人研究 被引量:6
8
作者 文怀兴 张鑫 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第2期186-188,共3页
为能够在无人驾驶情况下完成各项复杂作业任务,设计和研究具有双目立体视觉系统的智能挖掘机器人。该挖掘机器人可实时捕获机身周围的图像信息、求取对象物特征点的立体坐标,并根据计算结果自行规划并控制执行单元完成作业任务。通过实... 为能够在无人驾驶情况下完成各项复杂作业任务,设计和研究具有双目立体视觉系统的智能挖掘机器人。该挖掘机器人可实时捕获机身周围的图像信息、求取对象物特征点的立体坐标,并根据计算结果自行规划并控制执行单元完成作业任务。通过实验验证,该挖掘机器人满足现场作业的精度要求和环境要求,可有效提高作业质量,减轻劳动强度,提高生产效率。为工程机械的自动化、智能化提供了新的解决方案,具有重要的社会经济效益。 展开更多
关键词 挖掘机器人 双目视觉识别 摄像机标定 特征匹配 智能控制
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基于长短期记忆网络的挖掘机器人视觉跟踪系统设计 被引量:6
9
作者 丁盼 庞晓平 陈进 《机械制造与自动化》 2019年第4期145-148,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 长短期记忆网络 视觉跟踪 时间序列 挖掘机器人
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矿用大型挖掘机器人轨迹规划与控制 被引量:1
10
作者 桑子文 丁海港 +3 位作者 李志鹏 史继江 孟德远 杨程程 《液压与气动》 北大核心 2023年第6期109-115,共7页
为提高矿用大型液压挖掘机的自动化水平,适应挖掘工况,设计了一种基于倾角传感器检测反馈的轨迹规划与控制系统。对目标挖掘机D-H建模,确定了其运动学正解及位姿表示;提出了一种适应性运动学逆解方法,提高了轨迹规划的柔性;建立了关节空... 为提高矿用大型液压挖掘机的自动化水平,适应挖掘工况,设计了一种基于倾角传感器检测反馈的轨迹规划与控制系统。对目标挖掘机D-H建模,确定了其运动学正解及位姿表示;提出了一种适应性运动学逆解方法,提高了轨迹规划的柔性;建立了关节空间-驱动空间-检测空间的转换关系;对常见的挖掘卸料工况进行了轨迹规划,得到了液压执行器的位移目标曲线;通过上位机输出控制信号,控制比例多路阀开口,实现了执行器位置伺服。以95 t大型矿用挖掘机为试验对象,进行了挖掘轨迹规划与控制试验。试验结果表明,通过轨迹规划得到的各执行器目标曲线平滑连续,多执行器动作协调且铲斗位置精度较高,初步实现了自主挖掘作业。 展开更多
关键词 挖掘机器人 轨迹规划 轨迹控制 倾角
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挖掘机器人柴油机油门控制系统 被引量:3
11
作者 高宇 冯培恩 高峰 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期33-35,共3页
自行设计和研制了一种挖掘机器人柴油机油门电子控制系统 ,能实现柴油机三种工作模式选择和自动怠速功能。并在系统软件设计和硬件设计两方面采取措施 ,提高系统的可靠性。使用结果表明 。
关键词 挖掘机器人 柴油机 控制器
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仿生挖掘机器人结构及运动特性研究
12
作者 马小英 杜伊健 闫玉涛 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第7期54-61,共8页
为了更好地完成仿生鼹鼠挖掘机器人地下挖掘工作,文中对挖掘过程的运动轨迹进行了分析,提出了一种由曲柄滑块机构与曲柄摇杆机构组合构成的挖掘机构。为分析挖掘机构中不同长度的曲柄摇杆机构连杆对机构运动状态的影响,采用动力学软件AD... 为了更好地完成仿生鼹鼠挖掘机器人地下挖掘工作,文中对挖掘过程的运动轨迹进行了分析,提出了一种由曲柄滑块机构与曲柄摇杆机构组合构成的挖掘机构。为分析挖掘机构中不同长度的曲柄摇杆机构连杆对机构运动状态的影响,采用动力学软件ADAMS分析了一个运动周期内挖掘机构的运动特性随时间变化的运动规律,并采用双摇杆机构进行对照,确定了选用曲柄摇杆机构的优越性,选取了构成挖掘机构的最优长度组,并确定了曲柄滑块机构对曲柄摇杆机构的运动影响。结果表明:构成曲柄摇杆机构的连杆长度组合为80 mm与46 mm时,挖掘机构的工作范围更合理,运动过程中各个阶段的速度、加速度变化趋势更平稳,并且能够满足机构的设计要求,该机构能够为挖掘机器人研究提供理论支撑。 展开更多
关键词 挖掘机器人 曲柄摇杆机构 轨迹分析 运动学分析
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自主挖掘机器人控制系统设计 被引量:2
13
作者 张鑫 文怀兴 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第4期199-201,共3页
挖掘机具备自动识别作业对象物,自行规划并控制执行单元完成作业任务的能力。通过实验验证,该自主挖掘机器人控制系统满足现场作业精度要求,可有效提高作业质量,减轻劳动强度,提高生产效率,为工程机械的智能化发展提供了有益的参考,具... 挖掘机具备自动识别作业对象物,自行规划并控制执行单元完成作业任务的能力。通过实验验证,该自主挖掘机器人控制系统满足现场作业精度要求,可有效提高作业质量,减轻劳动强度,提高生产效率,为工程机械的智能化发展提供了有益的参考,具有重要的社会经济效益。 展开更多
关键词 挖掘机器人 双目视觉识别 分布式控制系统 轨迹跟踪
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挖掘机器人控制系统CAN总线接口 被引量:3
14
作者 周波 胡骁 周辉 《武汉科技大学学报》 CAS 2002年第3期288-292,共5页
根据挖掘机器人控制系统的设计特点 ,采用基于CAN总线通信的多控制主体结构方案 。
关键词 控制系统 CAN总线 挖掘机器人 多主体控制系统 多智能主体结构 接口设计
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挖掘机器人的模型与自适应模糊滑模控制 被引量:3
15
作者 刘阔 刘杰 +1 位作者 杨克石 郭大猛 《中国工程机械学报》 2009年第1期1-6,共6页
为实现挖掘机器人的自动挖掘,在挖掘机器人的轨迹规划器给出铲斗期望运动轨迹的情况下,需要挖掘机器人的控制系统能够控制其工作装置实现对给定轨迹的准确跟踪.利用拉格朗日方法建立了挖掘机器人工作装置的三自由度动力学方程,设计了自... 为实现挖掘机器人的自动挖掘,在挖掘机器人的轨迹规划器给出铲斗期望运动轨迹的情况下,需要挖掘机器人的控制系统能够控制其工作装置实现对给定轨迹的准确跟踪.利用拉格朗日方法建立了挖掘机器人工作装置的三自由度动力学方程,设计了自适应模糊滑模变结构控制器.利用模糊控制动态调节切换增益,将滑模控制的切换项转化为连续的模糊系统,增强了控制系统对挖掘机器人工作装置不确定性和外界干扰的鲁棒性,削弱了滑模控制的抖振现象,并且有较强的自适应跟踪能力.利用MATLAB7.4/Simulink工具箱对所设计的控制器进行了仿真,给出了自适应模糊滑模控制的跟踪性能及误差. 展开更多
关键词 挖掘机器人 动力学 滑模控制 模糊控制
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具有无线通讯功能的挖掘机器人的设计与实现 被引量:3
16
作者 刘晓红 文怀兴 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第4期941-942,946,共3页
介绍了具有无线通讯、智能寻径等功能的挖掘机器人的设计与制作;该挖掘机器人以玩具小车为车体,直流电机及其控制电路为整个系统的驱动部分,采用上、下位机分级控制模式作为挖掘机器人智能控制系统的组成方式,利用PTR2000实现上位机和... 介绍了具有无线通讯、智能寻径等功能的挖掘机器人的设计与制作;该挖掘机器人以玩具小车为车体,直流电机及其控制电路为整个系统的驱动部分,采用上、下位机分级控制模式作为挖掘机器人智能控制系统的组成方式,利用PTR2000实现上位机和单片机之间的无线数据传输,并加以多种传感器以实现挖掘机器人的智能寻径与自主挖掘等功能;测试结果表明,在该控制系统下,挖掘机器人工作准确可靠,该系统可作为智能机器人进一步研究的平台。 展开更多
关键词 无线通讯 挖掘机器人 控制系统
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Design of an Intelligent Robotic Excavator Based on Binocular Visual Recognition Technique 被引量:1
17
作者 ZHANG Xin LIU Jing WEN Huai-xing 《International Journal of Plant Engineering and Management》 2009年第1期48-51,共4页
Research on intelligent and robotic excavator has become a focus both at home and abroad, and this type of excavator becomes more and more important in application. In this paper, we developed a control system which c... Research on intelligent and robotic excavator has become a focus both at home and abroad, and this type of excavator becomes more and more important in application. In this paper, we developed a control system which can make the intelligent robotic excavator perform excavating operation autonomously. It can recognize the excavating targets by itself, program the operation automatically based on the original parameter, and finish all the tasks. Experimental results indicate the validity in real-time performance and precision of the control system. The intelligent robotic excavator can remarkably ease the labor intensity and enhance the working efficiency. 展开更多
关键词 excavating robot binocular visual recognition distributed control system trajectory tracing
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挖掘机器人轨迹的模糊CMAC神经网络控制 被引量:1
18
作者 戴群亮 贾培发 王家廞 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期377-380,共4页
在对挖掘机器人工作装置动力学分析的基础上,为克服多变量、强耦合及负载扰动对轨迹控制系统的影响,提出了模糊CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法,使神经网络逼近挖掘机器人工作装置逆动力学模型,很好地解决了轨迹控制的问题。利... 在对挖掘机器人工作装置动力学分析的基础上,为克服多变量、强耦合及负载扰动对轨迹控制系统的影响,提出了模糊CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法,使神经网络逼近挖掘机器人工作装置逆动力学模型,很好地解决了轨迹控制的问题。利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该控制方法具有较高的控制精度和鲁棒性,满足挖掘机器人轨迹控制的要求。 展开更多
关键词 挖掘机器人 模糊CMAC神经网络 轨迹控制
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挖掘机器人控制实验研究
19
作者 文怀兴 刘晓红 《陕西科技大学学报(自然科学版)》 2010年第1期84-87,共4页
在无人操作情况下进行了挖掘机器人的控制系统实验.采用双目立体视觉技术,经过数据处理和相应的算法计算出对象物的体积、相对位置,并根据计算结果由上位机进行轨迹规划和远程监控,下位机驱动行走运动机构完成指定的挖掘任务,从而实现... 在无人操作情况下进行了挖掘机器人的控制系统实验.采用双目立体视觉技术,经过数据处理和相应的算法计算出对象物的体积、相对位置,并根据计算结果由上位机进行轨迹规划和远程监控,下位机驱动行走运动机构完成指定的挖掘任务,从而实现了挖掘机的智能化.此外,通过模型实验验证了该挖掘机器人控制系统的可行性及控制精度等问题,基本实现了预期的挖掘机器人智能控制方案. 展开更多
关键词 挖掘机器人 双目立体视觉 实验研究
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挖掘机器人仿真模型及其驱动引擎的设计
20
作者 高宇 冯培恩 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第12期230-232,共3页
以挖掘机器人为例,研究了仿真模型的建立手段及其驱动方法,提出并实现了一种模型快速建立方法和能通用于同类机械的驱动引擎的设计方法,在此基础上设计了一个完备的挖掘机仿真显示类,通过对本类的继承,应用程序具备各种液压挖掘机的三... 以挖掘机器人为例,研究了仿真模型的建立手段及其驱动方法,提出并实现了一种模型快速建立方法和能通用于同类机械的驱动引擎的设计方法,在此基础上设计了一个完备的挖掘机仿真显示类,通过对本类的继承,应用程序具备各种液压挖掘机的三维仿真驱动和显示功能。 展开更多
关键词 挖掘机 三维仿真 模型驱动
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