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1、目錄目錄1一、選題的目的和意義：2二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（文獻(xiàn)綜述）22.1挖掘機(jī)的機(jī)器人化22.2遙控挖掘機(jī)的研究32.3挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究32.4振動(dòng)挖掘機(jī)理研究3三、市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r（市場(chǎng)分析）33.1挖掘機(jī)的多功能化33.2挖掘機(jī)的智能化33.3挖掘機(jī)的實(shí)用型設(shè)計(jì)3四、選題研究的內(nèi)容：3五、選題研究的技術(shù)路線(xiàn)、研究方法和要解決的主要問(wèn)題：3六、研究工作進(jìn)度：3七、參考文獻(xiàn)：39一、選題的目的和意義：挖掘機(jī)械是一種集土方挖掘、裝載、平整、拆除、搶險(xiǎn)等作業(yè)的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)土石方工程施工、民用建筑、
2、道路建設(shè)和市政工程場(chǎng)所。近年來(lái)伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)挖掘機(jī)提出了強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，我國(guó)挖掘機(jī)械的產(chǎn)銷(xiāo)量每年均有15%~30%的爆炸式增長(zhǎng)，2011年更是達(dá)到了70%，另一方面，挖掘機(jī)作為技術(shù)復(fù)雜的終端機(jī)械產(chǎn)品，其開(kāi)發(fā)和制造涉及機(jī)械、液壓傳動(dòng)、冶金、石油化工、電氣等眾多行業(yè)，已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)集群。因此，大力開(kāi)展對(duì)液壓挖掘機(jī)的研究和探索，對(duì)于提升國(guó)家整體工業(yè)水平和加速?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大的促進(jìn)意義。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（文獻(xiàn)綜述）2.1挖掘機(jī)的機(jī)器人化為延伸人類(lèi)在復(fù)雜、惡劣、危
3、險(xiǎn)環(huán)境中的作業(yè)，世界各國(guó)對(duì)機(jī)器人化挖掘機(jī)的研發(fā)工作非常重視，國(guó)外在這方面研究比較早，較為典型的有：①CarnegieMellon大學(xué)的自主裝載系統(tǒng)(Au—tonomousLoadingSystem，ALS)t'Jt~ALS系統(tǒng)使用兩個(gè)激光掃描測(cè)距儀，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行確認(rèn)和準(zhǔn)確定位、觀測(cè)土壤表面情況、識(shí)別障礙物等。該系統(tǒng)還提出一種用于實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃和執(zhí)行復(fù)雜挖掘機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的參數(shù)化控制方法。相同情況下，普通挖掘機(jī)熟練的操作手裝滿(mǎn)一卡車(chē)需要120S，而使用該系統(tǒng)也不超過(guò)150S，完成一個(gè)裝載循環(huán)的時(shí)間小于1min，與熟
4、練的操作手的操作速度基本相當(dāng)。因此該系統(tǒng)能滿(mǎn)足連續(xù)重復(fù)挖掘裝載的工況要求。關(guān)于該系統(tǒng)的具體說(shuō)明見(jiàn)于下面兩篇論文：PeyretF，JuraszJ．TheCompu~rIntegratedRoadConstructionpmject[J]．AutomationinConstruction，2000(9)SinghS，CannonH_Multi-ResolutionPlanningforEarthmoving．ProceedingsInternationalConferenceonRoboticsandAuto
5、mation[C]．Leuven，Belgium，1998②國(guó)內(nèi)機(jī)器人化挖掘機(jī)的研究國(guó)內(nèi)在這方面研究相對(duì)較遲，浙江大學(xué)馮培恩教授從上世紀(jì)809年代開(kāi)始率先著手研究挖掘機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)，首先實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)器人作業(yè)過(guò)程的分級(jí)規(guī)劃和局部自主控制圈。但是他們?cè)谌蝿?wù)規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒(méi)有提出顯著的實(shí)現(xiàn)方案。20世紀(jì)末由戴炬負(fù)責(zé)的863計(jì)劃項(xiàng)目“挖掘機(jī)器人工作裝置控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)”，以挖掘臂軌跡和工作循環(huán)的自動(dòng)／半自動(dòng)控制為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)研制相應(yīng)的控制裝置，安裝在挖掘機(jī)上形成挖掘機(jī)器人產(chǎn)品，研制出臺(tái)挖掘機(jī)器人功
6、能樣機(jī)。湖南山河智能機(jī)械股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)山河智能)研究的機(jī)電一體化挖掘機(jī)，具有激光高程定位、圖形導(dǎo)引、自動(dòng)軌跡控制阿(水平挖掘、坡度挖掘、挖掘深度控制)等功能，將挖掘機(jī)的自動(dòng)化研究推向?qū)嵱没?，?005年上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)與2006年巴黎INTERMAT展覽會(huì)上贏得觀眾青睞。具體成果見(jiàn)于以下兩篇論文：張強(qiáng)．挖掘機(jī)器人規(guī)劃控制方法與技術(shù)的研究．杭州：浙江大學(xué)，2002．張大慶，何清華，郝鵬，等．液壓挖掘機(jī)鏟斗軌跡跟蹤控制【J】．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2005(5)．2.2遙控挖掘機(jī)的研究世界各國(guó)對(duì)用
7、于各種場(chǎng)合機(jī)器人遙控系統(tǒng)的研發(fā)工作都非常重視，并取得了大量遙控機(jī)器人的研究成果。上世紀(jì)80年代初，美國(guó)KraftTeleRobtics公司和JohnDeere公司等都相繼成功開(kāi)發(fā)出遙控挖掘機(jī)。其中，比較典型的是JohnDeere公司的690CR型遙控液壓挖掘機(jī)，該機(jī)無(wú)線(xiàn)遙控作業(yè)范圍達(dá)1525m，也可以用同軸電纜在305m的范圍內(nèi)完成作業(yè)?？刂婆_(tái)包括圖像／聲音接收器，以及為處理輸入信號(hào)所需要的譯碼裝置，這類(lèi)挖掘機(jī)遙控系統(tǒng)可以對(duì)被控車(chē)輛的工作狀態(tài)借助攝像機(jī)，將有關(guān)圖像傳遞給操作者。但事實(shí)上由于工程車(chē)輛工作現(xiàn)場(chǎng)
8、環(huán)境惡劣，灰塵量大，攝像頭容易被遮擋，故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)的信息卻未能真正反饋給操縱人員，從而影響了正常工作效果。1983年3月，日本小松制作所以PC200—2型液壓挖掘機(jī)為基本機(jī)型進(jìn)行遙控挖掘機(jī)研制，實(shí)現(xiàn)了各工作裝置的微動(dòng)控制和復(fù)合動(dòng)作的無(wú)線(xiàn)電操縱。改裝成功后的PC200R-2型挖掘機(jī)可以進(jìn)入惡劣環(huán)境、救災(zāi)工程等危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)并利用無(wú)線(xiàn)遙控操作進(jìn)行作業(yè)。該系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊，出現(xiàn)較大意外負(fù)載的情況不能及時(shí)被遙控操作者所發(fā)現(xiàn)，采用
