一、挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制（论文文献综述）
冯浩,殷晨波,曹东辉,俞宏福[1]（2021）在《挖掘机器人伺服系统神经网络滑模控制》文中研究说明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%。
崔飞翔[2]（2021）在《挖掘机器人自动控制系统的设计与实现》文中认为目前,液压挖掘机已经成为基建工程和抢险救灾中最重要机械装备之一。由于作业环境恶劣、工作强度高且时常伴有危险,对液压挖掘机范围有着诸多限制。为了提高挖掘机的作业能力和作业效率,智能化已经成为挖掘机发展的大趋势,而实现挖掘机的自动控制是挖掘机智能化最为基本的条件。为了建立一个智能挖掘机器人研究平台以便于开展挖掘机智能化的相关研究,本文以立派PC1012小型液压挖掘机为研究对象,对其液压系统进行改造,设计了小型挖掘机的控制系统,实现了挖掘机的自动控制,并对挖掘轨迹跟踪进行了试验验证。本文的研究内容主要有以下几点:首先,为了实现挖掘机的自动控制,在分析研究智能挖掘机器人研究平台的结构组成和功能要求的基础上,设计了挖掘机器液压系统的改造方案,完成了挖掘机液压系统的改造。然后,根据智能挖掘机器人研究平台的需求,制定了挖掘机器人自动控制系统的设计方案,绘制了控制系统原理图,完成了控制系统的软硬件设计,建立了挖掘机器人自动控制系统。最后,建立挖掘机器人控制系统数学模型,完成PID控制器的设计及其参数的整定,并在此基础上进行了挖掘机的挖掘轨迹跟踪试验。试验结果验证了挖掘机器人研究平台的有效性,为进一步开展挖掘机智能化领域相关科学与技术的研究奠定了基础。
于航[3]（2020）在《智能挖掘机器人任务与运动规划方法研究》文中研究表明能够自主理解任务,结合环境信息实现对任务和自身运动的规划是智能挖掘机器人实现自主作业的前提。本文以三一集团智能挖掘机器人项目为背景,主要研究智能挖掘机器人任务规划和运动规划问题。本文的主要工作如下。首先建立了空间坐标系并给出坐标系之间的转换关系;建立了智能挖掘机器人机体与工作装置的运动学模型,给出任务规划与运动规划的问题描述;设计了任务层与执行层架构。其次,对任务层的规划问题进行了研究。将任务层的规划问题分解为挖掘任务点的规划问题及智能挖掘机器人工作装置挖掘任务工作路径的规划问题,针对前者给出了基于兴趣点地图和图论的挖掘任务点规划算法;针对后者分析了工作装置的工作空间,给出了挖掘动作的关键节点位置序列。然后,对执行层的规划问题进行了研究。将执行层的规划问题分解为工作装置的运动规划问题和挖掘机器人行走轨迹规划问题,针对前者设计了基于RRT*的路径规划算法和基于五次多项式和二次规划的路径平滑算法;针对后者设计了基于Hybrid A*的路径规划算法、基于梯度下降的路径平滑算法、基于Frenet坐标系的重规划和轨迹生成算法。最后,给出整体算法的框架设计,搭建了智能机器人自主挖掘任务的仿真平台对算法进行测试,通过仿真结果说明了本文所提出的算法的可行性和有效性。
朱平平[4]（2020）在《基于模糊PID的核环境机器人电液比例位置控制系统设计研究》文中指出随着电液比例技术不断地发展,电液比例技术在工程机械领域得到了广泛的应用。电液比例技术实现了工程机械的远程操作与自动化,促进工程机械向机器人化迈进,拓宽了工程机械的应用领域。而电液比例系统的控制是保证工程机械实现机器人化的关键。现在许多工程机械将传统的液压系统进行了电液比例技术的改造。本文以课题组研制的核环境机器人为研究对象,该机器人的液压系统在不改变原液压操作系统的基础上经过了电液比例技术改造。为了实现核环境机器人远程自动换装技术的轨迹跟踪部分,对机器人的电液比例位置控制系统进行研究,针对电液比例位置控制系统存在的时变性、强非线性等问题,引入模糊PID控制算法,并利用AMESim与MATLAB进行联合仿真,结果表明核环境机器人斗杆运动轨迹得到了精确的跟踪。具体的研究工作如下:1.设计了核环境机器人电液比例改造技术方案,完成用电信号控制核环境机器人。从核环境机器人工作装置的单关节出发,以斗杆的电液比例位置控制系统为例,选取并设计了该控制系统所需的软硬件,以EPEC2024控制器为主要硬件控制平台,使用LabVIEW软件编写了核环境机器人主控制程序,实现核环境机器人的计算机操作控制,为后续研究奠定基础。2.分析了核环境机器人电液比例位置控制系统的组成与工作原理,建立了简化的斗杆电液比例位置控制系统的数学模型,同时应用AMESim软件建立了该控制系统的物理仿真模型,并对数学模型及物理模型进行了相应的仿真研究分析。3.针对核环境机器人位置跟踪中存在误差较大的问题,在MATLAB中设计了适用于核环境机器人的模糊PID控制算法。通过AMESim/MATLAB联合仿真技术展开仿真研究,仿真结果表明:与常规PID控制相比,模糊PID控制的运动轨迹跟踪性能更佳。4.为了检验以上电液比例位置控制系统的理论研究及搭建的软硬件平台的正确性,在LabVIEW软件上开发了基于核环境机器人的电液比例位置系统的PID控制算法并开展实验研究,实验表明核环境机器人电液比例位置控制系统设计的合理性以及控制算法的有效性,满足核环境机器人电液比例位置控制系统的轨迹跟踪控制要求。
张杰[5]（2020）在《挖掘机器人轨迹跟踪电液伺服控制策略研究》文中研究指明液压挖掘机器人是集机械、液压、电气、信息等的多领域一体化技术产品,相比传统的液压挖掘机,挖掘机器人是综合多领域的高新技术,不仅可以节约人力成本,提升工作效率,同时以更高质量地完成作业。液压挖掘机器人的电液伺服控制系统是挖掘机器人的关键部分。本文主要研究的是液压挖掘机器人轨迹跟踪的电液伺服控制策略,为此进行了液压挖掘机器人工作装置运动学分析和液压系统数学建模、基于滑模变结构的单液压缸跟踪误差控制器和基于PID的多液压缸同步误差控制器设计、基于负载预测的抗流量饱和控制器设计。进行了基于AMESim和Simulink联合仿真实验,以及搭建了挖掘机器人试验台并完成了挖掘机器人水平直线运动和无规律运动轨迹跟踪控制实验研究。本文主要进行了如下研究:1.对挖掘机器人的工作装置进行了运动学分析,并对工作装置的关节空间变量和驱动空间变量的相互转换关系进行了求解。并对挖掘机器人液压系统的液压元件运动特性进行分析和数学建模。2.对挖掘机器人轨迹跟踪的电液伺服控制略进行了总体设计,包含基于滑模变结构的单缸跟踪误差控制器设计、基于PID控制方法的同步误差控制器设计,有效抑制了单关节的运动误差对了多关节最终复合运动的影响。以及对于流量饱和现象设计抗流量饱和控制策略,有效解决了挖掘机器人运动中的流量饱和问题。3.对挖掘机器人进行了基于AMESim和Simulink的联合仿真模型搭建,并对挖掘机器人有无同步控制器分别进行轨迹跟踪仿真实验以及当出现流量饱和现象时,有无抗流量饱和控制器分别进行了轨迹跟踪仿真实验,结果显示同步控制器和抗流量饱和控制器能够提高挖掘机器人轨迹跟踪的控制精度。4.对挖掘机器人的实验平台进行了设计,以小型挖掘机为基础载体搭建了挖掘机器人的实验平台,进行了挖掘机器人水平直线轨迹和随机轨迹进行了跟踪实验,验证设计的电液伺服控制策略的有效性和可行性。
杨振宇[6]（2020）在《基于NURBS曲线的挖掘机器人轨迹规划方法研究》文中提出作为用途最为广泛的工程机械之一,挖掘机在各工程领域起到的作用越来越重要。随着科技的进步,人们对其经济性、节能环保性、安全性以及工作的精准性等各方面的要求也越来越高,于是液压挖掘机不断地向着智能化、机器人化的方向发展。而在智能化的挖掘机器人研究中,决定其实际工作能力的关键是其规划和控制技术。本文基于NURBS曲线,对挖掘机器人轨迹规划方法进行研究,主要工作内容如下:1.采用D-H法对挖掘机器人的工作装置进行运动学建模,对其位置级的正、逆运动学方程进行推导,实现关节空间变量和铲斗位姿空间变量之间的转换。为轨迹规划建立基础,从几何的角度描述挖掘机器人工作装置的运动规律及各杆件之间运动关系。2.对NURBS曲线进行深入研究,递推5次NURBS曲线的基函数表达式,并引入其始末端点的一、二阶导矢,提出一种在已知必须经过的一组数据点的前提下,采用矩阵方程求解5次NURBS曲线全部控制顶点的方法。为本文提出的两种基于NURBS曲线的轨迹规划方法提供数学基础。3.针对对铲斗齿尖轮廓无精度要求的一般挖掘工况,基于NURBS曲线,本文提出一种保证各关节经过一组预设点的多节点轨迹规划新方法。该方法中,各关节位置的插值采用5次NURBS曲线,并创新性地采用复合形法对其节点矢量进行智能优化,使得规划出的轨迹曲线时间最优。4.针对要求铲斗齿尖按照特定轮廓运动的工况,本文基于NURBS曲线提出一种连续轨迹规划方法。通过仿真试验,验证本文所提出的两方法的可行性和有效性。各关节在执行任务时,各运动学参数均在物理约束的限制范围内,其运动在快速平稳的同时,满足不同种类工况的相对应要求。5.对课题组的小型液压挖掘机进行改装优化,进行上位机软件平台设计,在上位机上实现轨迹规划、信息传递、实时监控和结果分析功能。使之成为集机电和液压为一体的信息化试验平台。在对本文提出的两种轨迹规划方法分别进行实验验证的同时,也验证了试验台的自身功能。
俞晓莲[7]（2020）在《三节臂挖掘机铲斗运动轨迹控制研究》文中进行了进一步梳理三节臂挖掘机作为小众挖掘机,在实际生产应用中的占比很小,但其适应多种恶劣的施工环境的特点,仍值得对其深入研究。本文设计出一款三节臂挖掘机,以三节臂挖掘机为研究对象,对其电液伺服控制系统展开研究,实现三节臂挖掘机运动轨迹的跟踪控制。本文首先对三节臂挖掘机进行设计,以15T挖掘机为原型,完成三节臂挖掘机工作装置部分的结构设计,并利用虚拟样机技术建立三节臂挖掘机的三维模型;同时为了实现三节臂挖掘机的自动控制,将三节臂挖掘机工作装置液压系统设计成电液伺服系统。其次,基于三节臂挖掘机虚拟样机原型,对其进行运动学和动力学建模、分析及仿真,可分别得到铲斗齿尖的具体位置姿态与关节角度的关系、液压缸长度及关节角度的相互转换关系、以及各关节铰接点的受力关系,同时与15T挖掘机进行仿真结果对比,更进一步显示出三节臂挖掘机在挖掘工作范围上的优越性。最后,为实现对三节臂挖掘机的运动轨迹控制,并确保运动轨迹跟踪的精确性和稳定性,分别采用传统PID控制算法、常规滑模控制算法、反馈线性化滑模控制算法和非奇异终端滑模控制算法,并分析及对比四种控制方法对三节臂挖掘的运动轨迹跟踪控制的效果。仿真结果表明,本文中PID控制和常规滑模控制的跟踪轨迹误差偏大;反馈线性化滑模控制和非奇异终端滑模控制,明显地提高了控制系统的运动轨迹跟踪效果。
彭学举[8]（2019）在《电液机器人多目标轨迹优化与控制策略研究》文中进行了进一步梳理随着经济的蓬勃发展,机器人已成为推动产业结构发展的重点领域之一,以电液机器人为核心的重载机器人在建筑、采矿,搬运等领域具有电动机器人无法替代的优势,因此电液机器人未来的发展空间巨大,针对电液机器人的研究更应加大投入。本文以自研的六自由度电液机器人为对象,围绕关节轨迹的多目标优化和液压驱动系统控制算法等基础性工作开展研究。首先,详细阐述电液机器人的机械结构,在正向运动学研究的基础上,且鉴于B样条曲线的局部可控性,采用五次B样条曲线对电液机器人在其关节空间进行轨迹规划;在运动学约束条件下,提出时间、能量和冲击三个目标函数,采用非支配邻域的免疫遗传多目标优化算法对关节轨迹进行优化,最终得到分布均匀的Pareto-前端,电液机器人的优化后的关节速度、加速度曲线较为平滑。其次,根据电液机器人的液压驱动系统原理,推导该系统的数学模型,利用Simulink软件建立单关节液压驱动系统的仿真模型;以优化后的关节轨迹为理想输入,并应用MATLAB中的模糊工具箱设计该系统的模糊PID控制器;仿真结果表明模糊PID算法对电液机器人的液压系统控制效果较好;根据后续实验平台所具有的条件,得到该控制系统下的仿真流量输出曲线。最后,搭建电液机器人实验平台,检测不同负载情况下电液机器人液压系统中流量变化,并将流量数据进行拟合,与仿真得到的流量数据进行对比分析,实验结果表明,实验数据曲线与仿真数据曲线的趋势基本一样,进一步分析可知,电液机器人关节的速度曲线连续,冲击较小。
张良壮[9]（2019）在《智能挖掘机器人轨迹规划与任务决策研究》文中研究说明挖掘机作为功能最典型、结构最复杂、用途最广泛的工程机械之一,其在基础工程建设、抢险救灾等任务中发挥着不可替代的作用。为应对精度、效率等方面越来越高的作业要求,适应危险、恶劣的作业环境,智能化、自主化已成为挖掘机未来的主要发展趋势。智能控制系统、工作装置轨迹规划与作业任务的规划决策是挖掘机实现自主作业的基础。本文以挖掘机器人的规划控制为研究重点。首先设计智能控制系统与改装方案,并设计实现无线转有线数据交互的通信链路。然后建立工作装置运动学模型,分析描绘其作业范围,并在笛卡尔空间与关节空间研究挖掘作业的轨迹规划方法。搭建挖掘机器人三维可视化仿真系统,通过软件框架与控制程序实现仿真模型的规划控制与状态监测,并通过模拟实验论证仿真系统与控制程序的可行性。最后,针对典型作业任务,研究任务规划的作业流程,并对其进行仿真测试。本文各章节主要研究内容如下:第一章绪论,分析了本文研究内容的背景与意义,介绍了智能挖掘机器人与轨迹规划方法的国内外研究现状。据此,提出本文的主要研究内容。第二章,提出一种三层智能控制系统,并设计挖掘机改装方案与主要硬件选型。进一步基于TCP/IP网络通信协议、CAN总线协议、多路I/O转接框架等开发三终端间的WiFi与CAN总线数据通信链路,并进行实验测试。第三章与第四章,建立工作装置运动学模型,研究运动学正解、逆解及关节空间与驱动空间的转换关系,基于蒙特卡罗法完成作业范围的分析与描述。基于MATLABRTB建立工作装置仿真模型,并完成挖掘后分段轨迹规划仿真。针对挖掘连续轨迹,提出笛卡尔空间NURBS曲线拟合、关节空间分段多项式插值（33333、33533）及关节空间NURBS曲线插补规划方法,通过仿真分析上述方法的特点,并进一步基于遗传算法研究时间与冲击综合最优的轨迹优化方法。第五章与第六章,基于ROS搭建挖掘机器人三维可视化仿真平台,基于MoveIt!设计工作装置轨迹规划的软件框架与控制程序,通过roscontrol规划控制器实现仿真模型的规划控制。基于四自由度机械臂设计工作装置轨迹规划模拟实验,论证仿真系统与控制程序的可行性。第七章,基于典型作业任务分析,对基本作业类型进行任务规划,设计作业流程,并进行相应的仿真分析。同时基于ROS环境下的规划场景监听器,研究工作装置的碰撞检测,提高规划控制的安全性与时效性。第八章总结与展望,总结本文研究内容并给出相应结论,展望进一步研究工作,给出意见与建议。
王亚杰[10]（2019）在《挖掘机器人工作装置作业运动规划技术研究》文中进行了进一步梳理挖掘机是一种多用途的工程机械,广泛用于建筑、水利、道路、矿山、港口和国防等工程领域。随着机器人技术的快速发展,将机器人技术引入到工程机械中,可以实现工程机械的智能化作业,减轻工作人员的劳动强度,提高工程机械的作业能力。本文对挖掘机器人工作装置运动规划技术的研究主要有以下几方面内容:1.基于机器人学理论,建立挖掘机工作装置运动学模型。通过D-H法和几何关系求解挖掘机工作装置的正逆运动学问题,建立了关节空间与其它工作空间的映射关系,为工作装置的运动规划和软件仿真奠定理论基础。2.针对挖掘机器人工作装置路径规划问题,采用了基于人工势场与粒子群的联合算法,建立了包括路径长度、路径曲率、安全性等优化目标的优化模型,保证路径的安全性与平稳性;并用B样条曲线进行路径平滑,仿真结果证明了联合算法的合理性。3.针对挖掘机器人工作装置的结构特点及其作业特征,在笛卡尔空间进行轨迹规划,解决挖掘机高精度自动作业问题。利用等时长插补的策略,通过阿当姆斯离散算法的位置控制实现了对速度及加速度的平滑连续控制。4.通过对普通挖掘机的改装搭建了挖掘机器人样机平台,在上位机上编程实现了运动规划仿真,通过样机平台进行了以土堆平整、满斗提升为代表的作业规划实验,取得了良好的结果,验证了本文方法的正确性与可行性。以上研究表明,本文对挖掘机器人工作装置运动规划的仿真分析及实验达到期望的效果,基本满足作业过程的安全、快速和平稳要求,对于提高挖掘精度、实现挖掘机的智能化有着重要意义。
二、挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制（论文提纲范文）
（1）挖掘机器人伺服系统神经网络滑模控制（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 伺服系统模型 |
| 2 控制器设计 |
| 2.1 RBF神经网络基本原理 |
| 2.2 滑模控制器的设计 |
| 2.3 稳定性证明 |
| 3 仿真分析 |
| 4 整平实验验证 |
| 5 结论 |
（2）挖掘机器人自动控制系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 挖掘机器人液压系统改造 |
| 2.1 挖掘机器人的结构组成与功能要求 |
| 2.2 挖掘机液压系统改造方案 |
| 2.3 主要元器件选型 |
| 2.3.1 比例阀 |
| 2.3.2 多路阀驱动器 |
| 2.3.3 位移传感器 |
| 2.3.4 压力传感器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 挖掘机器人控制系统硬件设计 |
| 3.1 挖掘机器人控制系统设计方案 |
| 3.2 PLC控制系统硬件设计 |
| 3.3 上位机平台构建 |
| 3.4 通信模块 |
| 3.5 控制系统实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 挖掘机器人控制系统软件设计 |
| 4.1 多路阀驱动器模块配置 |
| 4.2 通信模块配置 |
| 4.2.1 上位机与下位机通信配置 |
| 4.2.2 下位机与多路阀驱动模块通信配置 |
| 4.3 PLC控制系统软件设计 |
| 4.3.1 软件开发平台 |
| 4.3.2 控制系统硬件组态 |
| 4.3.3 控制系统程序实现 |
| 4.4 上位机软件设计 |
| 4.4.1 组态连接 |
| 4.4.2 变量连接 |
| 4.4.3 画面设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 挖掘机器人轨迹跟踪试验 |
| 5.1 电液驱动系统数学模型 |
| 5.2 控制系统建模 |
| 5.3 PID控制器设计 |
| 5.4 轨迹跟踪试验 |
| 5.4.1 试验内容及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）智能挖掘机器人任务与运动规划方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 挖掘机器人智能化研究 |
| 1.2.2 路径规划 |
| 1.2.3 路径平滑 |
| 1.2.4 目前研究存在的问题 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 第2章 问题描述与系统架构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义与转换关系 |
| 2.2.1 笛卡尔坐标系 |
| 2.2.2 Frenet坐标系 |
| 2.2.3 坐标系间的转换关系 |
| 2.3 智能挖掘机器人运动学建模 |
| 2.3.1 机体运动学建模 |
| 2.3.2 工作装置运动学建模 |
| 2.4 挖掘任务描述 |
| 2.4.1 问题分析 |
| 2.4.2 任务理解与规划 |
| 2.5 系统架构设计 |
| 2.5.1 任务层架构设计 |
| 2.5.2 执行层架构设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 任务层规划算法设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 兴趣点地图的建立 |
| 3.3 全局挖掘任务点路径规划 |
| 3.4 智能挖掘机器人工作装置工作空间分析 |
| 3.5 工作装置挖掘动作分段规划 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 执行层规划算法设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工作装置运动规划 |
| 4.2.1 基于改进RRT*的粗糙路径生成 |
| 4.2.2 基于五次多项式的路径平滑 |
| 4.3 机体轨迹规划 |
| 4.3.1 基于改进Hybrid A*的粗糙路径生成 |
| 4.3.2 基于梯度下降法的路径平滑 |
| 4.3.3 基于Frenet坐标系的重规划与轨迹生成 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 算法实现与仿真分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 算法框架设计 |
| 5.3 工作装置避障路径规划算法验证 |
| 5.4 全局路径规划及机体轨迹规划算法验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（4）基于模糊PID的核环境机器人电液比例位置控制系统设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 核环境机器人国内外研究现状 |
| 1.2.1 核环境机器人国外研究现状 |
| 1.2.2 核环境机器人国内研究现状 |
| 1.3 电液比例控制技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 电液比例控制技术国外研究现状 |
| 1.3.2 电液比例控制技术国内研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 核环境机器人电液比例位置控制系统设计 |
| 2.1 核环境机器人组成及工作原理 |
| 2.2 核环境机器人电液比例位置控制系统方案 |
| 2.2.1 核环境机器人的多路阀控制方式 |
| 2.2.2 核环境机器人液压系统的电液比例改造 |
| 2.3 核环境机器人电液比例位置控制系统硬件设计 |
| 2.3.1 核环境机器人电液比例位置控制系统硬件的组成 |
| 2.3.2 核环境机器人电液比例位置控制系统硬件的选型 |
| 2.4 核环境机器人电液比例位置控制系统软件设计 |
| 2.4.1 LabVIEW编程软件 |
| 2.4.2 核环境机器人电液比例位置控制系统设计的总体要求 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 核环境机器人电液比例位置控制系统建模与仿真 |
| 3.1 系统结构组成及工作原理分析 |
| 3.2 系统数学模型 |
| 3.2.1 位移传感器的传递函数 |
| 3.2.2 电液比例阀的传递函数 |
| 3.2.3 液压动力机构的传递函数 |
| 3.2.4 动力机构的传递函数 |
| 3.2.5 系统传递函数 |
| 3.3 系统传递函数及参数确定 |
| 3.4 系统稳定性研究 |
| 3.5 系统AMESim仿真 |
| 3.5.1 仿真模型 |
| 3.5.2 各元件子模型确定及参数设定 |
| 3.5.3 仿真结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 核环境机器人电液比例位置控制系统控制策略研究 |
| 4.1 PID控制 |
| 4.2 模糊控制 |
| 4.2.1 模糊控制原理 |
| 4.2.2 模糊控制器的设计步骤 |
| 4.3 模糊PID控制器的设计 |
| 4.3.1 模糊PID控制器的原理 |
| 4.3.2 电液比例位置控制系统模糊PID控制算法的设计 |
| 4.4 AMESim/MATLAB联合仿真分析 |
| 4.4.1 联合仿真原理 |
| 4.4.2 联合仿真模型的建立 |
| 4.4.3 联合仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 核环境机器人电液比例位置控制系统实验研究 |
| 5.1 电液比例位置控制系统的实验工作原理 |
| 5.2 电液比例位置控制系统实验算法设计 |
| 5.3 基于PID控制算法的电液比例位置系统实验 |
| 5.4 PID控制算法实验结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（5）挖掘机器人轨迹跟踪电液伺服控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 挖掘机器人整体研究现状 |
| 1.2.1 挖掘机器人国外研究现状 |
| 1.2.2 挖掘机器人国内研究现状 |
| 1.3 挖掘机器人电液伺服控制研究现状 |
| 1.3.1 电液伺服控制国外研究现状 |
| 1.3.2 电液伺服控制国内研究现状 |
| 1.4 挖掘机器人轨迹跟踪研究 |
| 1.4.1 轨迹跟踪问题 |
| 1.4.2 轨迹跟踪常用方法 |
| 1.5 研究方案与内容 |
| 2 挖掘机器人工作装置运动学分析及液压系统数学建模 |
| 2.1 挖掘机器人工作装置运动学分析 |
| 2.2 挖掘机器人液压系统数学建模 |
| 2.2.1 液压泵模型 |
| 2.2.2 液压马达模型 |
| 2.2.3 电液伺服比例阀模型 |
| 2.2.4 液压缸模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 挖掘机器人的电液伺服控制策略设计 |
| 3.1 挖掘机器人的电液伺服控制策略方案设计 |
| 3.2 液压缸跟踪控制器设计 |
| 3.2.1 滑模变结构控制的定义 |
| 3.2.2 滑模变结构控制的原理 |
| 3.2.3 基于滑模变结构的单缸跟踪误差控制器设计 |
| 3.3 液压缸同步控制器设计 |
| 3.4 基于负载预测的抗流量饱和电液伺服控制策略设计 |
| 3.4.1 挖掘机器人流量饱和现象分析 |
| 3.4.2 基于负载的抗饱和流量电液伺服控制策略 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于AMESim和 Simulink联合仿真实验研究 |
| 4.1 AMESim简介 |
| 4.2 挖掘机器人仿真模型搭建 |
| 4.2.1 挖掘机器人的液压仿真模型 |
| 4.2.2 挖掘机器人的执行机构仿真模型 |
| 4.2.3 挖掘机器人的检测系统仿真模型 |
| 4.2.4 联合仿真模型 |
| 4.3 仿真实验与分析 |
| 4.3.1 同步实验与分析 |
| 4.3.2 抗流量饱和实验与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 挖掘机器人实验平台搭建与研究 |
| 5.1 挖掘机器人试验平台设计 |
| 5.2 挖掘机器人实验平台的搭建 |
| 5.2.1 试验台的硬件组成 |
| 5.2.2 试验台元器件型号及参数 |
| 5.3 挖掘机器人实验及结果分析 |
| 5.3.1 直线挖掘 |
| 5.3.2 随机挖掘 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 工作总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
（6）基于NURBS曲线的挖掘机器人轨迹规划方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 挖掘机器人整机的发展阶段和现状 |
| 1.2.2 挖掘机器人轨迹规划方法研究现状 |
| 1.3 当前问题与研究方向 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 挖掘机器人工作装置运动学建模及分析 |
| 2.1 挖掘机器人运动学模型基础 |
| 2.1.1 工作空间划分 |
| 2.1.2 D-H法建模 |
| 2.2 挖掘机器人运动学分析 |
| 2.2.1 由关节空间变量正解铲斗位姿空间变量 |
| 2.2.2 由铲斗位姿空间变量逆解关节空间变量 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于NURBS曲线的轨迹规划方法 |
| 3.1 挖掘机器人轨迹规划问题分析 |
| 3.2 NURBS 曲线的定义与性质 |
| 3.2.1 B样条曲线与NURBS曲线的定义 |
| 3.2.2 NURBS曲线的性质 |
| 3.3 基于NURBS曲线的多节点轨迹规划方法 |
| 3.3.1 多节点轨迹规划问题描述 |
| 3.3.2 反算5次NURBS曲线控制顶点 |
| 3.4 基于复合型法求解多节点轨迹规划最优时间 |
| 3.4.1 复合形法的基本思想及步骤 |
| 3.4.2 参照轨迹规划的物理约束确定复合形法的参数 |
| 3.5 基于NURBS曲线的连续轨迹规划方法 |
| 3.5.1 连续轨迹规划问题描述 |
| 3.5.2 基于NURBS曲线的分段连续规划方法 |
| 3.6 轨迹规划仿真与结果分析 |
| 3.6.1 采样关节位置的多节点轨迹规划仿真 |
| 3.6.2 逆解关节位置的多节点轨迹规划仿真 |
| 3.6.3 直线挖掘工况的连续轨迹规划仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 挖掘机器人样机平台设计与实验研究 |
| 4.1 挖掘机器人硬件平台方案设计 |
| 4.1.1 系统组成 |
| 4.1.2 硬件平台参数 |
| 4.2 上位机软件平台设计 |
| 4.2.1 通讯方式 |
| 4.2.2 软件结构设计 |
| 4.3 挖掘机器人轨迹规划实验研究 |
| 4.3.1 多节点轨迹规划实验 |
| 4.3.2 连续轨迹规划实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
（7）三节臂挖掘机铲斗运动轨迹控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 三节臂挖掘机国内外现状 |
| 1.2.2 电液伺服系统的国内外现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 三节臂挖掘机设计 |
| 2.1 三节臂挖掘机工作装置设计 |
| 2.1.1 三节臂挖掘机工作参数 |
| 2.1.2 三节臂挖掘机虚拟样机 |
| 2.2 三节臂挖掘机液压系统设计 |
| 2.2.1 三节臂挖掘机工作装置液压系统 |
| 2.2.2 三节臂挖掘机行走和回转液压系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 三节臂挖掘机运动学与动力学分析 |
| 3.1 三节臂挖掘机运动学分析 |
| 3.1.1 工作装置运动学建模 |
| 3.1.2 工作装置运动学仿真 |
| 3.2 三节臂挖掘机动力学分析 |
| 3.2.1 工作装置动力学建模 |
| 3.2.2 工作装置动力学仿真 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 三节臂挖掘机的运动轨迹控制 |
| 4.1 三节臂挖掘机的运动轨迹控制问题分析 |
| 4.2 工作装置电液伺服控制系统建模 |
| 4.2.1 电液伺服控制系统原理 |
| 4.2.2 阀控液压缸模型 |
| 4.2.3 状态空间方程 |
| 4.3 工作装置电液伺服控制算法研究 |
| 4.3.1 PID控制算法 |
| 4.3.2 常规滑模控制算法 |
| 4.3.3 反馈线性化滑模控制算法 |
| 4.3.4 非奇异终端滑模控制算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 运动轨迹控制仿真研究 |
| 5.1 电液伺服控制系统仿真模型 |
| 5.1.1 AMESim系统仿真模型 |
| 5.1.2 MATLAB/Simulink系统仿真模型 |
| 5.2 电液伺服控制系统仿真分析 |
| 5.2.1 PID运动轨迹控制 |
| 5.2.2 常规滑模运动轨迹控制 |
| 5.2.3 反馈线性化滑模运动轨迹控制 |
| 5.2.4 非奇异终端滑模运动轨迹控制 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（8）电液机器人多目标轨迹优化与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 电液机器人本体研制现状 |
| 1.3.2 电液机器人轨迹规划及其多目标优化研究现状 |
| 1.3.3 电液机器人控制策略研究现状 |
| 1.4 问题剖析 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 电液机器人运动学及逆解 |
| 2.1 电液机器人结构介绍 |
| 2.2 电液机器人正向运动学 |
| 2.2.1 构建D-H坐标系及连杆变换矩阵 |
| 2.2.2 电液机器人D-H坐标系及正向运动学 |
| 2.3 电液机器人雅可比矩阵的求解 |
| 2.3.1 雅可比矩阵介绍 |
| 2.3.2 电液机器人雅可比矩阵求解 |
| 2.4 电液机器人逆向运动学求解 |
| 2.4.1 电液机器人逆解问题描述 |
| 2.4.2 免疫克隆选择算法求解逆运动学 |
| 2.4.3 电液机器人运动学逆解结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电液机器人多目标轨迹优化研究 |
| 3.1 轨迹规划问题研究方法介绍 |
| 3.2 五次B样条曲线的关节轨迹规划 |
| 3.2.1 B样条曲线函数的介绍 |
| 3.2.2 五次B样条曲线函数插值的轨迹规划方法 |
| 3.3 多目标轨迹优化的性能指标与约束条件 |
| 3.3.1 轨迹优化的性能指标描述 |
| 3.3.2 轨迹优化的约束条件建立与处理 |
| 3.4 非支配邻域的免疫遗传的多目标轨迹优化算法 |
| 3.4.1 多目标优化问题的描述 |
| 3.4.2 非支配邻域的免疫遗传多目标算法 |
| 3.5 多目标关节轨迹优化的相关参数与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 电液机器人模糊PID控制策略研究 |
| 4.1 电液机器人液压驱动系统介绍 |
| 4.2 电液机器人液压驱动系统数学模型建模 |
| 4.2.1 比例放大器及比例换向阀数学模型 |
| 4.2.2 比例换向阀阀控液压马达数学模型 |
| 4.2.3 比例阀阀控液压马达系统参数及Simulink模型 |
| 4.3 模糊PID控制技术概述 |
| 4.3.1 PID控制系统原理 |
| 4.3.2 模糊控制系统原理 |
| 4.3.3 模糊PID控制系统原理 |
| 4.4 模糊PID控制系统设计 |
| 4.5 单关节液压系统模糊PID控制策略仿真结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 电液机器人实验研究 |
| 5.1 电液机器人实验平台及相关设备介绍 |
| 5.2 电液机器人实验系统设计 |
| 5.2.1 控制系统设计 |
| 5.2.2 控制系统软件及程序设计 |
| 5.3 电液机器人实验流程与数据分析 |
| 5.3.1 电液机器人实验流程 |
| 5.3.2 电液机器人实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）智能挖掘机器人轨迹规划与任务决策研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 智能挖掘机器人国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.2 挖掘机器人轨迹规划方法研究现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 挖掘机器人智能控制系统与通信链路开发 |
| 2.1 挖掘机器人的结构组成与智能控制需求分析 |
| 2.2 挖掘机器人智能控制系统设计 |
| 2.3 挖掘机器人改装方案设计 |
| 2.4 智能控制系统通信链路的开发与测试 |
| 2.4.1 智能控制系统通信链路框架 |
| 2.4.2 WiFi转CAN总线通信软件开发 |
| 2.4.3 WiFi转CAN总线通信链路实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 挖掘机器人工作装置运动学建模与工作范围分析 |
| 3.1 挖掘机器人工作装置运动学建模 |
| 3.2 挖掘机器人工作装置运动学解析 |
| 3.2.1 工作装置运动学正解 |
| 3.2.2 工作装置运动学逆解 |
| 3.3 工作装置关节空间与驱动空间的转换 |
| 3.4 挖掘机器人工作范围分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 挖掘机器人轨迹规划及优化方法研究 |
| 4.1 挖掘机器人轨迹规划概述与RTB简介 |
| 4.2 基于RTB的挖掘机器人仿真与挖掘轨迹规划 |
| 4.2.1 构建挖掘机器人仿真模型 |
| 4.2.2 规划工作装置挖掘作业循环路径 |
| 4.2.3 基于RTB的工作装置轨迹规划 |
| 4.3 基于NURBS曲线拟合的笛卡尔空间轨迹规划 |
| 4.4 基于多项式函数插补的关节空间轨迹规划 |
| 4.4.1 关节空间分段多项式(3-3-3-3-3)轨迹规划 |
| 4.4.2 关节空间分段多项式(3-3-5-3-3)轨迹规划 |
| 4.4.3 关节空间NURBS曲线插补轨迹规划 |
| 4.5 基于遗传算法的综合最优轨迹优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于ROS的三维可视化仿真系统的设计与实现 |
| 5.1 挖掘机器人仿真平台的选择与ROS简介 |
| 5.2 构建挖掘机器人模型描述URDF与Rviz虚拟样机 |
| 5.3 基于MoveIt!的工作装置轨迹规划方法 |
| 5.4 基于Rviz与Gazebo的可视化三维仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于四自由度机械臂的轨迹规划模拟实验 |
| 6.1 搭建四自由度机械臂硬件平台 |
| 6.2 机械臂轨迹规划控制软件开发 |
| 6.3 机械臂三维可视化监控与轨迹规划控制实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 面向自主作业的挖掘机器人任务决策方法研究 |
| 7.1 典型作业任务分析与挖掘机器人碰撞检测研究 |
| 7.1.1 挖掘机典型作业任务分析 |
| 7.1.2 挖掘机器人碰撞检测研究 |
| 7.2 平面修整作业任务规划研究 |
| 7.3 沟槽类作业任务规划研究 |
| 7.4 基坑类作业任务规划研究 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果及奖励 |
（10）挖掘机器人工作装置作业运动规划技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 挖掘机器人整体发展现状 |
| 1.3 挖掘机器人作业规划研究现状 |
| 1.3.1 任务规划研究现状 |
| 1.3.2 运动规划研究现状 |
| 1.4 本文主要内容和框架 |
| 2 挖掘机器人工作装置运动学建模 |
| 2.1 挖掘机器人运动学模型 |
| 2.1.1 运动学空间划分 |
| 2.1.2 关节空间和位姿空间的转换 |
| 2.1.3 关节空间和驱动空间的转换 |
| 2.1.4 关节空间和检测空间的转换 |
| 2.1.5 铲斗末端速度分析 |
| 2.2 挖掘机的运动极限 |
| 2.3 小结 |
| 3 挖掘机器人避障路径规划 |
| 3.1 避障路径规划方案 |
| 3.1.1 路径规划任务 |
| 3.1.2 环境障碍建模 |
| 3.1.3 挖掘机器人避障规则 |
| 3.2 基于人工势场和粒子群的避障路径规划方法 |
| 3.2.1 人工势场算法 |
| 3.2.2 粒子群算法 |
| 3.2.3 基于联合算法的路径规划模型 |
| 3.2.4 联合算法流程 |
| 3.3 路径规划仿真 |
| 3.3.1 仿真与对比分析 |
| 3.3.2 避障规则仿真 |
| 3.3.3 多障碍物空间仿真 |
| 3.4 路径平滑 |
| 3.4.1 B样条曲线平滑法 |
| 3.4.2 曲线平滑实例仿真 |
| 3.5 小结 |
| 4 挖掘机器人工作装置轨迹规划 |
| 4.1 轨迹规划方案 |
| 4.1.1 轨迹规划空间 |
| 4.1.2 轨迹规划策略 |
| 4.1.3 规划流程 |
| 4.2 轨迹规划方法 |
| 4.2.1 铲斗姿态角控制 |
| 4.2.2 自适应插补步长 |
| 4.2.3 路径离散算法 |
| 4.2.4 轨迹插补流程 |
| 4.3 轨迹规划仿真 |
| 4.3.1 运动约束 |
| 4.3.2 挖掘工况仿真 |
| 4.3.3 给定控制点的工况仿真 |
| 4.4 小结 |
| 5 挖掘机器人试验样机平台设计与搭建 |
| 5.1 挖掘机器人硬件平台 |
| 5.1.1 动力液压系统 |
| 5.1.2 角度传感器 |
| 5.1.3 激光雷达 |
| 5.1.4 USB-CAN通讯模块 |
| 5.1.5 手柄及电控箱 |
| 5.2 挖掘机器人软件平台 |
| 5.2.1 软件系统结构 |
| 5.2.2 挖掘机器人仿真模型 |
| 5.2.3 数据通讯模块 |
| 5.2.4 运动规划模块 |
| 5.3 运动规划实验 |
| 5.3.1 水平挖掘 |
| 5.3.2 土堆平整 |
| 5.3.3 避障实验 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
四、挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制（论文参考文献）
- [1]挖掘机器人伺服系统神经网络滑模控制[J]. 冯浩,殷晨波,曹东辉,俞宏福. 液压与气动, 2021(10)
- [2]挖掘机器人自动控制系统的设计与实现[D]. 崔飞翔. 太原科技大学, 2021(01)
- [3]智能挖掘机器人任务与运动规划方法研究[D]. 于航. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]基于模糊PID的核环境机器人电液比例位置控制系统设计研究[D]. 朱平平. 南华大学, 2020(01)
- [5]挖掘机器人轨迹跟踪电液伺服控制策略研究[D]. 张杰. 浙江大学, 2020(06)
- [6]基于NURBS曲线的挖掘机器人轨迹规划方法研究[D]. 杨振宇. 浙江大学, 2020(06)
- [7]三节臂挖掘机铲斗运动轨迹控制研究[D]. 俞晓莲. 上海工程技术大学, 2020(04)
- [8]电液机器人多目标轨迹优化与控制策略研究[D]. 彭学举. 成都理工大学, 2019(02)
- [9]智能挖掘机器人轨迹规划与任务决策研究[D]. 张良壮. 浙江大学, 2019(05)
- [10]挖掘机器人工作装置作业运动规划技术研究[D]. 王亚杰. 浙江大学, 2019(05)