平整工况下三节臂挖掘机时间最优运动规划

作者：智晋宁; 贾旭峰; 刘超; 谢虎; 史青录^*

来源：中国农机化学报, 2022, 43(11): 146-154.

DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2022.11.021

• 三节臂挖掘机
• 运动规划
• 粒子群优化算法
• 平整工况

针对市场上普通臂挖掘机作业能力有限和挖掘轨迹规划的问题，以三节臂反铲液压挖掘机为研究对象，对比分析挖掘机平整工况的作业范围，并以最短挖掘时间为目标，提出一种挖掘机平整工况的运动规划方法。首先，以工作装置各部件转角的变化范围作为边界条件，通过MATLAB对三节臂挖掘机和普通臂挖掘机平整工况的作业范围进行仿真；其次，将求解出的作业范围均分为5段，以最短挖掘时间为目标，采用粒子群优化(PSO)算法对各关节插值时间进行优化，得到满足条件的最优时间以及各个油缸的位置、速度和加速度曲线。仿真结果表明该机型平整范围比普通臂挖掘机增加12.13%,各液压油缸运动平稳且满足系统流量的要求。平整工况下该机型的时间最优运动规划方法可适用于其他工况下挖掘轨迹的运动规划，最终为实现完全自动挖掘、提升作业效率和作业质量提供理论依据和技术支持。

• 单位
  农业农村部南京农业机械化研究所; 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司; 北方自动控制技术研究所; 太原科技大学