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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于挖掘機(jī)姿態(tài)實(shí)時(shí)顯示技術(shù)的挖掘輔助系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 當(dāng)前挖掘機(jī)操作方式只依靠駕駛員在駕駛艙內(nèi)單一視角觀察鏟斗動(dòng)臂等姿態(tài)，有諸多局限。本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將其實(shí)時(shí)顯示，便于駕駛員在更宏觀的高度觀察、操控挖掘機(jī)。
- 詳細(xì)介紹：
- 挖掘機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)顯示是挖掘機(jī)器人實(shí)現(xiàn)作業(yè)狀態(tài)遙控的重要組成部分，可減輕挖掘機(jī)駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為駕駛員的精確挖掘提供指導(dǎo)，同時(shí)該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)的遙控作業(yè)，以使駕駛員在安全的位置操控挖掘機(jī)，避免置身于危險(xiǎn)環(huán)境中遭受人身傷害。解決特殊危險(xiǎn)場(chǎng)合的作業(yè)問(wèn)題，是現(xiàn)代工程機(jī)械的一個(gè)研究方向。 本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)安裝在挖掘機(jī)鏟斗、斗桿、動(dòng)臂的主要鉸接點(diǎn)的角度傳感器，給位于駕駛員面前的上位機(jī)提供角度參數(shù)，使之繪出當(dāng)前挖掘機(jī)的姿態(tài)圖像。駕駛員通過(guò)上位機(jī)輸入預(yù)定挖掘坐標(biāo)，系統(tǒng)為駕駛員的操作提供圖像參考。當(dāng)挖掘機(jī)鏟斗到達(dá)預(yù)期目標(biāo)，系統(tǒng)予以圖像與聲音提示，讓挖掘工作在程序計(jì)算的精確輔助下更好更高效的完成。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 掘機(jī)在進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)往往需要精確控制挖掘機(jī)向下挖掘的深度。當(dāng)前挖掘機(jī)操作方式需要專(zhuān)門(mén)的測(cè)量人員通過(guò)間斷取點(diǎn)測(cè)量的方法來(lái)指導(dǎo)挖掘機(jī)的工作，導(dǎo)致工作效率較低，而且存在安全隱患。但是目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)于“精確掘”的“挖掘輔助系統(tǒng)”國(guó)內(nèi)卻較少提出。本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將其鏟斗末端坐標(biāo)等實(shí)時(shí)顯示，便于駕駛員觀察、操控挖掘機(jī)，能提高挖掘機(jī)的工作效率。挖掘機(jī)為鋪設(shè)管路、挖掘管路復(fù)雜的市區(qū)環(huán)境提供了更安全、更精確、更高效的電子程序指導(dǎo)。作品設(shè)計(jì)基本思路：挖掘機(jī)駕駛員在駕駛室的上位機(jī)輸入目標(biāo)深度，下位機(jī)通過(guò)角度傳感器采集挖掘機(jī)每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)角度，車(chē)載微處理器將角度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，電腦對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算及顯示，當(dāng)挖掘機(jī)的挖掘深度達(dá)到預(yù)計(jì)深度時(shí)就向司機(jī)發(fā)出聲音提示。創(chuàng)新點(diǎn)：國(guó)內(nèi)外對(duì)于挖掘機(jī)器人的研究較多但是專(zhuān)門(mén)針對(duì)“挖掘輔助系統(tǒng)”的研究并不多見(jiàn)，本作品采用成熟的角度傳感器技術(shù)結(jié)合單片機(jī)針對(duì)“挖掘輔助系統(tǒng)”提出了一種切實(shí)可行的方案。技術(shù)關(guān)鍵：角度量的采集、單片機(jī)與電腦的接口技術(shù)、電腦對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和顯示。技術(shù)指標(biāo)：角度傳感器精度：0.293度通信波特率：9600bps上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示幀速：5幀/秒
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 當(dāng)前多數(shù)挖掘機(jī)的操作都是依靠駕駛員經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷挖掘機(jī)的挖深，挖掘機(jī)在對(duì)較窄溝渠進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)往往需要精確控制挖掘機(jī)向下挖掘的深度。該作品的實(shí)質(zhì)技術(shù)特點(diǎn)和先進(jìn)性體現(xiàn)在：在實(shí)施精確挖掘時(shí)由以前需要多人配合才能完成，變?yōu)榭梢宰詣?dòng)、精確地測(cè)量挖掘深度，不再依靠專(zhuān)門(mén)的測(cè)量人員；由以前的間斷的測(cè)量變?yōu)閷?shí)時(shí)的測(cè)量，而且可以在鏟斗末端到達(dá)指定位置時(shí)給予司機(jī)提示。提高了工作效率和挖掘機(jī)的自動(dòng)化程度，并且該系統(tǒng)具有可靠性較高成本低的特點(diǎn)，便于推廣與應(yīng)用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年太原科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 模型現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 用數(shù)據(jù)線將上位機(jī)與下位機(jī)連接，接通下位機(jī)電源，打開(kāi)上位機(jī)軟件，上位機(jī)便可實(shí)時(shí)顯示挖掘機(jī)的姿態(tài)，在目標(biāo)位置處輸入預(yù)計(jì)的深度坐標(biāo)后單擊確定，系統(tǒng)便可以在挖掘機(jī)末端到達(dá)指定位置時(shí)通過(guò)下位機(jī)給予聲音和顯示提示，以實(shí)現(xiàn)挖掘輔助的目的。適用范圍：適用安裝于新型挖掘機(jī)和對(duì)已有挖掘機(jī)進(jìn)行改裝。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于挖掘機(jī)器人的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。美國(guó) Carnegie Mellon 大學(xué)已開(kāi)發(fā)出基于圖像識(shí)別的挖掘機(jī)器人，但是由于挖掘機(jī)作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，目前的圖像識(shí)別技術(shù)并不可能完全取代人類(lèi)完成挖掘機(jī)的施工作業(yè)。澳大利亞機(jī)器人技術(shù)中心（ACFR）的自動(dòng)挖掘研究提出“力/阻抗控制”，但只是提供了改善鏟斗運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性的方法，操作上仍需要駕駛員憑借經(jīng)驗(yàn)把握挖掘位置。浙江大學(xué)高峰在他的博士后學(xué)位論文提出“制造出了‘一臺(tái)性能優(yōu)良的試驗(yàn)型挖掘機(jī)器人’”該機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)“任務(wù)規(guī)劃”、“節(jié)能控制”、“半自動(dòng)控制”、“工況監(jiān)測(cè)”、“無(wú)線遙控”等功能。浙江大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所在2000年開(kāi)發(fā)出挖掘機(jī)器人，但是并未針對(duì)挖掘機(jī)駕駛員的輔助操作做出專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。
