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土壌‐機構‐油圧連成モデルによる油圧ショベルの自動掘削システムのモデルベース開発

基于模型的土-力-液耦合模型液压挖掘机自动挖掘系统开发

基本信息

批准号：
13J02307
负责人：
吉田達哉
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02307/
关键词：
油圧ショベル土壌モデル動力学解析モデルベース開発掘削

项目摘要

本研究では, 熟練作業者と同等あるいはそれ以上の生産性を実現するための自動掘削システムの構築を目的とした. そして, シミュレーションにより自動掘削における生産性向上のための制御方策を構築・評価した. 土壌モデルと油圧ショベルの機構モデルで構成される生産性評価シミュレーション用いて単位エネルギあたりの掘削した土の量を掘削効率として評価した. そして掘削効率が最大となる最適軌道を生成した. 軌道の生成では, 掘削軌道の深さ・バケット角度・軌道形状などを軌道生成のためのパラメータとし, このパラメータに基づき掘削軌道を生成した. 各パラメータを変化させて掘削シミュレーションを行い, 掘削効率が最大となる掘削軌跡とパラメータの組み合わせを特定した. 熟練オペレータの掘削軌跡をシミュレーション上で再現し, 生成した軌跡と掘削効率を比較すると, 生成した軌道の生産性が熟練者を上回ることを確認した. その後, 作成した軌道の有効性を検証するために, 実機による制御試験を実施した. この試験では20トンクラスの油圧ショベルをDSPからの制御信号により各油圧シリンダを制御し, 生成した軌道に追従させる制御実験を行った. 実験時の計測データより, 生成した軌跡で掘削することで, 小さい掘削抵抗でバケットの容量に対して十分な量の土を掘削できることを確認した. これと同時に, 3次元距離計測カメラを用いた掘削面の形状計測システムを構築した. この計測システムによって掘削面の形状を計測できることを確認した. また, 計測結果をもとに複数回掘削を行う場合には, カメラの計測値をもとに掘削開始位置を決定できることを確認した.

This study aims to improve the productivity of skilled workers and to improve their productivity. In the past, the system of production and control was constructed and evaluated automatically. The productivity assessment of the oil pressure system and its components is based on the assessment of the efficiency of the excavation process. The optimal orbit is generated at the maximum rate of reduction. Orbit generation, excavation orbit depth, angle, orbit shape, orbit generation, excavation orbit generation. Each of the three types of tools is designed to maximize the efficiency of the tool. Proficiency in track creation and track productivity After the completion of the orbit, the existence of the orbit is proved, and the control of the orbit is carried out. This test will be conducted on the basis of DSP control signal, oil pressure control signal and track control signal. When the measurement is completed, the trajectory is generated and the resistance to excavation is determined. At the same time, the three-dimensional distance measurement system is used to construct the shape measurement system of the surface. The measurement of the shape of the surface is confirmed by the measurement. The measurement result is determined by the measurement start position.