自主機(jī)器人挖掘機(jī)卡車裝載(已修改)
2025-06-09 00:36 本頁面
【正文】 自主機(jī)器人7，175，186（1999）–176。1999學(xué)術(shù)出版社. 在荷蘭制造的。 自主機(jī)器人挖掘機(jī)卡車裝載 安東尼STENTZ，約翰BARES，SANJIV辛格和帕特里克ROWE的 機(jī)器人研究所，卡內(nèi)基 梅隆大學(xué)，匹茲堡，PA15213 摘要。挖掘機(jī)是用于迅速清除土壤和其他材料，礦山，采石場，建筑網(wǎng)站。這些機(jī)器的自動化提供了提高生產(chǎn)力和改善安全的承諾。到今天為止，大多數(shù)在這方面的研究已經(jīng)集中在選定的部分問題。在本文中，我們提出了一個系統(tǒng)，完全自動化裝車任務(wù)。挖掘機(jī)使用兩個激光掃描測距儀承認(rèn)和本地化的卡車，測量土壤表面，探測障礙物。挖掘機(jī)的軟件決定在哪里挖土，傾倒在卡車，以及如何快速地在這些點(diǎn)之間移動，同時檢測和停止障礙。該系統(tǒng)全面實(shí)施，被證明為人工操作的快速加載的卡車。關(guān)鍵詞：自主挖掘，挖掘機(jī)器人，機(jī)器人系統(tǒng)集成，激光測距儀，軟件建筑，機(jī)械手，挖規(guī)劃1。引言 金屬表面采礦，采石，公路建設(shè)需要迅速清除處理龐大數(shù)量的土壤，礦石和巖石。通常情況下，使用爆炸或機(jī)械技術(shù)研磨材料，挖機(jī)等作為挖掘機(jī)裝載到運(yùn)輸卡車的材料到堆填區(qū)，倉儲區(qū)，或加工廠。如圖。 1，坐在一臺挖掘機(jī)和一條長凳上面負(fù)荷材料到卡車，排隊(duì)到其副作用。 操作員負(fù)責(zé)為指定的卡車在哪里應(yīng)公園，挖材料的臉和存放車床上，并為人們停止在裝貨區(qū)和障礙。 自動化的機(jī)會是巨大的。通常情況下，裝載車需要幾個通行證，每個其中需要15至20秒。減少每次甚至第二個轉(zhuǎn)換成一個巨大的裝載通獲得橫跨整個作業(yè)。運(yùn)營商的表現(xiàn)峰早在輪班工作和為降低轉(zhuǎn)變穿著上。預(yù)定空閑時間，如午餐，其他休息時間，也降低平均生產(chǎn)跨越轉(zhuǎn)變。所有這些因素是地方的自動化可以提高生產(chǎn)率。 安全是另一個機(jī)會。安裝和拆卸機(jī)器時，挖掘機(jī)經(jīng)營者是最容易受傷的。運(yùn)營商往往把重點(diǎn)放在手頭的任務(wù)，可能沒有注意到其他的現(xiàn)場工作人員或設(shè)備進(jìn)入裝貨區(qū)。自動化可以提高安全刪除操作其外機(jī)，并提供完整的傳感器覆蓋范圍，注意潛在的危險，進(jìn)入工作區(qū)。 圖1。挖掘機(jī)裝在一個典型的質(zhì)量與土壤的卡車挖掘工作的情況。 許多研究人員已經(jīng)解決了土方機(jī)械自動化方面辛格（1997）。最低和最常見的自動化水平一直遙。通常情況下，經(jīng)營者為了安全起見，現(xiàn)場拆除。構(gòu)成危險的人，如發(fā)現(xiàn)埋藏的彈藥（Nease和亞歷山大，1993年）和廢物（伯克斯等人，1992年。 Wohlford等，1990。）周圍埋公用事業(yè)，或挖掘的應(yīng)用程序中使用遙控輪式挖掘機(jī)。開挖人工操作周期的共享控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高水平的自主權(quán)。通常情況下，這些系統(tǒng)（Bradley等，1993。布洛克和奧本海姆，1989年，黃和Bernold，1994年杠桿等人，1994年。Rocke，1994年，酒井和Cho，1988。 Salcudean等，1997。 Sameshima和tozawa，1992年。西沃德等，1992），專注于挖掘過程。操作員選擇挖掘機(jī)的斗的開始位置和控制系統(tǒng)，灌裝桶，使用武力和/或關(guān)節(jié)位置反饋來完成任務(wù)的過程中需要。在自治的一個新的水平，是系統(tǒng)自動選擇的地方挖。這樣的系統(tǒng)，測量地形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用測距傳感器（豐等，1992。辛格，1995年，高橋，1995年）和計算的掏軌跡，最大限度地挖掘量。在最高水平的自治系統(tǒng)，挖掘了長期的業(yè)務(wù)（布洛克等人，1990年，羅梅羅 洛伊絲等，1989。辛格，1998年）的序列。 之前的工作涉及許多子的重要自主卡車裝載，然而，以派出一個完全自動化的系統(tǒng)，必須不僅僅是挖掘解決在執(zhí)行水平相當(dāng)于手動操作，更廣泛的問題集。傳感器都需要感受到挖臉，識別和本地化的卡車，并檢測在工作區(qū)中的障礙。感知算法需要處理傳感器數(shù)據(jù)，并提供有關(guān)的工作環(huán)境中的信息來規(guī)劃算法。規(guī)劃和控制算法的需要來決定如何在卡車挖面，存款材料，兩者之間的移動桶。 我們已經(jīng)制定了完整的系統(tǒng)裝載卡車與軟質(zhì)材料，如土壤完全自主。自治區(qū)加載系統(tǒng)（ALS）的實(shí)施，展示了一個25噸的液壓挖掘機(jī)，并成功地在裝貨卡車作為一個專家的人工操作快。本文的其余部分介紹了從實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)ALS和禮物的結(jié)果。2。系統(tǒng)概述 自治區(qū)加載系統(tǒng)使用兩個激光掃描測距儀任挖掘機(jī)的聯(lián)動方（見圖2）安裝感應(yīng)掏面，卡車，并在工作區(qū)中的障礙。兩個掃描儀所需的工作區(qū)的全覆蓋，使并發(fā)感應(yīng)操作。每個傳感器都擁有一個12 kHz的采樣率，和電動鏡掃描光束圓一個垂直平面。約1800提供的傳感器數(shù)據(jù)每秒30圈的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的鏡子。此外，每個掃描儀可以平移速度可達(dá)每秒120度，使這個圈子里是方位旋轉(zhuǎn)，如圖所示。 3。該激光器有一個200米的有效范圍和眼安全當(dāng)鏡子旋轉(zhuǎn)。 圖2。傳感器安裝在挖掘機(jī)。 圖3。兩軸掃描傳感器的配置。 超過運(yùn)營商的駕駛室位置的掃描儀被稱為“左掃描儀”，它是負(fù)責(zé)傳感挖掘機(jī)左側(cè)工作區(qū)。 “掃描儀”，這是在位于對稱位置上的權(quán)利，是負(fù)責(zé)傳感挖掘機(jī)工作區(qū)的右側(cè)。 挖掘機(jī)的使用在以下時尚掃描儀時，裝載車（圖4）。挖掘機(jī)挖第一桶，左邊的掃描儀盤左自掏面，整個卡車探測障礙物，并承認(rèn)，本地化，并測量卡車的尺寸。使用此信息，計劃在卡車所需的位置，傾倒的物質(zhì)，并朝卡車桶波動。在此揮桿運(yùn)動，正確的掃描儀鍋跨挖臉留下來衡量其新的表面，并挖下一個位置計算。正確的掃描儀繼續(xù)向平移卡車。 后土壤被傾倒入卡車，平底鍋橫跨挖面對正確的掃描儀檢測的實(shí)現(xiàn)方式上的障礙。挖掘機(jī)擺動的下挖點(diǎn)。在此揮桿，左邊的掃描儀平底鍋橫跨卡車，在車床上測量土壤中的分布，并計算出未來所需的轉(zhuǎn)儲位置。這個過程重復(fù)，其后每裝載通，直到卡車，卡車識別異常，只為每個新卡車的第一道關(guān)口的必要。通常情況下，6個及格，需要我們與我們的挖掘機(jī)試驗(yàn)臺20噸重的卡車裝載。 圖4。傳感器配置的頂視圖。所有的感知和運(yùn)動規(guī)劃軟件運(yùn)行在一個板上的4個MIPS處理器陣列。軟件架構(gòu)如圖。5。箱子是軟件模塊，可以運(yùn)行在系統(tǒng)中的處理器之一。界，如傳感器的硬件組件。線代表不同的軟件模塊之間的溝通渠道。傳感器接口接收來自
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1