【正文】
erate in dynamic and unstructured environments where conditions are unknown, extremely variable and difficult to detect. On the other hand, expert human operators can achieve sophisticated control of loading machines in these difficult environments. Repeated excavation experiences help the operator to learn machine operational skills and how to adapt their operating modes to the dynamic conditions. The plexities of the interactions between the excavation machine and its environment make it impractical or infeasible to develop mathematical models typically used in traditional control paradigms. Therefore, researchers at the University of Arizona have been developing an excavation control system that utilizes excavation knowledge gathered from skilled human operators. The Control Architecture for Robotic Excavation (CARE) is a hybrid architecture that employs a behaviorbased control structure. It has reactive control at the lowest level to generate primitive bucket actions, and task planning using finite state machines (FSM) that capture excavation knowledge required for behavior arbitration. Fuzzy logic bined with behaviorbased control provide the excavation controller with the realtime reactive response necessary for digging task execution in an uncertain and dynamic environment Several years ago, the University of Arizona researchers started a project funded by Caterpillar Inc. to use CARE as the basis to develop, implement and test an Automated Digging Control System (ADCS) on a wheel loader. The implementation platform for the prototype ADCS was a Caterpillar 980G wheel loader (see Figure 1). This wheel loader weighs 29,497 kg, is m long, m high and has a m179。 這些困難的 挖掘 情況下, 專業(yè)操作人員需要的是高 效 的裝載 。輪式裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)包括電液驅(qū)動(dòng),斗式位置傳感器和傳動(dòng)有限數(shù)目的參數(shù)測(cè)量。 另一方面,人類 操作者 可以在這些艱難的環(huán)境中 對(duì) 裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。作 為原型的 ADC 的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)是 980G 卡特彼勒輪式裝載機(jī)(見(jiàn)圖 1)。 概述相關(guān)的自動(dòng)挖掘控制工作 地表 自動(dòng)移動(dòng)系統(tǒng) 的 許多潛在的應(yīng)用這個(gè) 領(lǐng)域 已經(jīng)吸引了大 量的研究。 來(lái)自 蘭卡斯特大學(xué)的 自動(dòng)挖掘機(jī) (LUCIE)就 是這種方法的一個(gè)例子。 這種情況下, 土壤條件必須 早 挖掘 前提供給系統(tǒng),而且為了 有效的挖掘 , 材料必須保持相對(duì)均勻。該系統(tǒng)不使用廢石堆模型控制鏟斗運(yùn)動(dòng),但 會(huì) “感覺(jué)”被加載的材料 而 傾斜或使鏟斗 擺動(dòng) 。預(yù)測(cè)在土壤與未知的夾雜物 間 或爆破的巖石 間的力即使能夠預(yù)測(cè)也是 是非常困難的 。 Salcudean 等人開(kāi)發(fā) 了 一個(gè)基于位置的阻抗控制方法 ,為 操作員 在用 中小型遙 控 挖掘機(jī) 挖掘時(shí)提供幫助 。 Cannon 實(shí)現(xiàn)增強(qiáng) 了 自主挖掘執(zhí)行加載系統(tǒng)( ALS) 中 Autodig 的 算法 , 實(shí)現(xiàn)大型挖掘機(jī) 裝載卡車的任務(wù)完全自動(dòng)化 。 模糊邏輯控制器已經(jīng)通過(guò) Sameshima 等人開(kāi)發(fā)。在 Singh 對(duì) 該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面總結(jié)。斗。挖掘機(jī)和其環(huán)境之間相互作用的復(fù)雜性,使得發(fā)展 7 通常用在傳統(tǒng)的控制模式的數(shù)學(xué)模型不切實(shí)際或不可行。其次,系統(tǒng) 不應(yīng)該 從 操作員獲得 挖掘困難相關(guān)的特征。 一個(gè)有效的自動(dòng)挖掘控制系統(tǒng)的使用會(huì) 讓 每個(gè)操作員 擁有 專家操作者的能力,并產(chǎn)生以下好處。在非結(jié)構(gòu)化和動(dòng)態(tài)開(kāi)挖環(huán)境 下 執(zhí)行一個(gè)不確定的挖掘任務(wù) 時(shí) ,該控制器 能夠 實(shí)時(shí)響應(yīng)。bucket. The criteria listed above were used for the designing ADCS. 3 Fig. 1. T