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基于堆料面预测模型的电铲三维挖掘轨迹规划

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为实现智能化电铲在露天矿山实时节能的挖掘,提出了一种基于堆料面预测模型的能耗最优挖掘轨迹规划方法.该方法通过激光雷达获取实际堆料面点云感知外部环境,并基于点云数据,采用多项式响应面(PRS)法对堆料面形貌进行建模,实现轨迹规划中动态挖掘体积计算;然后,采用拉格朗日方程建立电铲工作装置动力学模型计算挖掘能耗,采用高次多项式对挖掘轨迹进行插值,将挖掘时间和能耗分别作为优化变量和优化目标,以挖掘过程中几何条件与电机性能等为约束,实现真实料场环境中高效的三维挖掘轨迹规划.实验结果表明,基于多项式响应面法的堆料面模型精度能达到95％以上且建模时间在0.05 s内;挖掘轨迹规划可满足实时性要求,计算结果可靠且所得轨迹能有效应用于电铲自主挖掘.
Three dimensional excavation traj ectory planning of electric shovel based on stockpile surface prediction model

黎柿汪、张天赐、付涛、李光、孙刚、宋学官

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大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连 116024

太原重工股份有限公司 矿山采掘装备及智能制造国家重点实验室,山西 太原 030024

智能电铲 多项式响应面(PRS)法 堆料面预测模型 能耗最优 轨迹规划

国家自然科学基金

52075068

2022

10.7511/dllgxb202206005

大连理工大学学报
大连理工大学

大连理工大学学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.531
ISSN：1000-8608
年,卷(期)：2022.62(6)
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