基于挖掘力模型的采样机械臂运动位姿节能控制研究

为了降低采样机械臂在挖掘土壤过程中能量损失,延长其工作时长,设计了可操纵性椭球模型和能量评价指标函数。通过仿真检验机械臂能量消耗,创建了采样机械臂运动位姿的可操作性椭球模型,给出了机械臂运动过程中的能量评价指标函数。对采样机械臂挖斗进行受力分析,给出了挖斗不同表面的受力方程式,设计了采样机械臂主动控制方法。在机械臂不同运动位姿状态下,采用Matlab软件对采样机械臂能量消耗进行仿真。结果显示:在无可操纵性椭球模型条件下,采样机械臂运动位姿较差,单位连杆长度受力较大,导致机械臂消耗的能量较多;在有可操纵性椭球模型条件下,采样机械臂运动位姿较优,单位连杆长度受力较小,导致机械臂消耗的能量较少。在同等条件下,随着采样机械臂挖斗的采样点不同,机械臂消耗的能量也不同。采样点越远,机械臂消耗的能量也越多,能够工作的时长也越短。采样机械臂挖斗采用可操纵性椭球模型,能够降低机械臂的能量损失,延长机械臂工作时长。