【摘 要】
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挖掘机监控系统是未来挖掘机发展的重要方向。本文结合现有的挖掘机实验平台，采用了上-下位机的远程监控模式（上位机完成对挖掘机的状态监测与规划级控制;下位机完成对挖掘机的
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挖掘机监控系统是未来挖掘机发展的重要方向。本文结合现有的挖掘机实验平台，采用了上-下位机的远程监控模式（上位机完成对挖掘机的状态监测与规划级控制;下位机完成对挖掘机的伺服级控制），进行了基于遥控模式下挖掘机自主挖掘的研究和实现。主要研究内容如下: 首先，针对监控系统的主要目标，根据挖掘机的系统结构及工作原理选取了能反映挖掘机系统状态和运动状态的特征参数;结合现有的实验平台，设计了基于客户端/服务器方式的上位机与下位机的通讯方案。 其次，进行了挖掘机工作装置的运动学和动力学分析。采用D-H法建立了运动学模型，通过坐标变换解决运动学正问题，利用几何法解决运动学逆问题;建立具有外部负载的动力学模型，对挖掘过程中的挖掘阻力进行定量分析。通过仿真分析得到挖掘机在有负载作用下的运动轨迹。 然后，设计了挖掘机自动挖掘方案。在已建立的运动学模型基础上，并结合挖掘机在一个挖掘循环中的运动特点，探讨了挖掘机在不同挖掘任务下的规划方法，推导出挖掘控制点坐标的计算公式，并针对不同的挖掘任务设计了自动挖掘方案。 最后，完成监控系统的软件设计。采用模块化的编程思想，将系统设计分为各个独立的模块，实现了对挖掘机系统状态和运动状态的监测，并采用故障树分析方法对挖掘机发动机子系统进行了故障诊断的初步探索;结合挖掘机运动学和自动挖掘规划的相关内容，通过上位机编程实现了针对梯形沟作业任务的自动挖掘。基本实现了对挖掘机状态监测、智能控制及故障诊断的功能。
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