负载口独立液压系统的登高车轨迹规划虚拟仿真平台   东莞石碣登高车出租, 东莞登高车出租, 登高车出租     登高车工作装置运动学模型运动学建模主要用于确定物体在世界坐标系中的位置，以及物体在虚拟世界中的运动。登高车的工作装置可以看作是一个４关节的机械手结构，第一个关节的旋转轴与另外三个关节的旋转轴垂直，其他三个关节的旋转轴平行。第一个关节驱动力来自液压马达（回转），其他三个关节的驱动力来自液压缸（动臂、斗杆、铲斗）。登高车工作装置所有关节都为转动型，自由度与笛卡尔空间变量之间失去了对应性。为了正确描述登高车的工作状态，根据运动变量不同，确定了登高车运动状态的三种不同数学空间表达：１）位姿空间位姿空间是登高车铲斗齿尖在笛卡尔空间中的位置坐标和姿态角ｆ所形成的，能够确定登高车铲斗唯一工作位置，用向量表示。２）关节空间关节空间以登高车各个关节的之间的夹角来确定登高车的工作状态。登高车回转平台与机座之间的关节角为民，动臂与与回转平台之间的关节角为￥，斗杆与动臂之间的关节角为０２，铲斗与斗杆之间的关节角为０３，则关节空间确定的登高车工作状态为闲。 ３）驱动空间“驱动空间为各个驱动执行结构的状态参数。

   登高车工作装置运动学正逆解,  登高车铲斗齿尖在笛卡尔坐标空间中的位姿取决于三组液压缸的长度和回转马达的角度，即姿态空间。在运动学中，已知登高车各执行器的行程求解铲斗齿尖位姿的过程称为运动学正解。反之，从铲斗齿尖位姿汗到各执行器的行程则为运动学逆解。因为求解过程中均需经过关节空间，所以登高车工作装置的正逆解分为两部分进行。

   位姿空间与关节空间的正逆解位姿空间与关节空间的正逆解通过本地坐标之家的齐次变换来描述。针对登高车，Ｍ，表示回转中心相对坐标原点的矩阵，Ｍ２表示动臂相对回转中心的矩阵，Ｍ３表示斗杆相对动臂的矩阵，Ｍ４表示铲斗相对斗杆的矩阵。登高车工作装置关节空间到位姿空间正解矩阵, 为末端执行器的坐标系的单位向量，为这个坐标系的原点相对于基坐标系原点的位置向量。根据空间变化法则求出位姿空间与关节空间之间的逆解，已知末端执行器的位姿。登高车工作装置位姿空间与关节空间之间的逆解。在求逆解的过程中，会涉及反三角函数过程，需要根据实际情况对多余的解进行剔除。

     驱动空间与关节空间的正逆解驱动空间是登高车工作装置最终的受控对象，液压执行器（液压缸的伸出长度、液压马达的回转角度）决定关节转角，且为对应关系。由驱动空间求关节转角的过程称为正解，由关节转角向驱动空间的转换为逆解。本文采用几何法进行求解，采用几何法的好处可以直观的进行转换，正逆解过程可互推，可以避开结构的盲点。

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    登高车工作范围包络图对于登高车来说，一个典型的作业循环包括挖掘——满斗提升——回转——卸载——控斗返回等五个步骤。由于受到驱动机构尺寸的限制，登高车工作范围也同样有限。在进行轨迹规划之前，需要明确登高车的工作范围。登高车工作范围包络线，其关键参数。说明书额定值与Ｄ－Ｈ坐标计算值相差小于５ｍｍ。调整铲斗缸的初始位置，使斗杆和铲斗连杆共线；接着动臂由全伸到全缩状态变化，其它两缸保持上一状态不变；斗杆缸由全缩到全伸状态变化；铲斗缸伸出使动臂铰点、铲斗饺点和铲斗齿尖三点共线；然后动臂由全缩到全身状态；铲斗缸完全伸出；斗杆缸从全伸到全缩状态；最后，铲斗缸由全伸到全缩变化，完成登高车包络线的一次循环。登高车的工作盲点需要在实施轨迹规划之前避免，登高车工作装置运动盲点包括两个方面：１）铲斗齿尖所能达到的极限位置，即登高车的工作范围。２）齿尖的姿态的极限位置。当齿尖处于笛卡尔坐标下的某个位置时，铲斗姿态不可能实现３６０°全范围工作；当铲斗处于某个姿态时，有些特定位置不可达到。盲点的存在会使仿真出现异常，轨迹规划会出现奇异的解，需要提前避免。

    登高车齿尖轨迹规划登高车轨迹规划的方法可以参考串联机械手的轨迹规划控制。通常，对于轨迹的控制有三种方法：１）点对点的运动控制；２）指定轨迹通过序列点；３）连续的空间轨迹跟踪控制＝考虑到登高车液压系统的特性，本文选择连续的空间轨迹跟踪控制作为轨迹规划的方法。此方法的好处在于可以使用连续的差值方法获得更精确的轨迹控制，同时避免在点与点之间存在的求解错误。基于ＰＩＤ闭环控制，本文以登高车的直线轨迹跟踪为例，说明轨迹控制方法。１）确定铲斗齿尖在笛卡尔空间的轨迹根据登高车的工况，确定铲斗齿尖的运动方程将其分解为四个自由度的运动，其各个方向上的速度比值相同，得到位姿空间函数。２）确定轨迹行进效率对于位置空间函数，使用相同的轨迹规划时间、速度和加速度，得到各分量关于时间的加减速过程。３）离散位姿空间速度函数，４）获得驱动空间速度函数通过Ｄ－Ｈ坐标转换，经过关节空间转换，得到驱动空间速度函数。在关节空间中，可以判断轨迹规划中是否存在言点。 ５）登高车液压系统通过ＷＤ算法控制驱动空间各参数的速度。登高车作为一个大惯量的系统，在运动过程中其惯性力、负载等随着关节角的变化而变化，为了使其平稳运行，就必须做到位置、速度和加速度的连续变化，减少液压系统的冲击和震动。同时为了提升登高车轨迹规划效率，轨迹规划以满足最优时间性能为指标。登高车铲斗齿尖以正弦曲线表示，保证了登高车工作的平稳，并设置齿尖最大行进速度，对其进行约束。假设登高车的规划运动要在时间／内进行，则轨迹可以被分为几何路径以与时间律。前者在路径任意点Ｓ处满足后者的参数在起点之间是单调增加的。

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