madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1445Research Article2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексыАнализ энергозатрат при движении экскаваторного оборудованияAnalysis of energy consumption during the movement of excavator equipmentКудряшовПетр ЛеонидовичKudryashovPetr L.

соискатель уч. степени канд. техн. наук

applicant for a degree candidate of technical sciences

techpostdm@yandex.ruСавельевАндрей ГеннадьевичSavelievAndrey G.

д-р техн. наук, проф.

doctor of sciences (technical), professor

prof.saveliev@yandex.ruМАДИРоссияMADIRussian FederationМАДИ; МГТУ им. Н.Э. БауманаРоссияMADI; BMSTURussian Federation20251903202501(43)99Copyright © Кудряшов П.Л., Савельев А.Г., 20252025Кудряшов П.Л., Савельев А.Г.Kudryashov P.L., Saveliev A.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1445

 В статье рассматривается проверка выдвигаемой гипотезы о том, что траектории с меньшими уровнями мощности характеризуются меньшим углом между вектором линейной скорости рассматриваемой системы координат с большей диагональю скоростного эллипсоида манипулятивности за время движения по данной траектории. Рассмотрены понятия конфигурационного и рабочего пространства и отображения между ними на основе матрицы Якоби экскаватора.  Проведен анализ затрат мощности гидросистемы при формировании законов движения экскаваторного оборудования в рабочем пространстве по циклоидам, прямым, цепным линиям, пространственным кривым на базисе B-сплайнов, а также рассмотрено формирование закона движения в пространстве обобщенных координат на основе методики S-curve. Показаны основные используемые математические модели. Расчеты проведены с помощью разработанного программного комплекса. Приведен состав экспериментальной установки и методика проведения эксперимента. Сделаны выводы о характеристиках наименее энергозатратных траекторий на основе анализа теоретических и экспериментальных данных.

The article examines the verification of the hypothesis that trajectories with lower power levels are characterized by a smaller angle between the linear velocity vector of the coordinate system and a larger diagonal of the manipulability ellipsoid during movement along this trajectory. The concepts of configuration and workspace and mapping between them based on the Jacobi matrix of the excavator are considered. The analysis of hydraulic system power costs in the formation of laws of motion of excavator equipment in the workspace using cycloids, straight lines, chain lines, spatial curves based on B-splines is carried out, and  is also considered the formation of the law of motion in the space of generalized coordinates based on the S-curve technique. The main mathematical models used are shown. The calculations were carried out using the developed software package. The composition of the experimental setup and the methodology of the experiment are given.  Based on the analysis of theoretical and experimental data, conclusions are drawn about the characteristics of the least energy-intensive trajectories.

мощность гидросистемыэкскаваторное оборудованиерабочее пространствоконфигурационное пространствоэкспериментhydraulic system powerexcavator equipmentworkspaceconfiguration spaceexperimentReferencesEnergy Flow Analysis of Excavator System Based on Typical Working Condition Load / D. Su, L. Hou, Sh. Wang [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, No. 13. – P. 1987. – DOI 10.3390/electronics11131987. – EDN UXRIOS.Energy Flow Analysis of Excavator System Based on Typical Working Condition Load / D. Su, L. Hou, Sh. Wang [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, No. 13. – P. 1987. – DOI 10.3390/electronics11131987. – EDN UXRIOS.Савинкин, В. В. Развитие теории энергоэффективности одноковшовых экскаваторов: специальность 05.05.04 "Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Савинкин Виталий Владимирович; СибАДИ. – Омск, 2016. – 390 с. – EDN LUUSJU.Савинкин, В. В. Развитие теории энергоэффективности одноковшовых экскаваторов: специальность 05.05.04 "Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Савинкин Виталий Владимирович; СибАДИ. – Омск, 2016. – 390 с. – EDN LUUSJU.Кузнецова, В. Н. Анализ эффективности гидросистемы одноковшового экскаватора при рекуперации энергии потока рабочей жидкости / В. Н. Кузнецова, В. В. Савинкин // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2014. – № 5(39). – С. 21-28. – EDN TCSKCX.Кузнецова, В. Н. Анализ эффективности гидросистемы одноковшового экскаватора при рекуперации энергии потока рабочей жидкости / В. Н. Кузнецова, В. В. Савинкин // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2014. – № 5(39). – С. 21-28. – EDN TCSKCX.Подчасов, Е. О. Анализ точности работ, производимых рабочим механизмом одноковшового экскаватора / Е. О. Подчасов, А. Д. Терентьева // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2017. – № 8(68). – С. 4. – DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1654. – EDN YUPNLV.Подчасов, Е. О. Анализ точности работ, производимых рабочим механизмом одноковшового экскаватора / Е. О. Подчасов, А. Д. Терентьева // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2017. – № 8(68). – С. 4. – DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1654. – EDN YUPNLV.Dombre, E. Modeling, Performance Analysis and Control of Robot Manipulators / E. Dombre, W. Khalil. – Newport Beach, CA: Wiley-ISTE Ltd, 2007. – 504 p.Dombre, E. Modeling, Performance Analysis and Control of Robot Manipulators / E. Dombre, W. Khalil. – Newport Beach, CA: Wiley-ISTE Ltd, 2007. – 504 p.Scalera, L. Minimum-Energy Trajectory Planning for Industrial Robotic Applications: Analytical Model and Experimental Results / L. Scalera, G. Carabin, R. Vidoni, A. Gasparetto // Proceedings of the 26th International Conference on Robotics in Alpe-Adria-Danube Region, RAAD. – 2017. – P. 334-342. – DOI 10.1007/978-3-030-48989-2_36.Scalera, L. Minimum-Energy Trajectory Planning for Industrial Robotic Applications: Analytical Model and Experimental Results / L. Scalera, G. Carabin, R. Vidoni, A. Gasparetto // Proceedings of the 26th International Conference on Robotics in Alpe-Adria-Danube Region, RAAD. – 2017. – P. 334-342. – DOI 10.1007/978-3-030-48989-2_36.Craig, J. J. Introduction to Robotics. Mechanics and Control. Third Edition. / J. J. Craig, M. J. Horton, A. Dworkin, C. Snyder and others. – Upper Saddle River, NJ 07458: Pearson Education, Inc., 2005. – 408 p.Craig, J. J. Introduction to Robotics. Mechanics and Control. Third Edition. / J. J. Craig, M. J. Horton, A. Dworkin, C. Snyder and others. – Upper Saddle River, NJ 07458: Pearson Education, Inc., 2005. – 408 p.Lynch, K. M. Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control / K. M. Lynch, F. C. Park. – Cambridge, IL: Cambridge University Press, 2017. – 547 p.Lynch, K. M. Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control / K. M. Lynch, F. C. Park. – Cambridge, IL: Cambridge University Press, 2017. – 547 p.De Boor, C. A practical guide to splines / C. De Boor. – New York: Springer Verlag, 2001. – 346 p.De Boor, C. A practical guide to splines / C. De Boor. – New York: Springer Verlag, 2001. – 346 p.Robotics: Modelling, Planning and Control / B. Siciliano, L. Sciavicco and others. – Springer Publishing Company, Inc., 2010. – 632 p. –ISBN 978-1-84996-634-4.Robotics: Modelling, Planning and Control / B. Siciliano, L. Sciavicco and others. – Springer Publishing Company, Inc., 2010. – 632 p. –ISBN 978-1-84996-634-4.Колюбин, С. А. Динамика робототехнических систем / С. А. Колюбин. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2017. – 117 с. – EDN VBSMAH.Колюбин, С. А. Динамика робототехнических систем / С. А. Колюбин. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2017. – 117 с. – EDN VBSMAH.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024667696 Российская Федерация. Программа для динамического и кинематического расчета гидравлического экскаваторного оборудования: №2024666458: заявл. 11.07.2024: опубл. (зарег) 29.07.2024 / П.Л. Кудряшов.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024667696 Российская Федерация. Программа для динамического и кинематического расчета гидравлического экскаваторного оборудования: №2024666458: заявл. 11.07.2024: опубл. (зарег) 29.07.2024 / П.Л. Кудряшов.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.