Trajectory planning of excavator equipment in the workspace
Abstract
The article considers planning of excavator working equipment trajectories in the workspace based on straight lines, cycloids, catenaries and B-spline functions. A mathematical model for the formation of B-splines is described. The described mathematical models are implemented in the developed software package. A method is given for the transition from the coordinates of the trajectory points in the working space to the values of the generalized coordinates in the configuration space and for determining the law of motion of the system along the given curves of the working space by finding the values of the change in the generalized coordinates, angular velocities and accelerations, which are the input data for solving the inverse problem of dynamics. It is concluded that the proposed method can be the basis for analyzing energy costs during the movement of working equipment along trajectories of various shapes, taking into account the method for solving the inverse kinematics problem and the requirements and restrictions imposed on it, as well as for developing algorithms for optimizing energy costs.
About the Authors
Petr L. Kudryashov
MADI
Russian Federation
Russian Federation
applicant for a degree candidate of technical sciences
Andrey G. Saveliev
MADI; BMSTU
Russian Federation
Russian Federation
doctor of sciences (technical), professor
References
1. Безкоровайный, П. Г. Исследование нагружения рабочего оборудования гидравлического экскаватора при транспортировании ковша / П. Г. Безкоровайный, В. С. Шестаков, Т. И. Юсупов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2021. – № 11-1. – С. 209-218. – DOI 10.25018/0236_1493_2021_111_0_209. – EDN EPREUX.
2. Dombre, E. Modeling, Performance Analysis and Control of Robot Manipulators / E. Dombre, W. Khalil. – Newport Beach, CA: Wiley-ISTE Ltd, 2007. - 504 p.
3. Дуданов, И. В. Автоматизация исполнительных систем гидравлического экскаватора: специальность 05.13.06 "Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Дуданов Иван Владимирович; СамГТУ. – Самара, 2008. – 215 с. – EDN NQGYRN.
4. Lynch, K. M. Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control / K. M. Lynch, F. C. Park. – Cambridge, IL: Cambridge University Press, 2017. – 547 p.
5. 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.
6. Реброва, И. А. Автоматизация моделирования оптимальной траектории движения рабочего органа строительного манипулятора: специальность 05.13.12 "Системы автоматизации проектирования (по отраслям)": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Реброва Ирина Анатолиевна; СибАДИ. – Омск, 2006. – 146 с. – EDN NODBHB.
7. The official home of the Python Programming Language: official website. – URL: https://www.python.org/ (дата обращения: 24.09.2024).
8. The open source Numpy library for the Python programming language: official website. – URL: https://numpy.org/ (дата обращения: 24.09.2024).
9. The Matplotlib data visualization library for the Python programming language. official website. – URL: https://matplotlib.org/ (дата обращения: 24.09.2024).
10. De Boor, C. A practical guide to splines / C. De Boor. - New York: Springer Verlag, 2001. – 346 p.
11. Гусев, Б. В. Фильтрация сигналов и согласование нагрузок: учебное пособие / Б. В. Гусев, Е. В. Лагунов, С. Н. Шабунин; Министерство науки и высшего образования РФ. – Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2022. – 138 с.
Review
Рецензент: Л.А. Сладкова, д-р тех. наук, проф., РУТ (МИИТ)
Views:
76
