文 献 综 述

1.1 选题背景：

挖掘机是现在人类开发资源和基础建设最有力的工具之一。挖掘机应用范围广，但是劳动强度大，工况复杂，在一些特定场合甚至伴有危险发生，并且挖掘机的驾驶人员需要严格训练，培训周期也较长。此外对于一些特殊的作业任务，如没有一定的经验作业人员并不能保证作业质量。随着当今社会的发展，智能机器人的出现正好可以把人从此类繁重危险的工作中解脱出来。随着电子控制技术的飞速发展，一些具备了高性能的液压元件和控制系统的出现，为实现挖掘机的自动化，智能化铺好了基石。

智能挖掘机器人的最终方向是：无需任何人员进行控制操作，只需作业人员将挖掘任务输入智能挖掘机器人的控制系统中，那么挖掘机器人将自主完成挖掘工作，实现挖掘的自动化和智能化。

1.2 国内外相关研究综述

美国的卡耐基一梅隆大学研制的自主机器人挖掘机，实现了挖掘机的自主作业，其视觉系统采用了两个激光扫描器，放置于挖掘机的左右两侧用来确定挖掘土壤及装车位置，该系统能够准确对车辆进行识别，其实验样机的自动作业效率己接近熟练工人的操作水平。

英国兰卡斯特大学，首次运用l：5结构比例模型进行实验研究，解决了模型与实际的差异问题；该研究根据实际熟练操作人员的操作路线，并针对不同的土壤及障碍进行分析，建立了人工智能专家系统，对模型进行远程控制和局域网络控制。

日本东北大学环境研究所高桥研究室进行着各种工程机械的研究，例如自走行土质改良机和无人化控制的装载机ALV ( Advanced Load#8212;haul-dump with a Vessel)，在ALV的研究中．主要是在装载机后部增加一个容器，以扩大每次搬运的容量。ALV在往返于挖掘点与倾倒点之间时，车头始终朝着一个方向．非常适合狭长区域物料的移动。此装载机后部有一个容器，铲斗挖起一铲物料后，举起并自行装入后边的大型容器中，提高了物料输送的效率。

国内各所大学都在开发研制自主控制的挖掘机。1986年同济大学最早开发了微机操纵的挖掘机正铲试验台，进行挖掘机规划控制方面的研究。1988年浙江大学机械设计研究所研制了微机操纵的反铲液压挖掘机试验台，并在规划控制、力反馈规划控制、自动避障、局部自主控制等方面取得很大进展。该研究所在1996年初制成了一种结构简单、价格低廉的液压挖掘机近距离无线遥控系统，该系统遥控半径在20米左右，通过日视观测挖掘工作面，利用无线电开关信号控制液压挖掘机各工作油缸，完成简单作业。2000年，该所又以WY3 5试验型智能挖掘机器人为研究平台，在节能控制策略、故障诊断、机器人规划控制方面取得进展。1998年，中国科学院沈阳自动化研究所，以一台国产小型挖掘机WYl．3为实验平台，对其控制和操纵部分进行改造，构成挖掘机器人实验样机。样机产品具有多种工作模式，包括自动挖掘、半自动挖掘、手动作业、自动装卸等．同时可遥控操作。

1.3 总结：