泵车布料机构运动学分析及轨迹规划控制建模与仿真中国科院沈阳自动化研究所沈阳，也郭立新东北大学沈阳⑴盼张国忠大连液压件厂大连5享印永梅，=缸，厉财程的，方法肩；帏机构运，析的逆问。土丁吏索的遗传算法来求解*优控制优化标函数并对施工过程进行了仿真。

　　机电体化与机器人技术己成为高性含1程机械的发展方向。，疑上栗乍作为现代建筑业，效的工具，其缸，自动化酸渐受们的重视泵车布料几构基本巾，转机构大臂中臂。小臂和软符等部分以折式节贤裂午为例俎成的串联链机构。类似结构前己有午多研布料机构动学分析与，筑，轨迹规为腔制要解决的贫，9执构忭的相对转允成各汕缸长度给定时确定烧筑点的维屯标位置②+烧筑点的位置给记经逆运算反求各转动件的相付转穴或汕缸的皮。儿余由度空间机构的逆解，存在着个以上的解采阳某些方法加以拉制，如固定个或几个执行机构从而使逆运算的解在少数有限解内1*佳方案为满足某*优月扣涵数的觯从而伙得冗余度系统的唯逆解，1油缸长度1与各臂相对转角0，的对应关系阁厂沾立布料机构的坐标系必为固记米标件丁她面1；4为转台和各杆的4部处标系其2轴向夕，轴由右手法贝，定。各臂与其驱动油缸均相成个曲柄滑块机构，可得为边长，变的角形，这样利用知函数关系可出以参变撒山缸长度由于各臂结构确定，通过计算即可得到布料机构的弯板连杆与其对应臂间所构成角形的角度再用式⑴求得油缸杆对应角就可以计算出各臂间的相对夹角9；是；的闲数，也是；的函数。即各臂间夹角9；与油缸长度；有下列对唆关系根据实际情况确定出式⑴和式⑵的具体形式可计算得到1中各臂间的相对夹角沃与各臂油缸长度的对应函数关系。多杆机构空间，脾变换理即可建立起以回转台转角和汕缸长度作为参变额点轨迹的精确关系。这样利用液乐系统的油*控制即可实现烧筑轭的规划，为了说明式⑵的具体形式这里，以火臂中竹，yVZs转处的关系加以说明如阁2为便尸说叨，不妨设边为1汕缸长；对检角为；这里=2.经过推导，均为结构参数为定值。当给定时，同方程组式3即可求出2.这样也就获得了2与2的对应夫系。同理亦可计算出，此与的对应关系。

　　2浇筑点与各臂夹角的变换关系布料机构各臂间均为转动融用齐次叱际的4，4矩4；和，=23，4为回转台和各臂杆的结构参数为定值。

　　利用。2和4.在汕长度1与间转机构转角，给定时。即可实现饶筑过程的定点主动控制。

　　3逆问求解及*优控制建模与仿真3.1逆问仞料机构运动学分析的逆问。即由浇筑点心，2反求出各臂相对转角0；或油缸长度；与回转机构转角1当浇筑点坐标。2给定后。利用式4中的第4列可获得点坐标的关系为了以各油缸长度和回转机构的转角为变量参数。需将式1和式0的具体形1数=46.浇筑点沿设定轨迹的离散点移动经过式。6的多次迭代求解。各臂汕缸伸缩适的变化量可能出现较大解。而4致姿态变化时间较长及振动较大等问。因此本文在对布料机构施工控制时采用了*优拧制。

　　3.2*优控制建模*优目标函数设定为各臂油缸伸缩。*大者*小。当然也可用各油缸驱动时间或臂间转角作为衡量目标。以及*小能兄原迎等姐立优化标函数。

　　油缸伸缩量*人者*小的标数达式为imn.i.

　　利用式7所实现的控制技术对某区域浇筑时，可在定程度内维持整个布料机构姿态相对稳定本文轨迹规划*优控制的标函数采用了罚函数和加权法建模，即以式7为目标，以浇筑点的空间几何位置作为约束函数。优化目标函数变为为油缸长度边界条件控制函数。，汕缸长度超过边界条件定义的范围时对式⑴进行惩罚有，由于实际施工中布料机构各臂同时运动，为了尽量减小哥氏力的影响，本文又对油缸伸缩量加权法处理，这样*终的优化目标函数为个较大的系数，小臂给较小的系数，以尽量减少大臂油缸的伸缩量。式8和式9是个以回转机构转角和油缸长度为参变量的*优控制目标函数，属于非线性隐函数，用常规优化方法求解，不易获得全局*优解。

　　求解，于该方法是种随机搜索的优化方法，具，求解多变进非线性的优化问。闪而可以很好地解决木义轨迹规划中具有冗余出1度的忾解问。

　　3.3*优控制仿真报据上述分析过程。木之以式9为泵乍布料机构轨迹规划的*优控制的优化标函数，对某给定区域进行浇筑过程的*优控制仿真。首先设定作业浇筑区域。然；17将浇筑区域自动离散成点的数稂汜合作乃烧筑点汜合。再调用优化方法求解。布料机构结构参数14=5.2，烧筑区域为矩形区域。仿真结果3所，3；1分别为轴侧阁2工而27面1面的投影。注由于回转台半径的值较小，在3中其长度显不清。

　　4结束语与讨论各执行机构进行运动学分析，给出了布料机构浇筑过程的轨迹规划计算方法。在解决布料机构的逆运动学分析问时，采取了多目标*优控制，并用基于多峰值并行搜索的遗传算法解决机器人学的臂解问，实现了泵车布料机构浇筑作业时按设定轨迹有待完善的问①对于多节臂的布料机构做大距离移动时，需进行各臂间的姿态调整以降低系统的振动幅度②泵车浇筑过程的自动化还应考虑布料机构的自动回避障碍和各臂同时动作时与外界可能发生的干涉问。这些问处理需建立许多规则控制实现。

　　1黄宗益。等。挖掘机工作装轨。丈控制建筑机恍1糊。2.

　　2郭1液5权，机工1砚置斗齿轨。丈的拉制下秆机械。I99S.6.

　　备广业。等。业机器人马找1.沈陆4北业学院出版。1.的。空间机构7圳。北！；机械业出版社。199呢IW郭立新。等。种基于多峰值多规则并行搜索的遗算法1肘。西上接第1页计戴发现缺陷处存在明显的应力集中。在本文考虑的可能的缺陷尺寸下，应力集中系数的值般在46之间。应力集中系数随缺陷高度和宽度的增加而增大，但增大趋势逐渐平缓。随缺陷厚度的增加，应力集中系数单调减小。

　　1拉达伊，0.著，郑朝云，张式程译焊接结构疲劳强度蚓。北京机械工业出版社，1994 1习孙志雄。焊接断裂力学1叫。西安西北工业大学出版社，1990.

　　3佐藤邦彦等著。张伟昌等译。焊接接头的强度与设计肘。北京机械工业出版社，