基于MEMS传感器的挖掘机姿态检测系统的研究

发布时间：2018-04-22 18:41

  本文选题：挖掘机 + MEMS传感器　； 参考：《华侨大学》2015年硕士论文

【摘要】：随着人类活动领域的拓展和抢险救灾机械化程度的不断提高,对挖掘机的功能需求趋于自动化和智能化。作为挖掘机自动化的关键部分,姿态检测系统的重要性逐渐凸显出来。基于以上背景,本文采用MEMS传感器,以实现挖掘机全姿态检测为目的,研制了挖掘机姿态检测系统。首先,分析比较了国内外对于智能挖掘机和姿态检测系统的研究现状,阐述了挖掘机姿态检测的基本原理,对现有姿态检测系统的测量方法进行了详尽的描述和分析,指出了其中存在的问题以及将来的发展趋势。说明了课题的研究意义。其次,介绍了挖掘机姿态检测系统所涉及的理论基础。根据刚体空间运动学与MEMS传感器的工作特点研究了四元数、欧拉角与旋转矩阵之间的转换方法。采用D-H坐标法建立了挖掘机的运动学模型,在此基础上研究了挖掘机姿态检测算法。考虑到测量装置装配误差的存在,结合递推最小二乘法研究了测量装置标定算法。用MATLAB软件编写仿真程序,验证了姿态检测算法与测量装置标定算法的准确性。然后,阐述了姿态检测系统与挖掘机智能电控系统各部分之间的关系。根据智能挖掘机的实际需求与机构的运动特点,提出了姿态检测系统硬件系统与软件系统的整体设计方案。选用STM32处理器与MPU9150传感器搭建姿态检测系统的硬件平台,详细描述了各部分电路的作用与设计原理,并采用Cadence软件完成了原理图与PCB电路图的绘制。在此基础上,根据各部分电路与控制器的工作特点,编写了硬件电路的驱动程序与接口程序。结合姿态检测系统的工作原理,完成了对姿态检测系统各装置主程序的编写。最后,采用LabVIEW软件设计了上位机测试程序,并在实验平台上完成了姿态检测系统的调试工作。本文采用MEMS传感器设计的挖掘机姿态检测系统,提高了姿态检测系统的工作稳定性与可靠性,拓展了MEMS传感器的应用领域,对于推进挖掘机的智能化进程有重要的研究价值。
[Abstract]:In this paper , the principle of attitude determination of excavator is studied by using the method of D - H coordinate .

【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU621;TP212.9

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本文编号：1788439