Virtual Manufacturing is a powerful methodology for developing a new product, new equipment and new production system. It enables us to check the errors in design before production. This paper deals with a case study of virtual manufacturing in an excavator factory. Boom and rotating table of upper body are selected for application. 3D models of parts and fixtures are developed with CATIA and 3D simulation models are developed with IGRIP. These models are used for the design of fixture to verify the motion of the equipment. As a result, the manual welding systems are replaced by automatic systems and many design errors are corrected in the design phase, which enables us to reduce the developing cost and time.
The Field robot means the machinery applied for outdoor tasks in construction, agriculture and undersea etc. In this study, to field-robotize a hydraulic excavator that is mostly used in construction working, we have developed an automatic excavation system and an adaptive control system. A model-reference adaptive controller has been designed based on the model that is obtained through off-line system identification. It is illustrated by computer simulations that the proposed control system gives good performance in the trajectory tracking control and the adaptation to parameter variation.
The Field Robot means the machinery applied for outdoor tasks in construction, agriculture and undersea etc. In this study, to field-robotize a hydraulic excavator that is mostly used in construction working, we have developed an automatic excavation system and adaptive control system. A model- reference adaptive controller has been designed on the model that is obtained through off-line System Identification. It is illustrated by computer simulations that the proposed control system gives good performances in the trajectory tracking control and adaptation to parameter variation.
This research develops a sensorless hydraulic servo system of Parallel-Typed robot for harbour construction. Purpose of the robot is to mechanize the construction, which is accomplished through a joystick's operating by a stoneworker (or diver). The robot is attached on the end of an excavator as its attachment or transported by a crane to reach the desired place. The embedded compact controller is installed on the robot body and controlled by wireless telecommunication. For underwater work, it is necessary to waterproof the robot and its sensors. Especially, a sensor waterproof is a main drawback for the underwater robot. This leads us to develop a hydraulic robot position controller using an observer which gives the position information without any position sensor. We design a neural network to identify the displacement change according to the command voltage to servo valve. To verify the sensorless controller, this paper presents the performance of the sensorless control for which the position is given by the observer comparing with that of the sensor control for which the position is measured by LVDT sensors.
Nowadays, automatic digging operation of an excavator is a big challenge due to the complexity of digging environment, the hardness of soil and buried obstacles into the ground. In order to achieve the maximum soil bucket volume, this paper introduces a novel engineering model that was developed as a virtual excavator in the design phase. Through this model, the designs of mechanical and control systems for autonomous excavator are executed and modified easily before developing in real testbed. Based on a concept of an autonomous excavation, a mechanical system of excavator was first designed in SOLIDWORKS, and a soil model also was modeled by finite-element analysis in ANSYS, both modeled models were then exported to ADAMS environment to investigate the digging behavior through virtual simulation. An intelligent control strategy was generated in MATLAB/Simulink to control the excavator operation. The simulation results were demonstrated by effectiveness of the proposed excavator robot in testing scenarios with many soil types and obstacles.
The objective of this paper is to design the variable structure system(VSS) controller for the tracking control of excavator which is driven by electro-hydraulic servomechansim. It is generally agreed that the dynamic characteristics of the robot arm such as excavator are coupled, time varying, and highly nonlinear, and also hydraulic system contains nonlinear characteristics in itself, so performing exact position control and trajectory tracking control need remarkable consideration. To solve this porblem, this system was designed as a variable structure system. The salient feature of VSS is that the sliding mode occur on a switching surface. While in sliding mode, the system remains insensitive to parameter variations and disturbances. This control algorithm was applied to a hydraulic excavator by simulaltion and to a simulator by experiment. And its effectiveness was verified. And the results of VSS for the electro-hydraulic excavator was compared with that of the PID when load disturbances and system parameter variations exist.
Field robot represented by excavator can be applied for various working in manufacturing, construction, agriculture etc. Because of the flexibility of its multi-joint mechanism and the high power of hydraulic actuators. Since the excavator operates in the hazardous working circumstance, operators exposed in harmful environment. Therefore, automation system has been investigated to protect from the harmful environment. In this paper, the method to construct the remote control system is proposed. The remote control system is consisted of a manual and auto mode. Manual mode controls a hydraulic cylinder as open loop control. and auto mode controls the end effecter of excavator using tracking control system. The efficiency of remote control system was evaluated through the field test.
The Field Robot means the machinery applied for outdoor tasks in construction, agriculture and undersea etc. In this paper, to field-robotize a hydraulic excavator, we have proposed a robust and systematic controller design method. Disturbance observer is used as inner controller to reshape the excavating system into the linear dynamics of nominal model by compensating coupled nonlinear terms, model uncertainties and external load variations. Using the linear model that is obtained through off-line system identification, a H control scheme is applied to construct a disturbance observer and a servo-controller systematically.
본 논문은 개발 중에 있는 굴삭기 무인조종 로봇을 대상으로 시스템 신뢰도 평가 방법을 제안하고, 제안한 방법을 이용하여 수행한 신뢰도 보증시험에 대한 결과를 나타낸다. 로봇 시스템은 위험한 작업환경에서 작업자의 안전을 위하여 개발되었으며 전체 시스템의 신뢰도는 각 구성품의 신뢰도로부터 계산될 수 있다. 따라서 세 가지 주요 구성품 각각에 대한 전용 시험 장비를 제작하여 가속수명시험에 사용하였다. 가속수명시험 결과를 이용하여 신뢰수준에 따른 보증할 수 있는 평균수명을 추정하고, 적은 시료 수를 사용하는 시스템 신뢰도 보증 시험법을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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