بیل مکانیکی هیدرولیک از پرمصرف ترین تجهیزات خاکبرداری در صنعت ساختمان و معدن هستند و در سال های آینده نقش مهمی در بین وسایل نقلیه خارج از بزرگراه ایفا خواهند کرد.
عملیات معمولی بیل مکانیکی هیدرومک لاستیکی شامل درجه بندی، حفاری و بارگیری است که همگی به دستکاری هماهنگ بوم، بازو و سیلندرهای سطل نیاز دارند.
با توجه به سطح بالایی از مهارت مورد نیاز برای عملکرد هماهنگ سیستم دستکاری، کار با بیل مکانیکی کار آسانی نیست.
یک سیستم حفاری خودکار می تواند به اپراتورهای با تجربه کمتر کمک کند تا وظایف داده شده را به روشی کارآمد و با کیفیت کار قابل قبول انجام دهند.
به عنوان مثال، یک بیل مکانیکی هیدرولیک 25 تنی مستقل می تواند یک کامیون را در حدود شش گذر با زمان بارگیری معمولی 15 تا 20 ثانیه در هر گذر بارگیری کند.
این نرخ بسیار نزدیک به چیزی است که یک اپراتور متخصص می تواند برای بارگیری دستی یک کامیون با استفاده از بیل مکانیکی با همان اندازه انجام دهد.
بعلاوه، بیل‌های خودکار پتانسیل این را دارند که کارهای مختلف حفاری و اکتشاف را در محیط‌های خطرناک یا مناطق دورافتاده، مانند مناطق تشعشع، تسهیل کنند.
رویکرد طراحی سیستم مبتنی بر مدل را می توان در طراحی و توسعه بیل مکانیکی پیشرفته مانند بیل مکانیکی اتوماتیک و بیل مکانیکی هیبریدی به کار برد.
مانند هر طراحی سیستم مبتنی بر مدل، روش معمول در توسعه کنترل کننده برای یک سیستم بیل مکانیکی پیشرفته، ابتدا استخراج مدل سیستم و سپس توسعه یک کنترل کننده بر اساس مدل است.
بنابراین، استخراج مدل سیستم یک جزء حیاتی در توسعه یک بیل مکانیکی است.
در میان بسیاری از زیرسیستم‌ها و اجزای یک بیل مکانیکی، هدف این مقاله ارائه مروری بر توسعه اخیر مدل‌های سیستم برای دستکاری‌کننده‌های بیل مکانیکی است.
یک دستکاری بیل مکانیکی از پیوندهای مکانیکی با عملکرد سینماتیکی و یک سیستم هیدرولیک تشکیل شده است.
دو رویکرد اصلی در مدل‌سازی سیستم‌های مکانیکی و هیدرولیکی وجود دارد: مدل‌سازی ریاضی و مدل‌سازی شبیه‌سازی با استفاده از ابزارهای نرم‌افزاری تجاری موجود.
این مقاله با مروری بر مدل‌سازی سینماتیک و دینامیکی پیوند مکانیکی آغاز می‌شود و سپس، رویکردهای مدل‌سازی مختلف در سیستم‌های هیدرولیک ارائه می‌شود.
در هر بررسی مدل سازی سیستم، ابتدا مدل های ریاضی ارائه می شود و سپس مدل های شبیه سازی دنبال می شود.
