ABSTRACT Performing work for extended periods of time while using the lowest amount of resources is an important aspect for productivity in many industries. In forestry, the productivity of a forwarder is seen as the volume of material it can extract to a roadside landing in a certain amount of time, where the process of loading and unloading logs represents a large part of the work. During this process, the esnergy consumed by the machine is directly related to the speed of the crane. Thus, increasing productivity implies increasing the operating velocity of cranes. But according to current design of forestry cranes, this conversely leads to an undesired increase in consumption of resources (e.g. fuel). A second method is to alter the machine’s design, such as rotating the log bunk. This article considers both methods through a simulation-based comparison aiming to evaluate the energy consumption of two crane-bunk systems when loading. The first simulation system considers a forestry crane with a fixed log bunk (forwarder-like crane). The second simulation system takes into account a forestry crane and a rotating log bunk (harwarder-like crane). The analysis presented considers the fundamental mathematics required to analyze the dynamics of forestry cranes and the principles required to plan energy-optimal motions. The simulation results show that energy savings of 43% to 61% can be obtained by determining energy-optimal motions and using a harwarder-like crane architecture.

中文翻译：

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考虑能量优化运动规划时，用于装载工作的两个起重机-铺位系统之间基于仿真的比较

摘要 在许多行业中，在使用最少资源的情况下长时间工作是提高生产力的一个重要方面。在林业中，货运代理的生产力被视为在一定时间内可以提取到路边着陆的材料量，其中装载和卸载原木的过程占工作的很大一部分。在这个过程中，机器消耗的能量与起重机的速度直接相关。因此，提高生产率意味着提高起重机的运行速度。但是根据林业起重机的当前设计，这反过来会导致资源（例如燃料）消耗的不期望增加。第二种方法是改变机器的设计，例如旋转木床。本文通过基于仿真的比较来考虑这两种方法，旨在评估装载时两个起重机-铺位系统的能耗。第一个模拟系统考虑了带有固定原木铺位的林业起重机（类似搬运工的起重机）。第二个模拟系统考虑了林业起重机和旋转木床（类似harwarder 的起重机）。所呈现的分析考虑了分析林业起重机动力学所需的基础数学以及规划能量最佳运动所需的原则。仿真结果表明，通过确定能量最佳运动和使用类似哈沃德的起重机架构，可以节省 43% 到 61% 的能源。第一个模拟系统考虑了带有固定原木铺位的林业起重机（类似搬运工的起重机）。第二个模拟系统考虑了林业起重机和旋转木床（类似harwarder 的起重机）。所呈现的分析考虑了分析林业起重机动力学所需的基础数学以及规划能量最佳运动所需的原则。仿真结果表明，通过确定能量最佳运动和使用类似哈沃德的起重机架构，可以节省 43% 到 61% 的能源。第一个模拟系统考虑了带有固定原木铺位的林业起重机（类似搬运工的起重机）。第二个模拟系统考虑了林业起重机和旋转木床（类似harwarder 的起重机）。所呈现的分析考虑了分析林业起重机动力学所需的基础数学以及规划能量最佳运动所需的原则。仿真结果表明，通过确定能量最佳运动和使用类似哈沃德的起重机架构，可以节省 43% 到 61% 的能源。所呈现的分析考虑了分析林业起重机动力学所需的基础数学以及规划能量最佳运动所需的原则。仿真结果表明，通过确定能量最佳运动和使用类似哈沃德的起重机架构，可以节省 43% 到 61% 的能源。所呈现的分析考虑了分析林业起重机动力学所需的基础数学以及规划能量最佳运动所需的原则。仿真结果表明，通过确定能量最佳运动和使用类似哈沃德的起重机架构，可以节省 43% 到 61% 的能源。