名优茶采摘机器人机械手结构参数优化与仿真

为提高名优茶采摘机器人采摘效率,减小机械手的操作空间和结构尺寸,基于名优茶特性、采摘要求以及结构化茶园种植模式,设计一种4自由度关节型名优茶采摘机械手。根据名优茶生长分布空间以及采摘机器人移动平台结构,确立机械手几何工作空间,然后以机械手工作空间主截面包络面最优为目标函数,以轨迹区域约束、杆件尺寸和关节角度限制为约束条件,建立机械手结构参数优化模型,采用MATLAB优化工具箱来求解。最后通过蒙特卡洛法以及MATLAB机器人工具箱对机械手工作空间进行仿真验证。结果表明:优化后的机械手能包容名优茶采摘所要求的全部目标空间。该研究为名优茶采摘机械手进一步分析奠定基础。     

便携式棉花采摘机械手结构参数优化研究

我国作为棉花种植的大国,各地区棉花的采摘存在较大的差异,导致棉花采摘的成本增高,效率低下。在对新疆棉花采摘过程所面临的问题进行研究,结合当地采摘要求,对便携式棉花采摘机械手进行优化设计。在给定的约束空间下,综合考虑自由度、作业区域、作业效率、机械手长度及转角等多方面因素后,构建采摘机械手范围的函数模型,利用MATLAB工具箱对模型进行优化计算,求解采摘机械手的结构参数。优化后的结果为:大臂长L_4=380 mm,小臂长L_5=420 mm,大小臂的范围角分别为:θ_(4max)=134°和θ_(5max)=116°,优化后的采摘机械手操作简便,具有高自由度,能够灵活作业,可同时采摘四行棉花且避免重复作业,效率大幅提高,并且能达到97.5%的落地棉率。同时,便携式采棉机械手价格较低,可被大部分种植农户接受,具于广阔的应用空间。     

番茄收获机械手机构型综合研究

基于番茄收获作业要求与工作特点,结合番茄生物学特性与栽培方式,遵循机构设计原则和仿生学原理,将番茄收获机械手分为手臂和手腕两部分分别进行选型设计.通过旋转能力分析,确定了番茄收获机械手机构型式为七自由度冗余度机械手,该机械手具有较好的工作空间、运动学特性,能够满足番茄收获工作要求,为其它收获机械手机构型式设计提供了依据.     

番茄采摘机械手的三维设计与试验研究

采摘机械的末端执行器作为果蔬收获类机器人的重要组成部分,其采摘机械手的设计是收获机器人研发的重要环节。为此,分析了当前采摘机械手在国内外的发展现状,结合番茄果实的生物学特征,以保护番茄果实不受损伤为设计目标,利用NX12.0三维制图软件设计出了一种将作用力施加于番茄桔梗生长节点的番茄采摘机械手。同时,通过三维软件的仿真模块对机械手的关键零件进行有限元分析,进而对整体机构进行模拟仿真,仿真结果验证采摘机械手的设计合理性,旨在为下一步番茄采摘机械手的研发奠定基础。     

5自由度机械臂的结构设计及参数优化

机械手采摘成功率与采摘范围不仅取决于机械手臂结构尺寸和特点,还与控制精度有关。文章结合棉花采摘的作业要求,对一种5自由度机械手臂进行了结构设计,并运用Matlab软件的Optimization Tool对机械手的变量进行了参数优化。     

水平摘锭式采棉机采棉头刮棉装置的设计

正0引言水平摘锭式采棉机利用棉花相互缠绕及易向任何粗糙表面缠挂的特性,通过使用高速旋转带钩齿的摘锭将棉花从棉铃中缠绕采出~([1]),因其田间适应性好、采摘质量有保障、采摘效率高,具有多次采收能力等特点,在我国广泛应用,目前国内以水平摘锭式采棉机为主~([2-4])。每个采棉头上都可安装刮棉装置从而提高棉花采收效率。在采棉头工作过程中,     

对辊式红花采收实验台的设计与研究

为满足红花收获机械的发展要求,在消化吸收我国现有的红花收获机及对辊式收获技术的基础上,创新设计了对辊式红花收获试验台。以采摘机采摘头为对象,通过对采摘头工作原理及参数的分析,确定了该试验装置的基本结构参数,试制了该对辊式红花收获验台。整机包括支撑滑动机构和调整机构,重点对间隙调整机构进行了设计,利用该装置可以完成对辊间隙、胶辊直径和胶辊转速的调节,并以此为影响因素,对采净率、破碎率等评价指标进行分析及优化,旨在为辊式采收机具的设计提供参考依据。该装置为红花采收机的研制及采收性能的分析提供了实验测试平台,对实验台关键受力部位进行了受力分析,并对实验流程提出了合理建议。经验证,该采收实验装置工作性能稳定,对采收机采摘头的设计具有实际指导意义。     

基于FPA控制系统的多指多关节采摘机械手设计

针对传统机械手爪存在抓持动作单一、自由度少及通用性较差等缺点,设计了一种新型的由FPA直接驱动的多指多关节采摘机械手,有效地提高了机械手的灵活性和对不同果实采摘的自适应能力。从静力学的角度,建立了弯曲关节的转角及输出力的静态模型,并利用多目标优化方法对各个关键受力的均匀性进行了优化设计,分析了三自由度手指的输出力特性。最后,通过实验方法建立了机械手的苹果抓持实验,分析了气压值与抓持能力之间的关系。实验结果表明:随着待采摘果实目标半径的增大,机械手抓取关节角度有所减小,机械手抓取关节手指内腔的压力有所降低,为新型采摘机械手的研究提供了理论借鉴和技术参考。     

水果无损采摘机械手工作空间分析及参数确定

水果采摘机器人在我国起步晚、发展缓慢,没有系统的方法用以设计采摘机械手,特别是机械手参数确定方法不成熟,造成工作空间浪费、影响机械性能等问题。为此,提出了一种蒙特卡洛法结合控制变量确定摆动关节范围的设计方法,利用D-H参数法对机械手臂进行正运动学分析,在MatLab平台下用蒙特卡洛法计算机械手的工作空间,并结合控制变量法,求出不同参数下的工作空间范围,根据相对较合理的工作空间范围,确定机械手臂的合理参数。以水果无损采摘机械手为例,根据具体设计要求,确定了手臂长度,利用蒙特卡洛法确定了摆动关节的转角范围,并验证参数的正确性。结果表明:该方法可以迅速有效地确定摆角范围,解决了以往摆动关节转角范围靠设计经验确定而存在的空间浪费的问题。     

收获采摘机器人的运动学分析及仿真——基于ADMAS

为了对五自由度关节式收获机器人五自由度关节机器人末端执行器的位姿和运动进行描述,运用传统的D-H法建立各关节运动学数学模型,进行运动学正、逆解,求得末端执行器的位置关系式。基于UG软件建立了该机械手的三维立体模型,并通过ADMAS软件对机械手抓取、采摘和放下过程进行仿真分析,确定其运动轨迹。结果表明:所建立的运动学方程正确,设计的机械手满足工作要求,有较强的操作性,为收获采摘机械手的设计制造奠定了基础。     

机械设计轴系结构设计思索

现代化工业要求机械产品不断提高性能、缩短设计制造周期并具有柔性,这既是机械制造业赖以生存的关键,也是当前倡导技术创新的核心。为了轴上零件能够准确定位并且要符合轴加工和装配要求,必须合理设计出轴各个部分结构尺寸,还要有轴的强度设计。     

基于摩擦学的齿轮传动设计

据调查表明,80%的机械系统失效是由于磨损引起的。因此,改善润滑状态、提高设备的可靠性和寿命成为现代设计和制造业的首要任务。为了减少摩擦、磨损,提高机械系统的寿命,应用一种新的设计方法—基于摩擦学的设计,以赫兹理论和弹流润滑理论为基础,建立摩擦学设计模型。为了使摩擦学设计模型适用于各种工况,对其进行了修正。结合实例,通过改变参数进行计算、分析和比较,得出可行性的结论。     

基于设计结构矩阵的变型设计过程动态规划

针对目前变型设计过程模型主要限制在零件级的粒度,导致活动间关系赋值较为粗糙,且往往需要遍历所有可能的设计过程,时间长,效率低,不能满足产品设计过程中的动态变化等问题,提出了一种基于设计结构矩阵的变型设计动态规划方法。依据建立的变型产品设计活动层次结构模型,定义了参数级粒度的设计活动间约束关系及其优先级数值,通过对虚拟活动的打包和分解操作,实现复杂耦合条件下基于DSM的设计过程动态规划。以轴承产品设计过程为例,验证了该方法的有效性。     

产品设计人性化发展趋势研究

本文研究了产品设计的人性化发展趋势,提出了解决人们生活需要和注重人们的情感激发的人性化总体趋势,总结出了注重本能情感和的娱乐性和产品交互、解读的趣味性趋势。     

基于设计模板的小型农业作业机快速设计

利用设计模板是提高设计效率的有效方法。为此,研究了设计模板的多视图结构特点,以及不同视图之间的相互关系,从而将设计模板应用于产品设计。以产品模型作为信息载体,通过规则推理对约束规则进行匹配,在设计模板的基础上提出了小型农业作业机产品的快速配置流程,通过设计平台实现了产品的快速设计。     

现代工程设计理论方法及其应用

随着现代科学技术的迅速发展，国内外产品的市场竞争愈来愈激烈，用户对工程机械产品的质量、性能、耐久性、可靠性、经济性也提出了愈来愈高的要求，促使设计师们运用更多的数学、力学和计算机工具，把产品的现代设计理论、科学成果移植和引人到工程机械产品的设计中去。为此．论述了现代工程设计理论与方法的基本内容，介绍了其在超声电机研究中的应用。并概述了其发展及应用前景。     

除尘离心风机存在的问题及改进设计

除尘离心风机在农业机械尤其是在粮食加工业中应用广泛.风机性能的好坏将直接影响到产品质量和生产环境,也直接影响到企业的效益.但目前使用的除尘离心风机,在性能和结构上还存在着诸多问题,如工效低、消能高、噪声大、易磨损以及流量不足等.为此,针对这些问题,结合企业自身的要求,应进行深入分析,找出问题出现的原因,并提出合理的改进设计方案,以提高风机的使用性能,为企业的发展创造条件.     

普通车床的数控化改造

为适应市场化要求对普通机床进行数控化改造,文章阐述了CLK6132型数控车床的改造思路和具体意见。     

CAX技术在农机制造业的应用现状与展望

基于对CAX(CAD/CAM/CAE/CAPP)技术在我国农机制造业应用的研究分析,就CAX技术在农机模具设计、车身设计、底盘布置设计和农机轻量化等方面的应用,阐述了CAX技术的应用状况及其发展前景,为CAX技术在我国农机制造业的进一步应用和研究提供了借鉴。     

基于UNIX的机械软件设计思想研究

传统的机械产品设计主要是靠工程师手工求出,这种方法不但增加了设计人员的工作量和负担,而且周期长,容易出错。为此,通过挂轮设计的例子阐述了如何基于UNIX系统,开发一种精度高、周期短、操作简便的软件设计方法,这是一种具有实际应用价值的软件设计思想。