防风固沙草方格铺设机器人通过性研究

在沙漠沙土物理性能试验的基础上，对轮胎与沙土相互作用力进行计算，得到沙漠牵引车在行驶过程中产生的驱动力，进行了纵向铺草机构滚轮压草阻力试验，依据汽车地面力学理论对草方格铺设机器人的通过性进行了研究，结果表明所设计的机器人在沙漠中具有良好的通过性。     

草方格铺设机器人多体动力学仿真与试

采用Pro/E和ADAMS软件相结合的方法,建立了草方格铺设机器人动力学模型,同时探讨了二者联合建模仿真的一般步骤.模型添加必要的边界条件后,对纵向压轮和横向插刀正常动作时的草方格铺设机器人振动状态进行了仿真.通过仿真,得到了牵引车、纵向铺设机构、横向铺设机构、纵向压轮和横向插刀质心的位移、速度以及加速度曲线.分析了这些曲线出现波动的原因,为进一步的优化提供了数据.通过试验,得到实际状态下的试验曲线,并与仿真曲线进行对照,证实了草方格铺设机器人仿真模型和仿真结果的合理性和可靠性.     

防风固沙机器人通过能力的试验研究

为了解决CFGR-100型防风固沙草方格铺设机器人在沙漠地区通过能力的问题,提出了切线牵引力和行驶阻力的计算公式,采用挂钩牵引力和牵引性系数作为通过能力的评价指标。试验结果表明,该机器人在沙漠中有较好的通过能力,能够满足草方格铺设作业的要求。     

防风固沙草方格铺设机的设计

根据草方格的铺设特点,并考虑设备工作的地理环境影响,设计了一种全新的草方格铺设机。该装置由压草装置、输送装置、监测反馈装置、电控装置、履带行走装置组成,能够实现草方格的送料、铺设到最后填埋加固的一整套自动化操作,极大减轻人员的工作强度,提高生产效率,为大面积、低成本的土地荒漠化治理打下良好的基础。     

一种用于沙障铺设的机器人设计

【目的】解决目前国内沙漠固沙机器智能化程度低、人工成本高、治理周期长等问题。【方法】课题组设计了一种新型的用于沙漠治理的智能固沙机器人,综合分析了设备的整体结构及工作原理,包括横、纵向送草机构、轧草机构等,并基于Boustrophedon算法和双向搜索算法,为设备搭载了GPS定位器,可根据实际情况对固沙机器人的种插路径进行规划,优化草方格的种植面积。【结果】该机器具备人工操作和智能操作两种模式,能够高效快捷地种插草方格,减少人工成本的投入,实现沙漠治理、防风固沙。【结论】本设计对治理荒漠化以及绿色植被的恢复工作具有较为重大的意义,可为沙漠地区提供技术支持和解决方案。     

沙地草方格铺设轮仿真设计

草方格铺设轮是防风固沙草方格铺设机器人纵向铺设机构重要的工作部件.为此,根据铺设轮的工作条件与工作要求,应用力学理论建立了铺设轮滚动工作数学模型,应用Matlab/Simulink仿真软件建立了仿真模型.通过仿真及结果分析,确定了铺设轮设计主参数,实现了铺设轮的半实物仿真设计,为整机动力匹配提供了重要的参考依据.     

一种遥控多功能草方格铺设履带车的设计

【目的】铺设草方格是防沙固沙的有效方法之一,但现有重型草方格铺设设备无法铺设沙漠腹地及沙丘坡面的问题有待解决。【方法】课题组设计了一种能够远程遥控的多功能草方格铺设履带车,首先,利用SolidWorks软件完成了履带车整体结构的三维建模。其次,在履带车控制系统设计中采用INFINEON/英飞凌SAK-TC264D-40F200W为主控芯片,采用DRV8701电机驱动板为履带车行走机构和液压系统的驱动单元。最后,完成了草方格铺设履带车的主控电路设计和驱动电路设计,并利用PWM控制技术设计了履带车的行走电机和蒲草压刀执行单元的控制算法。【结果】该设备以履带作为行走装置,采用远程遥控行进的方式铺设草方格,一次行进可以完成铺草、播种和撒种等工作,能够较好地降低工人工作强度,有效规避工人在陡峭位置铺设草方格时的风险。【结论】本设计能较好地弥补当前草方格铺设设备工作中的不足,在荒漠化防治方面具有重要现实意义和广阔应用前景。     

多杆件横向推草装置设计与分析

立体固沙设备可实现秸秆沙障自动铺筑，横向推草装置是草方格横向铺设装置中重要的组成部分。针对草方格铺设装置所要完成的任务，设计一套既适合工作环境，又能完成推草任务的新型机构。利用计算机仿真技术，运用惯性力平衡原理对推草机构的翻草板进行改进设计，并用Adams软件对推草机构进行动力学仿真，结果表明，优化后的结构比优化前在受力上得到了改善。样机试验结果表明，该装置满足强度和设计功能要求。      

简单下压式固沙插草试验研究

为合理地选择草方格铺设装备关键部件的工作参数,进行了插草刀盘在竖直方向的插草试验。在实验室内再现沙漠实际地表的沙土状况,使刀盘以指定速度匀速向下运动,将草体插入至沙土土床指定深度,主要分析刀盘的刀型、插入速度、草的铺设厚度对刀盘插草阻力及刀盘正下方土压力的影响规律。试验结果表明:刀盘插草阻力几乎不受插草速度的影响,受刀型的的影响偏差分别为3.23%、3.13%、5.03%,竖直阻力随着草铺设厚度的增加而增加;刀盘正下方土压力随着插草速度和草铺设厚度的增大而增大,直刃刀盘与圆刃刀盘在中间部分的土压力大小几乎相同,但其他位置处直刃刀盘下方的土压力大于圆刃刀盘下方的土压力。     

可变压捆室打捆机结构设计与仿真分析

针对传统秸秆打捆机收获农作物秸秆时形成圆草捆直径单一的问题，设计一种由捡拾机构、喂入机构、压捆机构和草捆卸载装置等组成的可变压捆室圆捆机。在Solidworks中建立可变压捆室圆捆机三维模型，简述其工作原理和关键部件的结构设计，并对整机动力传动系统进行分析；分析草芯在压捆室内累积过程，得出物料在压捆室内运动的规律，并通过计算得出钢辊线速度为2.29 m/s；运用ADAMS软件对打捆机进行运动学仿真，验证打捆机作业时不会发生物料堵塞和堆积现象，得到钢辊线速度为2.3 m/s，与计算结果基本一致；利用ANSYS Workbench软件对打捆机机架进行模态分析，得出打捆机正常作业时机架不会发生共振现象。为后续秸秆打捆机的创新设计和结构改进提供理论支持。     

一种红树林智能植树机器人的设计

【目的】大多数植树机器人仅适用于硬质泥土或沙地,而红树林以沿海滩涂地形为主,机器人若以传统轮子作为行进结构,在行进过程中易陷入淤泥,因此需要解决机器人行进困难、车轮受损等问题。【方法】本研究设计了一种新型红树林智能植树机器人,该机器人由同步带行进机构、钻孔机构、树苗安放机构、泥土回填机构等组成。同步带行进机构采取轻量化设计,由一个主动同步带轮、一个从动同步轮和6个托带轮组成,搭载一个三相马达减速器及一个精密转向器;钻孔机构由轴承导柱、丝杆、梅花联轴器、换向器、步进电机、永磁直流电机以及一个可根据种植树苗的根茎大小进行更换的螺纹钻组成;树苗安放结构由树苗安放转盘、步进电机和开门板组成,转盘上孔洞直径180 mm、深250 mm,可安放7棵树苗,中心位置连接步进电机,可精准控制旋转角度,开门板通过齿条完成与步进电机之间的传动,实现开关门功能;泥土回填机构由回填装置主体、压泥板、分别控制压泥板与泥土回填平台高度升降的两部蜗轮蜗杆升降机和减速电机组成。【结果】与传统植树机器人相比,该机器人的泥土回填机构和树苗安放机构在同一竖直面上,当完成树苗植入后可以快速回土,可有效提升树苗成活率,同时钻孔机...     

科研动态

哈密瓜综合作业机械 为发展哈密瓜的种植,迫切需要一种能够大幅度减轻人工劳动强度的机械。新疆兵团125团研制开发了一种能够一次性完成深施肥、铺设滴灌带、铺膜、覆土等多项作业的机械。该机可根据配套作业动力的大小和主要作业面积的大小,配置为一膜、两膜、三膜。该机由传动系统、施肥装置、管带铺设机构、铺膜覆土机构、机架、划印部件等组成。两膜、三膜机配有大梁,三膜机配置折叠式划印器。工作时由整形器推平地表,地轮传动动力,肥箱排肥,肥靴将肥料施入膜中间地下20cm左右,管带铺设机构将滴灌带铺于膜下地表中间处,而后开膜沟、铺膜、覆土,同时划印器划印等一套常规作业。     

高架草莓采摘机器人设计与试验

设计了一款针对高架栽培模式的草莓采摘机器人。该机器人由履带式行走机构、基于机器视觉的精密运动定位机构和一个可同步剪切夹持草莓果柄的末端执行器等机构组成,采用以ARM9为核心的分层式控制系统。温室内实地试验表明该机器人能够自主识别、定位并无损伤采摘高架栽培模式下的成熟草莓,采摘成功率可达88%,采摘单颗草莓时间为18.54 s。     

葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人设计与试验

基于葫芦科营养钵苗的“贴接法”嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得出,该机器人的理论嫁接速度可达440株/h,实际操作嫁接速度达到285株/h,嫁接成功率为92%,与同类型的双人操作营养钵苗嫁接机相比,人均作业效率提高36%。增加了嫁接钵苗的后续自动排列摆放机构,提高了嫁接生产自动化程度。     

牵引式草捆拆包粉碎机的设计与实验研究

为实现草捆拆包与粉碎的机械化和自动化,设计了一种草捆拆包粉碎机。该机采用液压系统控制草捆捡拾机构和草捆旋转机构的动作,碎草机构动力由拖拉机动力输出轴提供,调整托草环机构可粉碎出不同长度的牧草。整机由三维软件Solid Works进行建模与仿真,并对重要部件碎草刀进行了有限元分析。样机出厂后,对其进行大量粉碎草捆试验,结果表明:经三维建模仿真并不断优化,整机结构设计简单,操作方便,可有效拆包并粉碎草捆;该拆包粉碎机完全符合使用要求,整机捡拾、拆包、碎草动作灵活,操作简单,拆包率为100%,牧草粉碎长度可调,最小长度3cm,牧草抛撒距离可调,距离范围1~10m。     

方草捆集捆机设计与试验

为解决方草捆捡拾效率低、费用高,长途运输难等问题,设计了方草捆集捆机。该机由底盘、捡拾器、推草机构、举草机构、压绳器和卸草机构等部件组成,基于EPEC2024搭建了控制系统,只需单人驾驶和操作,通过变量泵、马达和油缸驱动各部件快速实现对方草捆的捡拾、挤压和捆扎。按照作业功能对各结构部件采用分模块设计,通过计算各液压回路的流量保证作业速度和作业效率,匹配硬件电路并使用Codesys编写程序控制作业流程。分别在内蒙古自治区赤峰市和辽宁省黑山县对方草捆和秸秆方捆进行了捡拾及捆扎的场地试验,结果表明:整机最大牵引车速达到20.5 km/h,作业时系统最大流量为101.6 L/min,一次能实现12个方草捆的捆扎。方草捆的集捆成捆率达到89.5%,纯工作小时内集捆生产率为12大捆/h,同等条件下与人工捡拾方式相比,捡拾效率提高了34.5%,人工费用降低了62.5%,综合费用降低了18.2%,而且增强了对自然环境的适应性,缩短了长途运输的准备周期,满足实际生产的使用要求。     

沙漠植被建造机

我国首台用于沙漠地区防沙治沙工程的多功能沙漠植被建造机在湖南江麓机械集团有限公司成功问世,该沙漠植被机将广泛适用于沙漠或其他干旱地区的绿化工作。该机具有机械化程度高、爬坡能力强、操作简便、见效快等特点,能在海拔2000m以下、-20～50℃的温度环境下工作,可同时完成行驶、喷水、开沟、播种、摊铺保护层、施肥等作业,在有效的气候条件下,每台植被机每年可完成5000多亩的沙漠草皮植被任务。沙漠植被建造机     

基于roboRIO控制器的排球陪练机器人设计

为了提高排球运动员的训练水平,设计了一种集自动捡球、发球功能为一体的排球陪练机器人,该机器人由捡球机构、储存机构、传球机构、投球机构、行走机构五个部分组成。提出了排球机器人硬件系统设计方案,搭建了电气系统连接,完成了硬件电路设计。为验证理论成果的正确性,加工了实验样机,进行了相关实验。     

草帘自动布草机的研制与试验

针对草帘编织行业人工铺草用工量大、工作环境恶劣、生产的草帘一致性差等问题,研制了一种草帘自动布草机。该机采用电动机和气动驱动,主要由小车总成、分草机构、压草机构和6个喂料斗组成,可以完成自动布草作业。现场生产试验表明:生产幅宽1 600mm的草帘,其厚度的均匀性≤18.87%,一致性好,表面平整,优于人工布草;生产速度达到了180m/h,减少用工4~6人,改善了工作环境,降低了劳动强度,对植物秸秆的再利用有积极的推动作用。     

可变径管道机器人结构及控制系统设计

分析管道运输在当今社会生活中的重要性,提出了一种轮式可变径管道机器人机械结构和控制系统总体方案,能够适应机器人对120～220 mm管径变化的需求.设计了管道机器人驱动装置和自适应调节机构,同时设计了管道机器人的控制系统.该控制系统上采用了上、下位机控制方式,下位机以Arduino单片机为中央控制器,上位机使用LabV...