一种用于工业机器人的移动机构设计

文章设计了一种用于工业机器人的移动机构,通过驱动电机带动丝杆旋转,使升降柱穿过底座,将底座整个顶起,然后伺服电机带动旋转齿轮旋转,从而完成底座的快速转向。同时,升降柱可上升,以使安装在升降柱上的机械臂等部件上升。文章对所设计的移动机构的结构、工作原理、使用方式进行了详细的说明。     

生姜自动收获装置的机构设计及运动分析

在对生姜收获特性分析的基础上,提出了一种集松土、夹拾、裁剪、抖土功能于一体的生姜自动收获方法。首先进行了收获装置的总体设计,并以四杆机构及其演化机构完成了各执行机构的结构和传动设计,通过对各执行机构的运动分析得出了松土铲的运动轨迹方程、裁剪刀的最大张角和抖土筛子的极位夹角。本装置的设计将为生姜自动收获技术的应用提供科学依据和技术支撑。     

钢丝磁致伸缩导波检测用张拉台机械结构设计

结合钢丝特点,设计了一种立式结构的伺服电机驱动的张拉台。张拉台主要由伺服电机、ZBR行星减速机、同步带与带轮机构、滚珠丝杆、移动横梁、上部横梁和传感器等组成。电机的水平转动通过电机转换为垂直转动,并降速增大转矩,然后通过同步带机构将动力传递到丝杆机构,丝杆的转动转换为移动横梁的移动,从而实现对钢丝的张拉。     

飞毛腿XC系列拖拉机的正确使用与操作维修（四）

悬挂机构是把农具悬挂在拖拉机上的装置。它传递拖拉机对农机具的升降力和牵引力，并保证悬挂农具工作时保持正确的位置。它主要由提升油缸、左右提升臂、左右下拉杆、左右提升杆、左右限位拉杆、上拉杆、安全撑杆等组成。为保证强度和犁地时具有足够的牵引力，上提升杆通过固定底座固定在机架后横梁上，而悬挂机构的左右下拉杆的一端固定在后桥壳上，以充分保证农田作业的需要。     

液压升降折叠宽幅喷杆喷架的结构设计

针对目前植保机械中所使用的喷杆喷架稳定性差、折叠伸展需要人工辅助等问题,设计出了一种液压升降折叠宽幅喷杆喷架。对喷杆喷架的升降装置、90°液压油缸折叠机构、180°液压油缸折叠机构和整体宽幅喷架进行了理论分析和结构设计,并建立了关键部件的三维模型。通过田间试验验证了该装置设计方案的合理性,为研发先进适用、具有自主知识产权的液压升降折叠宽幅喷杆喷架奠定了基础。     

日光温室番茄采摘机器人设计与试验

针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题,设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人。该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄,完成采摘、收集。本设计以STM32微控制器为主控制器,使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘,采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟番茄的识别装置,底盘上平台安装风力补偿风机、可水平滑动的6自由度机械臂,机械臂搭载了附有薄膜压力传感器的柔性手爪。整个上平台由安装在底盘下平台的垂直升降机构驱动,滑动机构和升降机构均配有测距传感器,通过Raspberry Pi 4B所驱动的摄像头识别与捕捉,再通过串行总线将成熟番茄的坐标数据传输至STM32控制器,STM32控制器通过机械臂逆运动学分析驱动机械臂、滑轨与升降平台的联合动作,配合机械臂末端关节动作,即可实现番茄采摘。     

丘陵地区鹰嘴蜜桃果树修枝装置的设计

针对丘陵地区鹰嘴蜜桃果树修枝费时费工的问题,结合种植区域地形特点和果树枝干分布特性,设计一套易于果农操作的修枝装置,该修枝装置包括修枝执行机构、电动伸缩机构、支撑小车、电气控制4部分。采用圆锯刀修枝方式,根据树杆对锯片的作用力选择修枝电机的功率;采用滚珠丝杆实现修枝执行机构的伸缩功能,避免果农攀爬;支撑小车的设计解决了果农手持修枝工具费力的问题。该装置适用于平地、山地等多种地形,安全可靠,省时省力,大大提高了修枝效率。     

大棚蔬菜移栽机的设计

针对目前常见的蔬菜移栽机很难在空间受限的大棚中使用,导致大棚蔬菜在进行育苗移栽时仍然依靠人工而费时费力的现状,设计了一种专门针对大棚使用的蔬菜移栽机。该装置在推动移栽机行走时主动轮转动,通过齿轮和链轮两级增速传动,把动力传递到执行机构,执行机构带动插苗装置和菜苗传送装置的运动,实现菜苗的栽种。装置中采用偏心轮机构实现鸭嘴状插苗装置的上下运动,传送苗装置的循环间歇运动由空间槽轮机构来实现,通过空间槽轮机构和偏心轮机构的协调动作来达到预定的运动规律。同时,根据大棚参数确定了各零部件的尺寸,作出了CAD图和三维结构图,完成了对大棚蔬菜移栽机的设计。     

基于图论的多杆式栽植机构构型综合与方法研究

针对目前栽植机械中多杆式栽植机构构型有限的问题,借助图论型综合的方式,构建完备的多连杆栽植机构构型库。首先,在连杆机构运动链综合中,基于加权四次幂矩阵与加权最小距离矩阵的方法,获取拓扑图顶点相似特征码,根据不同顶点间特征码的唯一性,开展运动链拓扑图相似点识别与同构判别;其次,建立栽植机构构型筛选规则,利用相似点的特征实现功能点的选取,建立了6构件至9构件机构功能拓扑图图库,得到六杆一自由度构型14个,七杆二自由度构型17个,八杆一自由度构型510个,九杆二自由度构型917个;最后,在构型库中选取不同构件数下的构型进行运动学建模,优化获得适合栽植作业运动要求的新型六杆、七杆、八杆栽植机构尺寸,并进行运动仿真验证了构型综合方法的正确性,可为多样化种植机械的创新设计提供更多可选构型。     

高枝水果采摘器设计与研究

为解决高枝水果采摘难以及现有采摘器对不同果品通用性不高的问题,研制一种可针对不同品种的高枝水果采摘与收集的装置。设计底盘动力小车、多自由度定位机构、末端剪切执行器、装箱机构及控制系统,构建多自由度定位机构的坐标系并采用方向余弦矩阵进行运动分析,得出采摘的运动范围,通过对末端剪切执行器的运动分析得出两剪臂的运动角速度关系。运用SolidWorks建立采摘器的结构模型并对其进行运动学仿真,验证水果的采摘范围和末端执行器的等角速特性,利用ANSYS进行采摘杆的应力应变分析,验证采摘杆满足强度和稳定性要求,制造高枝水果采摘器样机并进行采摘试验,试验表明:采摘效率高,水果无损伤,最大采摘高度为3.5 m,每个水果平均采摘时间为6 s。     

一种拉线式蛇形机器人设计与研究

蛇形机器人属于智能机器人的一种。通过对生物蛇的身形结构、爬行方式进行分析,对超冗余自由度进行合理匹配。提出一种拉线控制关节蛇形机器人,选择十字轴关节俯仰和侧航两个自由度并简化关节结构,具备空间灵活性强,响应快,成本低等优点。对运动控制系统进行初步设计,本着模块化、轻量化设计理念,对关节和驱动单元模块进行结构设计,并利用CATIA软件对整体机进行虚拟装配姿态仿真,测出实现蛇形机器人三维运动的所需主要尺寸参数,对质量进行估算。     

基于进化理论的变自由度机构设计与原型系统研究

针对现有变自由度机构设计中存在以拓扑综合为主、系统研究机构设计过程不充分、创新程度不高等问题,引入进化理论完成变自由度机构的设计。首先,根据设计要求建立"源"树图模型;然后,利用进化计算扩展机构的形式得到欠驱机构的树图模型;最后,将树图模型转换为机构运动简图,通过筛选评价得到满足要求的变自由度机构。在此基础上,构建了一种变自由度机构设计原型系统,该系统包含需求分析、进化计算、评价筛选、设计知识库4个模块,实现了一定程度上的人机混合智能设计。以采摘机传动机构设计为例,验证了该原型系统的有效性及合理性。     

基于Matlab的空间四连杆转向装置的设计与分析

为了提高空间四连杆转向机构的设计精度,设计了RSSR空间四连杆转向装置,并建立了该装置的数据模型和设计了Matlab仿真分析程序。通过Matlab仿真分析与优化,计算出了RSSR空间四杆机构的详细结构参数数据。为了验证仿真模型的准确性,进行了无碳小车样车试验,试验结果表明,装配该RSSR空间四连杆机构在非等距绕桩时,实际运行轨迹与理论仿真轨迹吻合度高达98.5%。本研究在Matlab仿真分析对提高RSSR空间四连杆机构运动精度上具有一定的应用价值。     

简易电除尘器阴极线预紧装置的设计

在市场竞争越来越大的大环境下,产品对现代机械的要求比对传统机械高得多,在许多环境严苛的工作条件下,传统的机械产品无法实现所需功能。本文提出了一种可伸缩至电场内部狭小空间等严苛环境的电除尘器阴极线预紧装置,该装置巧妙地利用了螺旋机构与杠杆机构的力的增益效果,达到力的传导与放大,使阴极线能够受稳定的预紧力。实验结果表明,该装置工作稳定,性能可靠,功能实现效果良好。     

酿酒葡萄激振机构驱动结构的设计与分析

利用RSSR空间四杆机构动态性能好、能产生理想复杂空间运动轨迹及结构紧凑等优点,针对酿酒葡萄采收,设计了一种基于RSSR空间四杆偏心激振机构的驱动结构,该机构为一对曲柄呈180°、其余杆件对称布置的并联设计。对空间RSSR四杆机构进行了运动分析,获得了输出摆动角位移方程,基于Adams建立了并联RSSR空间四杆机构的运动学模型,并通过仿真分析得到运动的变化规律。RSSR空间四杆机构的参数与设计结果满足振动采收机构的运动要求,为酿酒葡萄收获机的研发奠定了基础。     

六自由度采摘机械臂系统设计

以Atmel公司的Atmega1280芯片为核心控制器,以六自由度关节型果蔬采摘机械臂为研究对象,设计了采摘机械臂的软硬件系统。运用D-H法对六自由度机械臂进行数学建模,并通过Mat Lab构建运动仿真模型,验证了其设计的可行性;通过软件编程实现了采摘机械臂单自由度运动、多自由度协调运动和运动规划等功能模式;同时完成了Labview上位机监控界面的设计;最后通过系统调试,实现了采摘机械臂的单自由度、多自由度及基本的运动规划功能。系统整体运动灵活,协调性较好,在精度和性能上都得到了很大的提高。     

一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的机构设计

针对高速插秧机非匀速齿轮传动型分插机构存在齿轮侧隙,导致栽植臂出现晃动影响取秧和插秧准确性的问题,通过将盘形凸轮与行星轮固结于一体在行星轮轴上,利用弹簧将铰接在行星架上的摆杆进行力封闭,设计了一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的摆动从动件凸轮机构。通过静力矩分析得出摆动凸轮机构在行星架中的安装条件,估算了非匀速齿轮传动的侧隙和侧隙引起的行星轮转角误差。利用ADAMS软件仿真了分插机构各级齿轮啮合的接触力变化情况和行星轮轴力矩特性曲线。结果表明,在栽植臂阻力矩和惯性力矩的反驱动作用下,该侧隙补偿机构始终施加给予行星轮转向相反的补偿力矩,能使各级齿轮啮合力不为0,始终保持轮齿接触,不发生齿轮倒转引起的冲击,保证了栽植臂取秧位置稳定、插秧位置准确和分插机构的运行的稳定性。     

一种粮食立体仓储的升降平台设计

针对粮食的立体化仓储,设计了一种升降式立体仓储平台。该立体仓储平台由升降平台机构,液压缸驱动机构,控制电路模块构成。该立体仓储的升降平台机构使用了双铰接剪叉式液压升降台。利用MSC. Adams对升降机构的关键零件进行了受力分析,再导入Solid Works中,采用simulation模块计算应力、应变和安全系数,对关键部件折叠梁和中间轴进行了有限元应力分析,设计了安全可靠的升降平台机构。      

混合驱动平面二自由度五杆机构运动性能分析

对混合驱动二自由度平面五杆机构基于输入输出速度的雅可比矩阵进行了解析推导；在此基础上，分析了机构奇异位形条件。通过雅可比矩阵的条件数，分析机构输出运动的灵巧性。并基于上述方法给出算例的仿真结果。为提高混合驱动平面二自由度五杆机构的控制性能、优化机构设计提供理论依据。     

基于艺术设计理念的采摘机器人外形机构研究

为进一步实现用于农业果蔬采摘的机器人外形结构优化目标,结合当前三维可视化的艺术设计理念,针对其采摘装置结构参数与布局展开研究。考虑果蔬的物理学特性与作业周边环境光线特征,建立正确的采摘动作空间坐标,设计采摘机器人结构优化流程,从采摘臂杆的偏转角度、臂杆间距与角度阈值3个方面进行参数匹配,并综合协调各采摘关节的运动状态,形成结构组件的运动目标函数。采用ADAMS场景在视觉模块、行走模块、末端执行模块的配合实现结构布局与关节运动仿真,结果表明:采摘机器人单次采摘用时与理论运动模型控制采摘计算用时误差控制在1.0s范围内,采摘成功率控制在91.1%,验证了艺术理念下机构采摘运动设计的合理性,可为采摘机器人结构深度优化进提供设计改进方向,具有一定的参考意义。