旱地穴盘苗自动取苗机构的研究

旱地穴盘苗自动移栽机在国内仍是空白。我国对旱地移栽机械的研发主要以半自动移栽机为目标,由人工完成喂苗后再由机械完成栽植,由于受人工喂苗的速度限制移栽效率不能满足要求。为此,以穴盘苗在旱地移栽作业为背景,重点针对取苗这一关键技术,研究开发自动取苗的原理、技术与装备,为实现穴盘苗移栽自动化、开发出旱地自动移栽机做好技术准备。所设计的自动取苗机构适应性好,取苗效率达80株/min,结构简单、紧凑且仅需一个原动力即可实现整套机构的配套连续动作。     

浅谈搬运机械手仿真设计

根据坐标的不同,搬运机械手可以分为多种,常见的有直角坐标型搬运机械手和圆柱坐标型搬运机械手。作为一项自动化的设备,搬运机械手在工程中的应用,有利于实现搬运、焊接以及装配等工作的完成,实现整个企业生产流程的自动化。     

取苗机械手双气缸三位置的驱动及优化

自动移栽机取苗机械手是实现自动移栽机的关键,而取苗机械手的驱动是实现自动移栽的前提。为实现平行夹式取苗机械手的自动驱动,参考穴盘苗茎秆所能承受的夹持力,设计了基于双气缸驱动的摆臂3位置控制结构,使摆臂能在居中位置准确停止进行对穴取苗和放苗,在夹苗行程开始时运动迅速,还能在摆臂摆动到夹苗位时以适当的夹持力分别夹持对应位置的穴盘苗。通过计算分析,确定了l为130mm、h为130mm与长度为60mm的摆臂形成的Y字型结构,使平行夹在夹苗时具有不大于23N的夹持力,保障能够夹持取苗且不伤苗。     

2自由度夹子式水稻穴盘钵苗拔抛机械手设计与试验

根据2自由度机械手拔抛穴盘钵苗的特点和机理,设计了一种2自由度夹子式机械手,简述了其工作对象特征,主要结构组成及控制电路,对关键部件夹秧机构进行了设计,通过Pro/E建模及虚拟装配对秧夹的开闭合过程进行仿真,保证开闭合运动的精度和可靠性。在试验平台上,进行了不同穴盘类型、不同钵土含水率、不同秧夹弹簧拉伸力以及不同穴盘进给模式对机械手拔秧效果影响的试验研究。试验结果表明:穴盘类型和钵土含水率对拔秧成功率有显著影响(P0.01),采用红色穴盘育秧或保持钵土含水率大于30%可以提高拔秧成功率;夹秧机构上复位弹簧拉伸力在15 N和22 N间变化对拔秧成功率没有显著影响;采用自动进给穴盘模式不会对拔秧成功率产生显著影响,秧苗自动输送进给机构的性能满足钵苗行输送进给的要求。     

穴盘苗单驱动四齿移植机械手的设计与试验

种苗移植机是设施园艺种苗生产提高生产效率、降低劳动力成本、提高企业效率的智能化装备,而移植机械手是种苗移植机的关键部件。针对不同的种植方法与种植对象,移植手的形式与规格都有很大的差别。为此,针对花卉穴盘种苗提出了一种单驱动四齿移植手,结构简单,作业可靠,有较大的适应性。针对设计出的移植机械手,进行穴盘花卉种苗移植性能试验,结果表明:在50mm行程笔形气缸驱动下,采用泥炭配合珍珠岩基质培育种苗,当土壤含水量为60%、手指钢齿倾斜角为5°、手指钢齿直径为2mm时,移植成功率平均可达93%,伤苗率小于0.5%。     

工业机械手的仿真设计

工业机械手已广泛应用于社会生产中,为提高机械手设计效率,笔者以吸盘机械手设计为例,梳理出机械手仿真设计方面具有传承性、借鉴性的资料,为设计者提供方向指引.     

穴盘苗整排顶苗机构的优化设计与仿真分析

穴盘苗育苗移栽技术是新疆地区经济作物增产的重要环节。为了提高穴盘苗移栽效率,设计了一种整排顶苗机构,利用解析法建立了顶苗机构各主要结构参数之间的关系,结合顶苗作业要求及机构特点,基于MATLAB软件开发了机构分析软件,采用人机交互方式对机构参数进行优化,得到一组较优参数：偏心圆盘偏心距e=22mm,偏心圆盘半径R=36mm,整体式连杆BC段长度lBC=74mm,顶杆长度lDE=90mm。根据参数优化结果建立了顶苗机构虚拟样机模型,通过ADAMS软件对顶苗机构运动过程进行仿真分析,得到顶杆末端位移和速度随时间变化规律曲线,结果表明,顶苗机构运动平稳,顶杆行程满足顶苗作业要求,验证了机构参数优化结果及零部件结构设计的准确性与合理性。研究结果可为移栽机整排顶苗机构的研发提供参考。     

仿真设计（ADAMS）在农业机械手设计中的应用

电子计算机技术的发展,使得机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术。农业机械手作为机械人的一部分,是精准农业、农业生产自动化、智能化的表现,传统的设计不能满足对农业机械手的设计要求,本文介绍了农业机械手的特点、仿真设计的思想和特点,并利用仿真设计软件ADAMS结合番茄采摘机械手设计实例．来说明仿真设计在农业机械手设计中带来的作用。     

水稻联合播种机穴盘搬运机械手的设计

分析了在水稻育秧穴盘联合播种过程中人工搬运软塑穴盘和钢丝网托的基本流程，提出了采用搬运机械手来辅助人工进行搬运的方法，简化了搬运过程。根据穴盘和网托的特殊外形以及实际搬运动作要求，确定搬运机械手具有4个自由度，采用气动驱动，手部为机械式托架。根据放盘时的横向和纵向定位要求，设计了专用于2BZ-300型电磁振动式水稻育秧穴盘联合播种机托架式手部结构。搬运机械手可以保证播种的顺利进行，降低工人的劳动强度。     

基于虚拟样机技术的四自由度机械手设计与仿真

四自由度机械手广泛地应用于工业、农业等领域中,发挥着重要的作用.为此,提出了基于虚拟样机技术的机械手设计思想和总体设计方案,并利用三维设计软件CAXA2007进行了机械手零部件的设计.在此基础上,利用动力学仿真软件ADAMS2004对机械手进行了虚拟样机建模与仿真,分析机械手设计中存在的缺陷.为了便于机械手的数控加工,利用CAXA2007软件中的数控加工模块对机械手零部件进行了数控加工编程.     

基于CATIA的机械手虚拟装配及运动仿真研究

在分析机械手的结构特点及其运动属性的基础上,利用CATIA软件对机械手零件进行参数化建模并在此基础上对机械手进行虚拟装配、干涉检查和运动仿真分析,使其满足自动生产线的功能要求,可大大提高自动生产线机械手的设计效率,缩短开发时间,降低开发费用。     

基于舵机的穴盘苗移栽机取苗机械手的设计与试验

对采用舵机为运动构件的穴盘苗自动移栽取苗机械手的结构、原理及运动姿态进行了理论分析与试验验证。根据移栽机械手的具体要求,运用SolidWorks软件对取苗机械手进行简化建模,确定穴盘取苗机械手的运动轨迹,求得机械手4个舵机的相关工作参数,并运用MatLab软件求得移栽取苗机械手的运动轨迹方程。同时,通过对比辣椒苗的取苗试验参数与SolidWorks软件得到的仿真运动轨迹,验证得出：穴盘辣椒苗实际取苗过程值与理论计算值相接近,实际值偏大于理论值1%,试验取苗的成功率为98%,满足实际的移栽要求。研究结果确定了采用单片机作为控制系统、控制舵机作为取苗机械手运动部件的可行性,为穴盘苗自动移栽机的研发提供了新的理论和试验依据。     

机械取喂苗装置驱动机构的设计与试验

针对半自动移栽机作业过程中人工取投苗劳动强度大、效率低等问题,设计了一种机械取喂苗装置,并根据机械取喂苗装置的设计要求,对装置关键部件进行分析与计算,确定其主要结构参数.借助SolidWorks软件对其进行运动学仿真分析,仿真结果满足设计要求.试制机械取喂苗装置进行试验,结果表明:当取苗速度为80株/min时,其取苗、...     

穴盘苗自动移栽机苗盘进给装置的设计与试验

目前,国内旱地使用的移栽机多数是半自动移栽机,主要由人工完成供苗、取苗、投苗工作,存在劳动强度大、效率较低等问题。为此,根据穴盘苗进给装置技术要求,设计了穴盘苗自动移栽机的苗盘进给装置,对其关键部件横向进给驱动机构和纵向送苗驱动机构进行分析和计算,确定了关键部件结构参数。并搭建试验台进行试验。结果表明:穴盘苗进给装置运行稳定,基本符合供苗功能要求,可为旱地穴盘苗自动移栽机的研究提供参考。     

取苗机械手运动控制联合仿真研究及试验

为减少取苗机械手研制过程中投入大量的成本和时间,解决机械手在作业过程中控制精度低、适应性差等问题,采用SolidWorks建立机械手的模型,并导入ADAMS中;采用模糊PID控制算法对机械手夹持角度进行实时动态联合仿真分析,设计模糊PID控制器及模糊规则。利用MATLAB/Simulink和ADAMS建立联合仿真模型,以阶跃信号为激励,模糊PID控制和PID控制仿真结果表明：PID控制的响应时间为1.1 s,模糊PID的响应时间为0.33 s且响应速度更快,说明模糊PID优于经典PID控制,设计的取苗机械手具有良好的动态响应和轨迹跟踪特性,理论上能够满足实际作业要求。取苗试验结果表明：在取苗频率为50、60和70株/min时,采用PID算法和模糊PID算法取苗成功率分别为9609%、93.75%、92.96%和98.43%、95.31%、93.75%,采用模糊PID算法的取苗成功率更高,能够满足实际作业要求。     

穴盘倒置式取苗装置的取苗特性试验研究

基于穴盘倒置式自动取苗装置,在对番茄穴盘苗的质量、苗高、茎秆直径、冠形尺寸和含水率等基本参数测试分析的基础上,进行了番茄穴盘苗不同含水率下脱离穴盘时的拉出力试验和分苗过程中沿倾斜滑轨滑落试验及挡苗杆位置配置和输送带的位置确定等试验。同时,探讨了番茄穴盘秧苗取苗机理,为自动取苗分苗装置机构的设计提供了理论依据。     

穴盘苗取苗机构的设计与试验研究

为实现穴盘苗的机械自动移栽,设计了一种由取苗器及其驱动机构组成的单动力取苗机构,运用三维软件Pro/E对所设计的取苗机构进行了装配及运动仿真分析,测得取苗器在驱动力作用下位移、速度、加速度等的变化规律。分析结果表明:取苗器在取苗滑道约束下能满足作业要求;但在滑道各阶段的衔接处有硬性冲击产生,所测量即有突变。样机试验表明:取苗器作业流程顺畅,而在取苗滑道连接处确有较大振动,但各项功能均能准确完成,实现了穴盘苗移栽过程中的取苗及投苗两个动作。     

基于改进人工势场的采摘仿生机械手设计和仿真研究

提出了一种应用于水果采摘机器人末端执行器的仿生机械手,并设计了仿生机械手指关节微电机的协同控制虚拟总轴系统,提高了采摘机器人手指关节的灵活性,降低了水果采摘机器人采摘过程中对果实的损伤。针对传统的电机人工势场控制器难以满足由负载扰动引起的多电机实时的同步运转,提出了具有相邻吸引力的人工势场多电机同步控制方法,通过相邻电机的相互作用,使各个电机协同工作,降低了负载扰动对于机械仿生手指动作不协调的干扰。对采摘机械仿生手各手指关节电机的跟随协同性进行了测试,结果表明:采用改进后的人工势场模型后,可以有效地改善跟随手指的角度误差,响应效率高,在更短的时间内可以将误差降低到最低。对采摘过程手指的协同性进行了虚拟仿真研究,结果表明:改进后人工势场控制模型三手指角速度的数值差异较小,三手指的协同性较好,可以满足协同控制的设计要求。     

农业机械手的设计与分析

在农业生产和收割上,机械手得到了广泛的应用,大大提高了生产的自动化、精细化程度.在气动机械手的结构和控制方面,无论三维造型,还是运动仿真及应力分析,都采用CAD/CAE软件来进行设计,提高了设计的效率和设计的可行性、科学性.针对当前农业生产中产品小批量、多品种的发展趋势,大胆和创新地对农业机械手进行了手部可更换设计,扩展了该机械手的使用范围.气动技术在农业机械手中的应用,可使机械手在工作中减少对环境的污染,使设备整体结构紧凑,并减少了中间环节.PLC在控制中的应用使得机械手在工作时更加稳定和准确.