青毛豆采摘装置的虚拟设计与仿真分析

根据青毛豆的生长特性及采摘机理,设计了一种小型青毛豆采摘装置。利用Solid Edge软件建立了采摘装置的虚拟样机,并运用ADAMS对该虚拟样机进行了运动学仿真。通过相关推导以及对仿真结果的分析,得出影响梳脱效率的主要参数。本研究为进一步研制和优化梳脱式青毛豆采摘装置提供了基础资料。     

双弹指毛豆采摘装置的设计与试验

针对我国毛豆采摘收获机的发展现状,为提高毛豆采摘装置的采摘效率,减少采摘时的破荚损失、落荚损失和漏采损失,设计了一款双弹指毛豆采摘装置。分析了采摘装置的工作原理,对采摘装置关键零部件进行设计,并利用ADAMS软件仿真模拟采摘时弹指的运动过程,得到弹指末端的位移和速度曲线。仿真结果表明:其运动规律符合弹指采摘要求。制造试验装置进行试验,测得毛豆脱荚时植株摘净率≥98%,落荚率≤1%,破损率≤0.6%,含杂率≤1%。仿真与试验均表明:该装置具有较高的采摘效率,验证了装置的可行性,为今后毛豆采摘装置的设计提供了参考。     

桑叶采摘机桑枝间歇拨动装置的建模及仿真分析

针对摇杆式桑叶采摘机中桑枝拨动与桑叶采摘之间的时间协调匹配要求,选用圆柱分度凸轮机构作为间歇拨动装置,通过间歇拨动装置和桑叶采摘装置的协调配合,使桑枝能够及时进入圆环刀具口所在位置,保证桑叶的顺利采摘。采用空间包络曲面共轭原理建立了圆柱分度凸轮的数学模型,然后使用Pro/E三维软件的参数化建模功能进行三维设计和建模,结合在摇杆式桑叶采摘机设计中的相关结构参数建立了圆柱分度凸轮机构的虚拟样机模型,通过干涉分析验证了该机构设计的合理性,并将模型转换格式导入ADAMS软件中对其进行动力学仿真。仿真结果表明:该机构模型建立正确,各运动性能较稳定,满足了在桑叶采摘机中的实际应用价值,对该机构的优化设计、加工和安装起到了一定的指导作用。     

云南山地核桃振动采摘机的设计与试验研究

为了解决云南省山地核桃收获机械化作业率低、人工劳动强度大、采摘成本高的问题,通过对云南山地核桃物理特性进行分析,设计了一种新型山地核桃振动采摘机。通过理论分析设计了核桃采摘机的关键部件,建立了三维模型,并运用ADAMS对采摘机构进行仿真。运用ANSYS Workbench对核桃收获过程进行模拟分析,结合正交试验确定了采摘机的最优工作参数,为采摘机设计提供了理论基础,并以此为设计参数进行样机试制,进行了田间试验。仿真结果表明：核桃采摘机在汽油机转速为2500r/min(即振动频率为20Hz)时,树体伤害最小。根据正交试验可知：汽油机转速为2480r/min、夹持位置为1038mm、连杆长度为55mm时,性能最优。田间试验表明：仿真试验结果正确,核桃采摘机采摘率为85.58%,满足核桃采摘需求,且对核桃树枝几乎没有损伤。     

基于3D打印技术的采摘装置结构优化设计

通过对果实采摘过程进行分析,设计了一种结构简单、能够对采摘对象外形进行自适应的柔性采摘装置。采用D-H坐标变换的方式建立采摘装置运动学模型,基于3D打印技术进行三维结构设计制造,并对采摘装置进行性能安全测试试验。结果表明：所设计的自适应柔性采摘装置能够在保证采摘对象无损伤的条件下自适应采摘对象外形,并完成抓取动作。研究结果可为柔性机械采摘装置的设计制造提供参考。     

荔枝采摘器优化设计与仿真

为改善荔枝的采摘条件,提高其采摘效率,通过分析荔枝的栽培生长特性,设计了一种简易且不伤果的荔枝串果采摘器具;建立了采摘器剪切运动和剪切力模型,利用Matlab进行了结构参数优化;应用Adams和AN-SYS构建了采摘器虚拟样机及有限元模型,进行了运动仿真分析和强度分析,验证了采摘器整体设计和结构参数的合理性。采摘试验表明,采摘器样机可快速采摘且柔性接果。     

刷辊式采棉机刷棉辊动力学分析

介绍了刷辊式采棉机采摘装置的结构和采摘机理,采用三维建模软件Pro/E建立采摘装置的三维模型,并通过有限元分析软件ANSYS Workbench对刷棉辊进行模态分析,得到其固有频率和振型,为避开共振区和结构优化设计提供理论依据。同时,对纵向刷板进行瞬态动力学分析,计算出应力的大小和分布规律,为采摘部件的改进提供理论参考。     

罗汉果采摘装置的设计仿真与试验

为了改善罗汉果采摘条件、提高采摘效率,基于罗汉果生长特性和采摘实际需求,设计了一种罗汉果采摘装置.通过UG建立装置模型并进行优化设计,并通过Adams和Ansys进行了运动学和有限元分析,验证了所设计装置的合理性.最后,制造样机并进行试验,结果表明:采摘装置大大提高了采摘效率,满足使用要求.     

基于UG和ADAMS的采摘机器人动力学仿真分析

为了提高采摘机器人机械手设计的速度,缩短开发周期和时间,并提高设计的准确性,采用UG和ADAMS软件联合仿真的方法 ,对采摘机器人进行了设计优化。首先利用UG软件对六自由度的采摘机械手进行了三维实体建模,然后采用UG和ADAMS的兼容性接口将模型导入到了ADAMS软件中,根据实际设计需求添加了约束,最后对机械手进行了动力学仿真。通过仿真计算,得到了机械手各关节的位移-时间曲线和力学分析曲线,通过观察结构的运动轨迹和受力情况,可以对初始设计阶段的机械手进行优化设计,从而提高了设计的效率。     

全自动青毛豆剥壳机的研制

在分析青毛豆剥壳机理的基础上,设计出一种全自动青毛豆剥壳机,并对关键部件—送料装置和轧辊的设计参数进行分析计算,得到了相应参数的理论计算模型。根据关键参数的理论计算结果,制作了产品样机,并利用新鲜毛豆进行了多次剥壳试验,同时对试验数据进行统计分析。试验结果表明,剥豆成功率稳定在90%以上,毛豆破损率稳定在5%以下。     

基于TRIZ理论的刺梨自动采摘机设计研究

当前，刺梨采摘环节存在采摘效率低、劳动强度大等问题，为了提高刺梨采摘的整体作业效率，运用TRIZ理论设计了一款集自动采摘、输送、收集为一体的刺梨自动采摘机。运用TRIZ识别工具功能分析构建了采摘装置的系统功能模型图，分析矛盾冲突，选用合适的发明原理设计出最优解决方案。运用UG软件建立刺梨自动采摘机三维模型，并对主要部件进行了有限元分析，结果表明，仿真分析结果满足设计要求。将TRIZ理论运用到刺梨自动采摘机设计过程中，验证了创新设计构思的可行性，为农业装备设计研究提供了重要参考。     

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。     

仿蛇嘴咬合式柑橘采摘末端执行器设计与实验

提出了通过改进采摘机器人的末端执行器来实现未知柑橘果柄空间方位的柑橘采摘,以提高采摘机器人的采摘能力。对柑橘果柄生长情况进行了调研,定义了果柄倾角并进行了统计,对果柄极限位置的剪切要求进行了分析并得出了末端执行器的设计要求。根据蛇的咬合动作和蛇嘴骨骼的特殊结构,通过仿照蛇嘴结构设计咬合式末端执行器能够满足设计要求。对蛇头骨骼结构进行了简化,提出了两种设计思路,并据此分别设计了两种机构的初步模型,经过运动学分析确定了较优方案,并对初步模型进行了优化,确定了末端执行器的三维模型。根据三维模型建立了末端执行器的运动学模型,并进行了运动学分析和仿真,保证了机构设计合理。制造了咬合式末端执行器样机并通过课题组自行研制的柑橘采摘机器人进行了实验室环境和自然环境的实验验证。实验结果表明,在实验室环境下,果柄倾角为0°、气压为0.6 MPa、果柄直径不超过4.0 mm条件下的切断成功率不小于95%,不同果柄倾角的总体切断成功率为97.5%;在室外环境下,收获柑橘的总成功率为87.5%,基本实现了未知果柄空间方位下对柑橘的采摘。     

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。     

红花丝采摘装置的凸轮机构运动失真研究

针对红花丝采摘装置漏采的问题,对其采摘装置进行动力学分析。研究表明:凸轮机构的运动失真是导致采摘性能降低主要因素,表现为凸轮与推杆顶端出现局部脱离,造成冲击振动,带动安装在推杆上的动齿与主轴上的定齿振动,导致红花丝夹不紧,出现漏采现象。为此,建立了推杆在弹簧作用下的动力学模型,利用MatLab软件对推杆在弹簧作用下动力学模型进行了分析,调整该模型参数,使凸轮回程型线产生对推杆的支持力始终小于弹簧的弹力,保证凸轮与推杆始终接触,消除动齿与定齿的振动,降低红花丝采摘装置漏采率,改善红花丝采摘装置的运动性能。同时,对凸轮升程型线进行设计,通过Creo软件仿真,推杆运动平稳,通过高速摄像验证设计理论的正确性,提高了红花丝采摘装置的采净率。     

机电一体荔枝采收机的设计与制造

以快捷、实用、高效地完成荔枝采摘为研究目的,设计了一种机电一体荔枝采收机。该装置可以综合荔枝收获过程中的夹持、采摘和传送操作,全程由电机操控,符合机电一体的理念。为了研究其具体性能,通过运动学和动力学分析,利用UG建模软件进行装置的三维模型建立,再通过MatLab和ADAMS仿真软件分析其运动性能。试验结果表明:装置工作稳定,性能可靠,提高了荔枝采收的工作效率。     

刷辊式采棉机刷棉辊运动学仿真分析

阐述了一种新型刷辊式采棉机的基本结构及工作原理,运用三维设计软件建立了采摘装置三维实体模型,并利用ADAMS虚拟样机分析软件对采摘部件进行了初步的运动学仿真,获得了刷棉辊作用元件——纵向刷板的运动规律。仿真结果表明:传动系统中滚子链传动的多边形效应,使纵向刷板在采摘物料时具有一定的振动和冲击力;此外,提高刷棉辊的旋转速度,能够显著地提高纵向刷板的加速度。仿真分析的结果为刷辊式采棉机工作机理的研究,以及刷棉辊结构特征、配置参数的研究,提供了一定的理论分析依据和参考。     

翻抛机清土装置的仿真设计与分析

基于翻抛机清土铲应用工况容易损坏的缺点,设计一种兼有清土和避障功能的清土装置。应用Solid Works建立清土装置三维模型,并利用其内置功能插件分别对清土装置的避障工况和避障清土混合工况进行运动学仿真和有限元受力分析。通过运动仿真得到位移和角速度曲线图,显示清土装置旋转清土范围60°,铲尖提升高度200mm,符合初步设计功能要求。同时,分析主要受力零件清土铲铲体两种工况下的对等应力云图,得出受力安全系数分别为1.3和1.4,验证了设计的合理性和准确性,为进一步研究清土铲的速度和力学性能提供理论参考。     

多自由度百香果采摘装置的设计与试验

近年来,百香果种植业发展迅速,越来越受到大家的喜爱,市场前景广阔。对种植户来说,百香果的采摘仍为人工采摘,效率低下、耗费大量人力。针对以上问题,设计了一种多自由度百香果采摘装置,解决了采摘难、采摘耗时等问题,填补了市面上百香果采摘装置的空白。利用UG和ADAMS对装置进行模型建立和运动仿真分析,根据设计原理制作出物理样机并进行了试验。试验结果表明：与人工采摘相比,装置能有效地提高百香果采摘效率,操作简便,可靠性高。     

基于动捕对仿人采摘机械臂运动学分析与仿真

通过三维光学动作捕捉实验采集了人体上肢完成采摘动作时上肢各关节角度的变化及各关节的点位数据,对上肢进行受力分析并利用MatLab编程获得力矩的变化情况。将上肢划分为3个关节7自由度的刚体模型,利用Robotics工具箱建立7自由度的仿人采摘机械臂,并通过D-H方法建立各连杆坐标系写出各连杆参数进行逆运动学分析,求解出机械臂7个关节角度值。由于存在冗余自由度使得逆解结果不唯一,因此提出了“最小能量法”选取最优采摘路径。对最优采摘路径进行五次多项式插值仿真各关节的角度、角速度及角加速度的变化,最后根据各关节的活动度进行末端执行器工作空间的分析。结果表明：“最小能量法”选取的最优解使仿人采摘机械臂在采摘点已知情况下能选择最优的路径进行采摘,整个采摘过程稳定。研究结果为仿人机器人采摘机械臂的运动控制和轨迹优化奠定了基础。