坚果采摘臂主臂的有限元力学分析

坚果采摘臂设计是坚果采摘机研制的关键.在ANSYS有限元分析软件平台上对采摘臂主臂进行刚度和应力分析研究,通过计算得出了主臂受力变形及等效应力的数值和云图,为其结构优化设计提供了依据.     

基于SolidWorks和ANSYS的抓木机动臂有限元分析

利用SolidWorks对抓木机动臂进行三维实体建模,通过SolidWorks与ANSYS系统的接口将其输入到ANSYS中,再使用ANSYS对动臂进行静力学分析。根据抓木机的作业要求,建立其极限工况下的受力模型,并通过ANSYS分析计算其极限工况下的强度、刚度分析,得出相应的应力分布、位移图,为动臂的设计改进和结构优化提供参考依据。     

农业采摘机多自由度机械臂设计研究

【目的】保证农业采摘设备能够稳固地抓取不规则农作物,提高农业机械化收获效率和质量,促使农业生产向信息化、智能化、高效化的方向不断发展。【方法】设计了一种先进、新型的农业采摘机多自由度机械臂。从机械臂的运行原理入手,分别设计了加固板、加强板、限位板、滑动装置、稳定槽、挡板等组成部分,完成了对机械臂结构的科学化设计,最后仿真验证了机械臂的抓取精度。【结果】该机械臂与移动平台所对应的抓取误差被控制在0.01 mm以下,该机械臂可以实现对目标物体的精确采摘。【结论】该机械臂具有定位精确度高、抓取自由灵活等特点,能够满足农业采摘机对水果、蔬菜等农作物的抓取需求,应用前景广阔。希望本研究能为农业生产人员和农机科研人员提供有益的借鉴和参考。     

BW2000斗轮挖掘机取料臂有限元分析

斗轮挖掘机通过取料臂前端的斗轮进行挖掘取料,因此取料臂的设计合理与否直接影响斗轮的切削取料能力和设备的正常运行。利用ANSYS软件对BW2000斗轮挖掘机取料臂进行建模和有限元分析,以期为取料臂具体结构设计提供理论依据和改进建议。     

一种自动采摘结构模型有限元研究

为充分掌握自动采摘机器作业过程中核心部件的结构受力状态进而对其进行结构优化,并对采摘机器的结构模型进行有限元分析。在全面理解自动采摘工作原理及结构组成的基础上建立核心部件采摘作业的有限元理论控制模型,创建符合实际的采摘结构三维物理模型并导入ANSYS软件,并进行试验。结果表明:针对得出的采摘支撑臂和驱动电机机座的前4阶模态振型和固有频率范围,一方面可清晰了解部件的受应力情况,从而在进行结构设计时有效避开机械共振现象的发生,为提高自动采摘结构的使用寿命奠定基础;另一方面通过电机机座的固有频率数据统计,其试验结果与理论计算值的平均误差范围在2.73%～6.22%之间,误差控制在10%以内,验证了有限元试验分析的可行性,可为类似农机设备优化设计提供参考。     

黄瓜采摘机械臂结构优化与运动分析

黄瓜采摘机器人在非结构环境中工作时,其机械臂的结构特点与运动精度将直接决定机器人作业范围和采摘成功率。针对黄瓜特定的栽培模式,结合机械臂工作空间及结构长度指标,运用参数优化法,对采摘机械臂构型和结构参数进行了优化设计。建立了机械臂运动D-H模型,实现由关节空间向笛卡尔空间的正逆变换,并确定了机械臂速度雅可比矩阵;应用三次多项式插值法,建立了机械臂关节空间运动规划模型;应用Matlab平台对优化参数进行仿真。结果表明,机械臂实际采摘范围可达到目标工作区域90.5%以上,关节位移变化曲线光滑,运动平稳。     

基于ADAMS的果树采摘机械臂的运动仿真分析

根据对苹果园区的实地考察,利用Inventor软件建立了GY-1型果树采摘机器人机械臂的实体模型,完成装配。利用Inventor、Pro/E、ADAMS 2005这3种软件之间的接口技术,把机械臂模型导入ADAMS/View模块中。经过有效简化结构,对各个关节和液压缸分别添加约束和驱动,最终生成机械臂的虚拟样机。在ADAMS仿真中,通过计算各个液压缸的运动驱动函数,模拟了机械臂的一组采摘动作,得出机械臂上几个关键关节的受力变化曲线。通过对曲线结果的分析可以获得机械臂采摘时各关节的实时运动信息,为后续工作研究奠定了理论基础。     

青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。     

草莓采摘机械臂精准化控制算法分析

为了适应高架草莓生长分散的特点,方便采摘,设计了4自由度采摘机械手。采用空间坐标转换的方法,进行运动学分析,实现关节舵机角位移、小臂推杆长度与采摘执行机构坐标之间的关系;进行逆运动分析,将目标坐标用对应关节角位移与推杆长度表达出来。采用B样条曲线法进行路径规划,提高采摘速度,并采用神经网络的方法,进行误差补偿。对采摘机械手进行定位精度和采摘速度测试,结果表明:系统具有较高定位精度与采摘速度,且在不同环境中采摘速度相近。     

液压挖掘机动臂有限元分析及优化设计

动臂是液压挖掘机执行装置中的关键部件,针对当前挖掘机设计过程中存在的问题,采用三维建模软件Creo3.0创建挖掘机动臂三维模型,使用有限元分析软件ANSYS Workbench对液压挖掘机动臂进行静力学分析和模态分析,获得动臂的应力分布、固有频率和模态振型;对动臂结构中的薄弱位置,在ANSYS Workbench软件中进行分析及结构优化;根据优化结果改进动臂结构,并对优化后的动臂进行强度校核。分析结果表明,改进后的液压挖掘机动臂结构正确并有效。     

农业采摘机器人机械臂结构设计

【目的】农业采摘机器人是一种集机械、电子、传感、计算机于一体的多功能农业机械设备,被广泛应用于水果、蔬菜采摘领域。但其在对果实的识别和抓取方面仍存在很大的不足。【方法】机械臂是农业采摘机器人重要的组成部分之一,也是其主要执行机构。笔者根据机械臂结构特点与功能需求,设计了一种六自由度、关节运动灵活且可更换的采摘机器人机械臂,该机械臂通过控制系统调节3个平动关节在工作空间中的位置和角度,从而获得末端执行器能够完成采摘任务所需的最小工作空间,通过六自由度变换得出6个关节在工作空间中坐标系之间运动轨迹关系。该机械臂由视觉模块、驱动模块及控制模块构成。基于D-H参数法对采摘机器人机械臂进行运动学分析,并进行仿真验证。【结果】该机械臂具有较好的定位精度,能够满足农业采摘机器人对果实的抓取要求。     

果蔬采摘机器人机械臂研究现状与展望

农业生产中果蔬采摘是其中的重要环节,且依赖于大量劳动力的参与,采摘机器人的发展与应用将会极大地改善采摘作业的劳动力依赖问题。采摘机械臂是采摘机器人的关键部分,是采摘机器人研究的一大重点。以采摘机械臂自由度进行分类,梳理总结国内外采摘机械臂研究的发展过程和研究现状。针对相同栽培模式下同一果蔬,在采摘机械臂的自由度和构型的选择上缺少标准化方案的问题,提出采摘机械臂研究与农艺的深度结合是未来解决问题的关键。同时,对于刚性本体难适应采摘环境以及关节驱动方式单一的问题,提出采摘机械臂本体的柔性设计以及驱动方式的组合使用将是未来的发展趋势。     

振动式林果采摘机采摘臂动力学仿真分析

应用三维建模软件Pro/E构建振动式林果采摘臂虚拟样机模型,然后将模型导入仿真软件ADAMS中建立动力学模型,并进行采摘臂动力学仿真计算。同时,分析了采摘臂在采摘头定位以及振动过程中所受的力及力矩特性,验证了采摘臂的设计能够满足要求,并为振动式林果采摘机的物理样机优化设计提供理论参考。     

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。     

三自由度苹果采摘机械臂动力学分析与轻量化设计

针对工业机械臂苹果采摘时运动规划复杂、自由度多、控制难等问题，本文研制了一款轻量化结构的三自由度苹果采摘机械臂。首先，针对苹果采摘工作要求完成了机械臂的结构设计与运动学分析。机械臂采用平行四边形结构，通过后置动力源减小整机转动惯量，且臂展长，工作空间大，运动时树枝干扰小，更适用于苹果采摘。其次，采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型，完成机械臂苹果采摘仿真，通过动力学模型的理论数据，以减轻机械臂自身质量为优化目标，对臂及其关键部件应力及应变进行分析，计算不同轻量化方案下的应力、应变，从而选取最优的轻量化方案。通过对比轻量化前后机械臂仿真数据，骨棒型轻量化方案驱动力矩峰值分别降低21 N·m和15 N·m,均降低约20%,整机质量下降1.8 kg,降低32.1%,且轻量化后机械臂保持良好工作能力。根据优化结果，搭建了三自由度苹果采摘机械臂物理样机，通过试验得到大、小臂最大驱动力矩为92、63 N·m,基本符合仿真结果，验证了动力学模型的正确性。     

核桃采摘机的设计与试验研究

通过对核桃采收率进行振动频率、振幅和振动位置3因素试验,建立起实体模型,初步探讨了激振力与果枝振动机械损伤之间关系,找到振动频率和振幅最佳组合,为设计核桃采收机提供依据。     

果蔬自动化采摘机的机械结构设计与试验

在农业发展的很长一段时间以来,由于机械化程度一直处于较低水准,果蔬收取主要依靠人工收获。新世纪以来,自动控制技术在农业上得到较为普遍的应用,计算机技术也在农业领域取到长足进步,当代农业发展呈现出高度自动化,同时也更加符合人工智能时代的发展要求,技术应用更加紧密。在农业发展的大背景下,收取机器人应运而生,不仅能解决劳动力不足的问题,而且有效地降低劳动强度,从根本上提高果蔬收取效率。为此,主要描述了农业果蔬自动化收取机样机的结构和工作原理,并以西红柿为例,在大棚环境下进行了试验性收取尝试。对试验数据分析处理后显示:西红柿作为收取目标,机器整体正确识别率已接近90%,无损伤收取达成比率约为68.5%,果实收取过程,平均需要消耗时间约为10s。在周围场景较为复杂的田间大棚里,收取机能够顺利完成收取作业并取得可靠的实验数据,证实针对西红柿等茄科植物研制的果蔬自动化收取机,自动化控制设计可靠性,能够适应各种复杂条件的实际生产工作。     

往复式桑叶采摘机设计及采摘效益分析

以实现机械采摘桑叶为目的,设计一款能自动实现桑叶采摘的往复式桑叶采摘机。桑叶采摘机包括往复式桑叶采摘装置、桑枝定位装置和行走装置。为了使桑叶采摘机能够准确地完成桑枝定位、顺利地进行桑叶采摘,桑枝定位装置对桑枝进行定位,行走装置带动桑叶采摘机运动至工作位置,之后由往复式桑叶采摘装置进行桑叶采摘。通过查阅文献和调查,确定桑树的生长情况,结合往复式桑叶采摘机的运动进行机械采摘桑叶的效益分析,得到机械采桑效率为422.4kg/h,采摘6.67hm2桑园所需费用为2 093元。     

基于ANSYS的荔枝采收机的设计与有限元分析

为了快捷、实用、高效地完成荔枝采摘,提出了一种机电一体荔枝采收机的设计方案。该采收机可以综合荔枝收获过程中的夹持、采摘和传送操作,工作过程由电机提供动力,人工辅助操控。利用UG建立装置的三维模型,对剪切刀具受力和传送机构进行力学性能分析,再通过ANSYS Workbench进行有限元分析,重点对传送机构进行应力应变分析,校核其刚度和强度。试验结果表明:该装置的刚度和强度符合使用要求,性能可靠。     

采摘机器人避障末端臂的设计与试验

在机器人实际采摘果实的作业中,机器人末端臂及末端执行器与果树枝条接触碰撞几率最高,其要具有感知碰撞的能力,从而判断原规划采摘路径的合理性,最终实现避障采摘之目的。为此,提出了一种采摘机器人感知碰撞避障伸缩末端臂,其通过转动关节与机器人大臂连接,整体相对于大臂可以进行仰俯动作,同时本身具有直线伸缩的功能,从而驱动末端执行器实现直线接近待采果实。感知碰撞结构使末端臂在上、左和右3个方向上具有感知危险碰撞的能力。通过试验改进了样机部分结构,伸缩杆运动平稳,感知碰撞结构动作可靠,并可通过调节微动开关的高度位置,能够对不同碰撞力做出反应,发出危险力的开关量信号,以适应多种果蔬的采摘作业。