采摘机器人动力学建模及动作规划仿真研究——基于SolidWorks

为了提高采摘机器人的自动化采摘效率和质量,将机器人动力学建模和仿真模拟方法引入到了采摘机器人的设计过程中,基于SolidWorksv软件建立了采摘机器人机械手的三维模型,并将其导入到ADAMS软件中进行了仿真模拟计算,得到了机械手动作的轨迹,通过对轨迹数据的分析可以实现机械手动作的优化。在机器人动作控制精度的优化上采用了神经网络PID算法,并对优化前后的动作精度进行了对比,结果表明:采用神经网络PID算法可以明显提高动作的精度,对于采摘机器人的优化设计具有重要作用。     

基于Java3D和VRML技术的采摘机械手运动仿真研究

为了实现采摘机器人机械手臂运动虚拟仿真过程的交互性,基于Java3D和VRML虚拟现实技术,提出了一种机械臂交互式三维场景生成及运动仿真系统。为了验证系统的可行性,以采摘机器人机械臂为研究对象,设计了基于采摘机器人机械臂运动仿真系统,并基于网络的特征,通过接口导入机械臂关节的造型文件,实现了采摘机器人机械臂仿真三维虚拟场景创建。对仿真系统进行了实验,结果表明:开发的采摘机器人机械臂三维运动仿真系统可以对采摘路径进行合理的规划,得到和实验基本吻合的轨迹,能够实时地显示关键力矩的变化,为关节结构的优化提供了数据参考。将仿真目标位置和预设位置进行对比发现,最大位置偏差不超过1 mm,从而验证了运动模型和算法的可靠性。     

基于ADAMS的采棉机摘锭运动规律分析及轨迹仿真

机械采棉已经成为棉花采摘发展的必然趋势,而采棉机目前仍依赖进口。进口采棉机具有较好的使用性能,但其关键部件摘锭不仅价格高而且维修困难,因此采棉机国产化首要解决的是采摘关键部件及摘锭结构优化问题。为此,主要对采棉机摘锭运动规律进行分析,基于ADAMS对采棉机采摘头关键部件摘锭进行运动轨迹仿真,获取了相关参数和轨迹,实现以轨迹为基础的创新设计。同时,判断采摘机构设计合理性,为国产采棉机采摘部件设计提供研究基础。     

基于CAM/CAE的采摘机器人运动轨迹控制研究

为适应现代农业装备向精细化、智能化方向,更为准确地掌握采摘机器人作业过程中的实时运动轨迹,不断提升采摘机器人的作业效率,以6自由度的采摘机器人机械臂为研究对象,在全面理解采摘机器人结构组成及作业原理的基础上,运用运动学与动力学相结合的理论模型,通过对其进行三维实体建模,优化整体臂体结构及控制系统的软硬件组成、臂体运动学求解算法及关键参数控制要求等。同时,利用CAM/CAE分析工具进行模拟仿真验证,结果表明:通过不断调整运动部件与作业环境间的相互关系,实现了采摘机器人臂体的运动轨迹跟踪控制,臂体的各个执行部件运动位置误差范围控制在10%之内,达到了机器人自主采摘的控制要求。这一控制研究可为采摘机器人其他相关部件研究与改进提供参考。     

基于UG的智能采摘机器人动画仿真设计

为了提高采摘机器人的设计效率,基于现代机械设计方法,将UG动画仿真软件引入到了采摘机器人的设计过程中,并采用参数化建模和虚拟现实技术,对采摘机器人样机进行性能测试和优化,有效提高了机器人的设计效率和设计质量。使用UG工程软件对采摘机器人进行了参数化建模,得到了采摘机器人装配体的各部分零件模型;然后利用虚拟现实装配技术,通过参数设置,对机器人的性能进行了仿真,实现了机器人的果实抓取、关节转动和移动等一系列的功能,从而验证了采摘机器人结构设计的可行性,为采摘机器人的结构设计和优化提供了基本依据。     

基于VR场景设计的采摘机器人协同作业分析

以进一步提高采摘机器人协同作业的可视性与效率为目标,将VR设计理念与采摘机器结合,针对VR场景下采摘机器人协同作业展开研究。通过考虑环境信息、植物成像、动态交互功能等基础条件,以采摘机器人各部件作业运动机理为依据,搭建采摘机器人VR场景,将采摘系统划分为多个子系统进行采摘作业的动作实现与路径调整,在数据、模型、知识等多部件协同控制支撑下进行VR场景采摘作业试验。结果表明:经系统协同感知与核心算法控制,采摘机器人各部件在自由度协调、对象及位置闭环调控条件下,得到理论计算定位与实际仿真误差控制在0～8mm范围内,机器人协同采摘的作业耗时最短为1.89s,平均耗时为2.06s,采摘成功率可达到96.8%,设计可行。VR场景设计下的采摘机器人整体协同作业分析保证了采摘机器人作业的柔韧度与协调性,对于采摘机器人部件结构改善及类似农机化设备的可视化开发具有很好的参考价值。     

基于ANSYS的梳齿式采棉机锯齿滚筒有限元分析

为确定梳齿式采棉机关键部件的参数,优化其结构设计,分析采摘部件的结构及工作原理,建立采摘部件工作参数之间的数学模型,同时利用ANSYS有限元分析软件对锯齿滚筒进行结构静力分析。分析结果表明,锯齿滚筒的最大变形极小,能够满足实际工作需求。     

多移动机器人路径规划研究算法 —基于分布式实时仿真系统

采摘机器人路径规划是采摘机器人研究领域的核心内容之一,具有复杂性、约束性和非线性等特点。蚁群算法是最近发展起来的仿生优化算法,在解决许多复杂问题方面已经展现出优异的性能和巨大的发展潜力。为此,将蚁群算法引入到了多采摘机器人路径规划系统中,并利用分布式实时仿真系统对其可行性进行了仿真计算。结果表明:采用蚁群算法可以实现多采摘机器人的路径规划,且与遗传算法相比计算速度更快、精度更高,将其引入到采摘机器人的路径规划系统中,对于实现采摘机器人群体导航能力具有重要的作用。     

基于PID直流电机驱动的移动式采摘机器人设计

为了提高移动式采摘机器人的控制效率和移动精度,将直流电机驱动电路引入到采摘机器人移动控制系统的设计中,并采用PID算法对移动速度进行调节,从而避免采摘机器人在移动过程中产生较大的速度波动,提高其作业时的平稳性。为了验证PID算法在采摘机器人移动控制系统上使用的可行性,模拟葡萄采摘机器人的作业环境,对采摘机器人移动过程的速度控制进行了仿真模拟,结果表明:达到速度预定目标时,PID算法比常规算法具有更快的响应速度,调节过程也更加平稳。     

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。     

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,...     

基于Pro/E的农耕机优化设计

为了提高农耕机零部件的设计效率,实现农机的数字化设计,将Pro/E软件引入到农机设计过程中,通过零部件的有限元分析,实现了零部件的优化设计。以耕种播种一体机的播种装置设计为例,建立了装置的三维模型,并利用有限元分析模块对装置进行了仿真分析,得到了装置的应力分布情况。在进行农耕机零部件机械设计和优化时,可以参考得到的最大应力分布数据对装置的结构进一步优化,从而设计出性能更好的农机产品。     

起重机吊臂结构的有限元分析

以ANSYS有限元分析软件为工具,详细论述了汽车起重机吊臂结构的有限元分析处理过程,并对吊臂在建模时的简化处理方法,关键载荷的施加都进行了阐述,对吊臂的设计工作具有一定的指导意义和参考价值.     

农业机器人切削过程仿真分析——基于计算机辅助设计

利用6自由度机器人切削加工平台,讨论了该机器人与计算机辅助设计工具的数据链结构,研究了其运动控制过程,并对设计结果进行有效优化。通过介绍切削加工控制系统整体结构,构建了机器人运动学模型,并根据计算机辅助设计工具,对机器人后续优化过程的坐标转换、各关节正逆运动学计算以及机器人运动控制程序生成过程进行了深入研究。同时,对系统进行了ADAMS软件仿真,并完成了3D样件的加工。试验结果表明:该系统可以自动生成机器人运动控制程序的加工指令,直接驱动机器人末端执行刀具的运动,实现零部件的加工生产,可行性高。     

抚育机器人优化性设计——基于MatLab

以当前广泛应用于森林抚育采伐的抚育机器人作为研究对象,对其核心动作部件-机械臂进行优化性设计。根据运动部件的抚育原理及所要达到的育林效果,建立理论数学动力学模型,通过对各机械臂构件进行机械优化,绘制三维动作部件物理模型,并结合机械臂的协作运动控制机理及轨迹方案,对主要控制参数对比计算并选取。同时,利用MatLab分析工具,在核心控制算法理论支撑下开展试验仿真。针对抚育机器人的核心动作部件—机械臂系的软硬件系统进行改进优化,研究抚育机器人在抚育过程中的运动轨迹及部件动作变化情况,为进一步优化抚育机器人整机结构及协调性提供了改进思路和方法,并可为提升抚育机器人装置的整体工作效率提供理论参考。     

开沟铺管机高程主控臂轻量化设计

高程主控臂是开沟铺管机执行机构中的关键部件,其结构强度决定整机运行可靠性,质量大小影响高程控制响应速度。结合实际作业工况,基于有限元方法,通过静力学分析、瞬态动力学分析得到高程主控臂力学特性。基于力学特性,通过定义设计变量、约束条件及优化目标,对高程主控臂结构进行尺寸优化。结果表明,优化前的结构稳定性偏于保守,远高于设计使用需求,优化后的结构虽然减小了板厚,但通过数据分析对比,结构抗失稳系数依旧保持在合理范围内,证明结构优化合理。研究方法与结果为开沟铺管机高程主控臂的结构设计提供了参考。      

电磁扭杆离合器工作沟槽接触应力分析

电磁扭杆离合器工作沟槽既是离合器传递力矩的关键结构,又是影响弹性扭杆组件结合-分离的重要部位.以某新型电磁扭杆离合器为研究对象,提出了工作沟槽优化设计方法.首先通过理论分析计算得到钢球与工作沟槽结合状态时的接触应力;然后利用有限元分析软件ANSYS Workbench进行仿真验证,通过比较理论计算值和仿真分析结果,进一...     

ANSYS软件参数化建模研究

大型通用有限元ANSYS软件在结构分析、结构优化设计等工程问题上有广泛的应用。优化设计成功与否的关键是参数化建模与形成分析文件,本文详细讨论了参数化建模的细节与注意事项以及分析文件的形成,为结构优化设计人员提供帮助。     

蔬菜采摘机器人通用夹持机构设计——基于UG和ADMAS联合仿真

为了提高夹持机构的设计效率和精度,提出了一种新的采摘机器人通用夹持机构的同步设计优化方法,将UG和ADMAS软件引入到了夹持机构的设计过程中,并利用软件的联合虚拟仿真功能,实现了夹持机构的合理布局和夹紧力的计算与同步优化。利用夹持机构的加工工序,在UG软件中对夹持机构进行了布局,并通过运动约束的添加使夹持机构处于完全打开状态。将UG夹持机构模型导入到ADMAS软件中进行了动力学仿真,通过计算得到了影响弹簧夹紧力关键点变量的敏感度,取对弹簧夹紧力影响较大的点进行了优化,得到了弹簧产生最大夹紧力时变量点的弹簧位移,从而实现了夹持机构的优化设计。最后,对夹持机构的运动性能进行了仿真计算,为夹持机构的稳定性设计提供了理论依据。