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。     

刮板毛刷式采棉机采摘部件的有限元分析——基于Pro/E

利用Pro/e集成的Mechanica结构分析模块,对采摘器的刮板和毛刷在一定载荷下的应力和位移进行了结构分析,对主要部件的尺寸做了优化分析,计算出应力的大小和分布规律,为物理样机的设计提供相关参考数据,提高了产品的设计可靠性.优化了采摘器的刮板和毛刷的件的尺寸,对于采摘器的结构优化设计具有一定的意义.通过虚拟设计,可对设计模型在虚拟工作环境下的结构性能进行评估及优化.     

水平摘锭式采棉机采棉滚筒的运动学分析

采棉滚筒是水平摘锭式采棉机的核心部件.目前,新疆地区使用的采棉机采棉滚筒均从国外进口.为此,通过推导水平摘锭式采棉机采棉滚筒的位移和速度方程,讨论了采摘速比系数对采棉滚筒运动轨迹的影响;利用虚拟样机技术建立了采棉滚筒的模型进行运动仿真,分析了采摘速比系数对采摘性能的影响,为采棉滚筒的研究提供新思路和新方法,也为采棉滚筒的国产化提供了理论依据和技术参考.     

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。     

水平摘锭运动轨迹的分析

摘锭是采棉机最核心的工作部件,是唯一在棉株中运动采摘部件,其运动轨迹直接影响采摘质量。通过对摘锭在棉株中运动原理进行分析,为了能够从棉株中顺利摘棉,以对摘锭的位置要求来确定控制摘锭运动的重要部件导向槽的轮廓曲线。     

啤酒花机械采摘实验研究

采用钢丝滚筒作为啤酒花采摘机械的采摘部件大大缩小了摘花机的体积,降低了摘花机的制造成本,但同时也带来了一些问题。针对这些问题本实验力求摸清采摘机各主要结构参数对啤酒花机采效果的影响及其变化规律,寻求较优参数组合,提高啤酒花采摘机的采摘效果。1钢丝滚筒采摘装置的工作原理钢丝滚筒采摘装置由滚筒、凹板两部分组成,滚筒上绷着一定数目的钢丝,钢丝沿圆周均布。凹板由纵向挡条和横向钢丝形成网格,其包角为230。酒花藤由喂入口进入采摘滚筒后被旋转的滚筒带着做圆周运动并产生加速度,在离心力的作用下酒花藤紧贴凹板运动,…     

采棉机采摘滚筒运动规律的研究

针对我国采棉机的发展现状,着重对水平摘锭式采棉机的采摘原理及运动规律进行研究,建立运动仿真整体模型;在运动仿真模块中得到导向槽轮廓线,提取轮廓线数据;在Matlab的基础上对所提取的数据进行处理,应用其得出的函数表达式在三维建模软件中进行重建。在运动仿真模块中,得出水平摘锭在整个采摘运动过程中的位移、速度和加速度曲线波动图,并对其进行探讨分析,为研究采摘滚筒水平摘锭采摘运动规律提供有益的参考。     

柠条收割机圆盘锯式切割部件运动学仿真

圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。分析圆盘锯式切割部件的运动过程,结合柠条收割要求,建立三圆盘锯式切割部件的运动参数表达式,并利用UG NX软件建立切割部件模型,导入机械动力学仿真分析软件ADAMS进行动力学分析,对单个锯齿上刃部点的运动轨迹进行仿真分析研究,为柠条收割机结构参数设计提供依据。      

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。     

梳齿带自走式杭白菊收获机设计与试验

针对目前杭白菊机械采收漏采率高、破损率高、含杂率高,采收机械工作效率低、行走动力不足、通过性差、收集不便等问题,结合杭白菊的种植模式及采摘要求,设计了一款梳齿带自走式杭白菊收获机。该收获机主要由梳齿带采摘部件、毛刷组件、升降装置、行走装置、收集装置和液压系统组成,采用链传动带动梳齿排循环转动的方式,利用多排梳齿的梳刷作用实现对杭白菊的连续采收,可通过液压系统调节采摘部件的运转速度和工作高度。通过运动力学分析,确定了传送带、旋转梳齿排等关键部件的结构参数。基于此,搭建了试验样机,并以收获机行驶速度、采摘部件工作转速、梳齿与毛刷间的最小距离为试验因素,以杭白菊采摘率、损伤率和含杂率为试验指标,在田间进行了三因素三水平正交试验,获得了收获机最佳工作参数。当行驶速度为0.1m/s、采摘部件工作转速为60r/min、梳齿与毛刷间的最小距离为60mm时,采摘效果最好,采摘率为83.1%,破损率为15.8%,含杂率为17.9%。所设计的梳齿带自走式杭白菊收获机运行稳定,满足杭白菊采摘的农艺要求。     

片簧型柔顺并联机器人运动规划与轨迹跟踪技术

针对柔顺关节并联机器人系统存在的误差因素,为提高系统整体性能,开展运动规划及轨迹跟踪研究。根据性能要求,设计柔顺关节的结构参数,分析柔顺关节特性,建立机器人系统的分析模型并推导运动学方程。针对柔顺关节轴心漂移引起的杆长误差,提出一种机器人主动杆和从动杆实际杆长的计算方法,修正主动杆关节角的期望轨迹。为补偿系统振动及参数摄动误差,基于径向基(RBF)神经网络设计模型逼近控制算法,跟踪期望轨迹。基于Solid Works、ANSYS、ADAMS及Matlab/Simulink建立机器人系统的虚拟仿真模型。仿真结果表明,提出的运动规划和控制方法将未补偿柔顺关节误差时的机器人末端轨迹误差降低了84%以上,能够有效提高柔顺关节并联机器人系统的运行精度。     

考虑关节摩擦的3-PRS并联机构动力学建模研究

为了研究摩擦力对并联机构运动过程的影响,对3-PRS并联机构进行了基于关节摩擦力的动力学分析。对3-PRS并联机构进行末端理论运动轨迹规划,采用矢量法对机构进行了运动学分析。提出3种不同的关节摩擦模型,包括库伦摩擦模型、库伦-粘性摩擦模型以及库伦-粘性-静摩擦模型,在考虑关节间摩擦的情况下,基于牛顿-欧拉法建立了3-PRS并联机构的动力学分析模型。逆动力学实例分析表明,负载越大,摩擦力越大,在有无摩擦力的情况下,3个移动副驱动力的最大误差分别为1.40%、1.51%、1.49%。通过正动力学实例分析了不同情况下关节间摩擦模型对末端运动轨迹的影响,结果表明,不同关节摩擦模型对3-PRS并联机构末端的运动轨迹有较大的影响。     

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。     

城市园林自动修剪机器人动力学仿真研究

园林修剪的意义在于提升整体城市绿化与规划水平。为此,在深入理解城市园林自动修剪机器人的整体结构与工作原理的基础上,结合机构部件的运动学规律,得出修剪机器人的动力学理论模型,并根据修剪机器人各关节的工作空间,通过驱动函数与下位机程序控制,开关量输出至修剪机器人各运动执行部件开展修剪仿真作业试验。结果表明:利用机构的运动定位与补偿功能,可实现修剪机器人各关节作业定位的准确性,定位误差控制在6%左右;不同轨迹跟踪,多次目标函数优化,便于掌握各关节臂的运动角度与作业过程中的扭矩变化情况,了解自动修剪机器人实际运动轨迹及各主要执行关节扭矩与剪切力,可为相似修剪机器人的开发与改进提供一定思路。     

基于冗余联动的六轴联动数控机床加工轨迹误差优化

针对数控机床实际加工轨迹与理论轨迹存在误差的现象,提出利用六轴联动数控机床冗余联动特点优化该误差的方法。建立了一类六轴联动数控机床的运动学模型,并研究了其冗余联动特点。根据刀具接触点运动规律,以冗余旋转联动轴的运动优化刀具中心点运动轨迹误差和刀具轴线转动轨迹误差,从而实现加工轨迹误差的优化。在实际六轴联动数控机床上进行了抛光加工实验,通过应用所提出的轨迹误差优化算法,减小了抛光过程中的加工轨迹误差,降低了工件表面粗糙度,且保证加工后表面具有较高的均匀一致性,提高了抛光表面质量,从而验证了所提出方法的有效性。     

平整工况下三节臂挖掘机时间最优运动规划

针对市场上普通臂挖掘机作业能力有限和挖掘轨迹规划的问题,以三节臂反铲液压挖掘机为研究对象,对比分析挖掘机平整工况的作业范围,并以最短挖掘时间为目标,提出一种挖掘机平整工况的运动规划方法。首先,以工作装置各部件转角的变化范围作为边界条件,通过MATLAB对三节臂挖掘机和普通臂挖掘机平整工况的作业范围进行仿真;其次,将求解出的作业范围均分为5段,以最短挖掘时间为目标,采用粒子群优化(PSO)算法对各关节插值时间进行优化,得到满足条件的最优时间以及各个油缸的位置、速度和加速度曲线。仿真结果表明该机型平整范围比普通臂挖掘机增加1213%,各液压油缸运动平稳且满足系统流量的要求。平整工况下该机型的时间最优运动规划方法可适用于其他工况下挖掘轨迹的运动规划,最终为实现完全自动挖掘、提升作业效率和作业质量提供理论依据和技术支持。     

基于遗传算法的三臂轮系式栽植机构多位姿运动综合

为进一步提高蔬菜穴盘苗高速自动移栽机的栽植效率,提出了三臂轮系式栽植机构,并基于遗传算法对其进行了近似多位姿运动综合设计。首先,以理想栽植轨迹上关键位姿（位置与姿态）数据为约束,由杆长不变条件建立轮系式栽植机构简化模型（平面RR机构）近似多位姿运动综合优化模型,并利用Matlab遗传算法工具箱求解获得机构最优结构参数;然后,由平面RR机构两转动副的运动参数计算轮系机构总传动比并分配,从而实现轮系式栽植机构的设计。最后,对三臂轮系式栽植机构进行了结构设计、仿真分析和试验验证,结果表明：机构实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致;栽植频率120株/(min·行)、理论株距为300mm时,栽植成功率96.7%,〖JP3〗实际株距均值298mm,平均穴口宽度70mm,满足高速移栽要求,验证了所提出方法的正确性和三臂轮系式栽植机构的实用性。     

基于遗传算法的三臂轮系式栽植机构多位姿运动综合

为进一步提高蔬菜穴盘苗高速自动移栽机的栽植效率,提出了三臂轮系式栽植机构,并基于遗传算法对其进行了近似多位姿运动综合设计。首先,以理想栽植轨迹上关键位姿(位置与姿态)数据为约束,由杆长不变条件建立轮系式栽植机构简化模型(平面RR机构)近似多位姿运动综合优化模型,并利用Matlab遗传算法工具箱求解获得机构最优结构参数;然后,由平面RR机构两转动副的运动参数计算轮系机构总传动比并分配,从而实现轮系式栽植机构的设计。最后,对三臂轮系式栽植机构进行了结构设计、仿真分析和试验验证,结果表明：机构实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致;栽植频率120株/(min·行)、理论株距为300 mm时,栽植成功率96.7%,实际株距均值298 mm,平均穴口宽度70 mm,满足高速移栽要求,验证了所提出方法的正确性和三臂轮系式栽植机构的实用性。     

农业机器人路径优化及轨迹跟踪研究—基于遗传算法

随着我国信息化水平的不断提高,以及机械自动化、计算机控制系统和测试计量行业的不断发展,移动机器人达到了一个全新的高度,智能机器人被广泛应用到农业生产、工业生产和高等研究等各个领域。在机器人众多研究问题中,路径规划和轨迹跟踪一直是比较复杂并较难解决的问题。为此,基于遗传算法,根据移动机器人工作特点和运动特性,采用几何法建立了机器人工作空间的环境模型,并对路径进行了有效编码,为机器人实时规划出无碰撞、路线短的全局路径,对其运动轨迹进行有效跟踪。仿真实验表明:所设计研究的机器人全局路径规划和轨迹跟踪技术具有较好的效果,其在行进过程中能及时、有效地避开前方障碍,可靠性强,稳定性好,应用前景非常广阔。