象鼻型水果采摘连续机械手

本研究基于象鼻结构与运动仿生学,通过比较两种不同种类的大象象鼻的生物学特点,设计了一种新型气动象鼻型水果采摘机械手;在分析象鼻运动学机理的基础上,实现了该类机械手的运动学分析。有别于传统基于末端执行器位姿的机器人运动学分析理论,该运动学模型针对连续机械手抓取过程中圆心点所在位姿进行分析,可更有效的描述连续机器人抓取时的形态与实现稳定抓取。最后,本研究进行了该机械手的原型设计与加工,并完成了三类典型抓取实验。试验结果表明,该机械手可分别通过"卷绕"或"捏取"方式,实现较大型与小型物体的抓取。     

萝卜采收机械手的设计

为了提高萝卜采收的自动化程度,模拟萝卜采收过程中的工艺步骤,设计了一款萝卜采收机械手。对机械手采收部分的关键部件进行了研究,包括机械手的机械结构设计、驱动系统与PLC控制系统设计。机械结构部分主要由手爪、手腕、手臂、机座等组成,具有手臂回转、升降、手臂摆动、手腕旋转共4个自由度。萝卜采收机械手能依次完成萝卜的拔取、翻转、转位等动作。为了使采收过程顺利进行,机械手采用液压驱动,并结合PLC控制系统来提高该机械手的定位精度,实现萝卜采收的自动化过程。     

带有触觉系统的家禽屠宰净膛机械手的设计

对家禽屠宰净膛智能机械手系统中的触觉系统部分进行改进设计,该触觉系统采用薄膜压力传感器检测机械手爪机对家禽内脏的压力,LabVIEW软件实时显示采集的压力数据,并对其进行处理分析后向单片机发送串口指令.单片机产生PWM信号控制机械手手臂舵机运动.当检测压力值大于设定的内脏最大承受压力时,自动控制爪机张开;反之,自动控制爪机合拢,同时爪机向前进并运动至腹腔底部夹紧内脏旋转,剥离内脏与腹腔之间的粘膜,将内脏取出.试验结果表明,对比传统的净膛机械手,具有触觉系统的机械手在掏取内脏的过程中对内脏的破坏更小,对家禽个体差异性要求更低,且自动化程度更高,该系统可实现手动掏膛和自动掏膛2种模式.     

棉花打顶机械手的Fuzzy-PID控制

针对棉花打顶的农艺作业要求设计了基于Fuzzy-PID控制的机械手,对此打顶机械手先进行了整体硬件系统的结构设计,然后详细介绍了控制系统的主要组成。依据设置在各关节的传感采集中心划分并确定模糊变量,通过Matlab制定了适合棉花打顶的独特模糊PID规则,从而建立了Fuzzy-PID控制系统。最后运用Simulink对棉花打顶机械手的数学模型进行模块搭建,调取Fuzzy-PID规则且导入到控制模块,进而对Fuzzy-PID控制模块进行仿真和分析,说明打顶机械手Fuzzy-PID控制的优势,为构建打顶机械手试验平台提供可行保障。     

PLC在机械手中的应用研究

利用PLC对机械手进行控制，详细地叙述了系统的软、硬件设计以及自动操作流程.     

一种刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手设计

我国大面积种植草莓多采用垄作栽培方式,加之草莓果实不定期成熟的生长特点,使得人工采摘草莓劳动强度和作业量非常大,因此开发一种代替人工作业的草莓采摘机构成为亟待解决的问题。本研究针对温室内地垄式栽培草莓实现自动化低损采摘的需求,创新设计出多指式刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手,并利用气动肌腱实现驱动。该机械手设置欠驱动关节,具有结构简单、低能耗的特点;同时在手指单元中加入柔顺构件,利用其柔性变形可减小采摘中对果实的损坏。通过动力学仿真分析结果表明,该机械手能够实现采摘中对草莓果实的抓取包络动作。     

海珍品采捕机械手设计

为了便于海产品的采捕,真正实现机械手代替人工采捕工作,提高工作效率,利用现代化的机械设计理念,从整体上对采捕机械手进行了设计。机械手各部件包括控制回转的腰座、可垂直水平移动的手臂,以及用于抓取的手爪等构件。此外,还对机械手系统控制部分的硬件进行了设计。最后通过实验,随机跟踪机械手的运行方式,可知在实际工作中能达到实验室模拟仿真的效果,具有大量生产的价值。     

基于PLC的拔抛秧机械手监控系统设计与试验

目的 设计一套拔抛秧机械手监控系统,以提高拔抛秧机械手设备的自动化和信息化水平。方法 根据拔抛秧机械手工作原理,采用可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)作为主控单元设计了系统的硬件电路和软件程序,采用触摸屏和组态软件设计了拔抛秧机械手的人机交互监控界面,并采用GRM530通讯模块、云服务器、Android手机和Android Studio软件设计了远程监控系统手机APP。该监控系统工作时,GRM530通讯模块读取PLC中指定的存储器数据,通过4G网或WIFI将数据上传到云服务器内,Android手机APP可直接访问并下载该云服务器中的数据,最后在APP中可视化地呈现出来。结果 该监控系统工作稳定可靠,远程通信测试重复10次试验的丢包率均为0,平均时延为25 ms,表明Android手机APP客户端和拔抛秧机械手可以实现稳定可靠的双向通信。该系统的数据传输是双向的,人机交互功能正常,触摸屏和Android手机APP均能精准地反馈设备的工作状态和工作数据,用户可以通过Android手机APP对PLC发送控制指令,实现整个系统的监控一体化,远程控制指令响应延时低,最高响应延时不超过0.63 s。结论 该拔抛秧机械手监控系统可以对拔抛秧机械手工作状态和工作数据进行远程实时监控,具有良好的人机交互界面,对促进信息化与农机装备的深度融合具有一定指导意义。     

番茄采摘机械手的运动学分析

番茄采摘机械手是具有模仿人手采摘果实功能,完成采摘作业的自动化设备,在农业生产中具有广阔的应用前景。本文主要设计了由曲柄滑块机构驱动的机械手臂与滑块摇杆机构驱动机械手实现采摘动作,并对机械手臂的曲柄滑块机构进行MATLAB/SIMULINK运动学分析,为番茄采摘机械手的机构设计与工作性能评价提供理论依据。     

水稻工厂化育秧拔苗机械手及仿生机理的研究

介绍一种水稻工厂化育秧穴盘,设计机械手进行拔苗和抛植,以人手拔秧、抛秧的实测 为机械手的仿生设计依据,专门设计了机械手拔苗、抛植的秧苗硬化软塑穴盘,对平移型及转臂型的拔苗、抛植机械手３种方案进行了理论分析,认为平型较简单、适用和合理,设计了连杆杠杆型、平移型２种拔苗,抛植秧夹、１６行拔苗抛秧机械手抛播按１６０００￣１８０００颗／ｈ设计。     

家禽净膛机械手末端执行器的设计及运动学分析

针对家禽净膛过程中末端执行器操作空间小、抓取灵活等特点,对家禽净膛机械手末端执行器进行总体设计,并设计三指三关节家禽自动净膛末端执行器的结构。通过对机械手末端执行器手指腱绳伸缩量与关节角度的变化规律、手指的工作姿态、手指干涉分析等进行分析研究,获得家禽末端执行器净膛抓取时的最佳指节倾斜倒角。应用D-H矩阵通过齐次矩阵变换建立家禽机械手末端执行器的模型,对末端执行器进行运动学求解,验证所建立的末端执行器模型的正确性与可行性。     

3-DOF混联采摘机械手的工作空间分析与设计

为了增强采摘机械手的稳定性、对中性及增大机械手的运动空间,提出1种3-DOF混联采摘机械手机构,对其进行工作空间分析,基于工作空间优化设计出1种高效的可用于农业采摘的小型机械手。根据农业采摘需求选定采摘机械手的机构类型并决定其结构,推导采摘机械手的位置正反解,利用蒙特卡洛方法求解机械手的工作空间并绘制其工作空间的三维点云图;分析关键参数对工作空间的影响,找出参数的最佳值从而优化工作空间。考虑到采摘过程中避免农作物损坏并加快采摘效率,设计了采摘收集一体式的小型果蔬采摘机械手,并使用Creo软件建立了采摘机械手的三维模型。该采摘机械手具有适当的工作空间,可以提高小型果蔬采摘效率。     

气动可调式准零刚度隔振器设计及特性分析

针对承载质量的变化会影响隔振器性能的问题，设计了具有准零刚度特性的可调式非线性气动隔振器.该准零刚度隔振器由一个竖直的双气室可调式气动弹簧和4个对称初始水平放置的单气室可调式气动弹簧组合而成.分析了气动可调式准零刚度隔振系统的设计参数之间应满足的关系.当承载质量改变时，通过调节气压来保持静平衡位置处的准零刚度特性.利用谐波平衡法对系统进行振动分析，得到了系统的力传递率，并对其隔振性能进行了评估.结果表明，系统具有良好的低频隔振性能，优于相应的线性系统.     

矮化密植枣园气动式修剪机的研制

本文针对新疆南疆地区枣树低矮密植型种植模式,提出了针对该模式下的枣树气动修剪方式,从动力选择、气动回路系统及整体机械结构方面进行了设计,研制出的低矮密植枣园手持气动式修剪机,同时对有利于提高枣树修剪效率的受力方面进行了分析。     

基于单片机便携式打标机控制系统的设计

讨论了基于单片机控制的气动打标机,详细介绍了气动打标机的系统整体方案的设计,以及控制系统的实现。着重介绍了控制系统中的信息输出模块及相对应运动的实现。用脉冲的方式实现电磁阀的开断,以控制气动打标针头。通过对硬件电路的开发、制作,降低了成本,大大减小气动打标机的体积,提高了系统稳定性。实例证明效果良好。     

穴盘苗自动移栽机械手的结构设计与仿真

通过穴盘苗钵体受力及夹持的工作原理分析,确定出机械手末端执行器结构参数。用3个汽缸分别来完成竖直方向、水平方向及手指开合的运动,通过合成运动实现了手指端插及穴盘苗钵体的动作。应用ADAMS对机械手进行了运动学仿真及合成运动的轨迹分析,确定了最优的工作速度,验证了机械手设计的合理性,完成了穴盘苗移栽机械手样机的试制。     

蔬菜嫁接机夹苗机械手机构设计及仿真

为了提高生产率和生产质量,设计了以黄瓜为穗木、南瓜为砧木、贴接法为嫁接方法的嫁接机。夹苗机械手是嫁接机的关键部件之一,其结构和性能参数直接影响嫁接机的工作速率和嫁接成功率。依据对嫁接过程中机械手的动作分析和秧苗的物理机械特性,设计了夹苗机械手的机构,并用SolidWorks软件建模,用COSMOSMotion进行了动态仿真分析,绘制了内外指的夹苗点轨迹,研究结果表明设计合理、可行。     

塑料瓶装奶机械手检漏机的设计

塑料瓶装奶的封口检漏主要是人工手指挤压,手指易疲劳,生产效率低。而为此设计的塑料瓶装奶机械手检漏机,采用仿人工的机械手对奶瓶逐个挤压的方式,进行检测。整机设计传动链短,结构简化,检测精度高。检测过程自动化、智能化,取代了人力,生产效率高。     

穴盘苗自动取苗机械手的设计与仿真试验研究

目前国内的移栽机械取苗、喂苗主要靠人工完成,作业效率低,难以实现大面积移栽,因此研究移栽机械的取苗自动化迫在眉睫。对取苗机械手取苗、送苗机构进行优化设计,通过PLC控制技术自动完成取苗、喂苗,实现穴盘苗的自动化移栽。应用ADAMS对机械手进行了运动学仿真及合成运动的轨迹分析,确定了最优的工作速度,验证了机械手设计的合理性,完成取苗机械手样机的试制。对影响机械手取苗成功率的气体压力、穴盘摩擦角、主针宽度以及手臂的角度进行试验研究,结果表明,在气体压力0．4 MPa、手臂的角度在30°、穴盘摩擦角度为35°时取苗成功率最高,该移栽机械手能够满足穴盘苗的自动化移栽要求。     

冲压送料机械手机械结构的设计分析

本文重点研究了冲压送料机械手机械结构的组成、主要参数的确定和方案设计以及冲压送料机械手机械结构中抓取结构、机身和机座结构、机械手的定位与平稳的设计。