一种铰接式玉米田间管理机的运动学与动力学分析

针对一种新型高地隙铰接式玉米田间管理机,为了确保该管理机具有良好的转向性能,对管理机的静态转向特性进行研究分析,建立了管理机静态转向的运动学模型及动力学模型。同时,运用MatLab对模型进行仿真求解,分析了管理机运动学与动力学特点,为以后管理机进一步的改进提供了理论基础。     

移动人造板高清图像采集方法与装置运动学分析

[目的]提出一种适用于移动人造板的高清图像采集方法,解决生产线上相机与板材相对运动引起的图像模糊问题,为人造板表面缺陷自动化检测的可靠性提供保证。[方法]通过机械传动方式实现相机对人造板的同步跟踪,从根本上消除运动模糊。采用凸轮作为驱动机构,使相机与人造板同向运动并借助弹簧实现自动复位;通过合理设计凸轮轮廓线达到相机与人造板同向、等速运动的效果,消除相对运动。利用Adams软件进行运动学仿真,考察结构参数对从动件运动行为的影响,得出最优凸轮轮廓线,并开展试验检验凸轮机构运行效果,通过计算所采集在线图像的PSF函数对运动模糊改善程度作出评价。[结果]运动学仿真结果显示,增大基圆半径可降低凸轮转速,减小凸轮和从动件受力,并提高运行稳定性;匀速段压力角与运动周期呈正比,与主动和从动件间的相互作用力呈反比;滚轮半径变化不会影响相机运动规律,但实际轮廓线与滚轮半径不匹配会导致速度波动增大;摆线式加速方式可使相机加速度曲线连续、光滑,避免刚性和柔性冲击,可作为加速方式的首选。最终确定基圆半径80 mm、匀速段压力角20°、滚轮半径13.5 mm以及摆线式加速规律的凸轮机构并完成加工。基于该凸轮机构完成人造板在线图像采集并提取PSF函数以考察模糊改善效果,结果显示,与相机静止拍摄所得图像相比,同步拍摄得到的图像模糊长度显著降低,在速度0.05~1.2 m·s^-1范围内维持在±2像素以内,使图像中人造板及其缺陷近乎清晰。[结论]通过运动学仿真与试验相结合的方式验证了利用凸轮机构实现相机对移动人造板同步跟踪的可行性,有效解决了图像运动模糊问题,使得所拍摄图像人造板清晰度大幅提高,并可缓解传统图像处理耗时久的问题,为人造板表面缺陷在线检测创造了可能性,为人造板检测装置设计提供了新思路。     

高枝修剪机剪枝运动学和动力学分析

高枝修剪机在修剪过程中锯切力大小不断变化,圆锯片、齿轮副及操作杆承受的作用力和力矩也随之变化,这些因素都会影响修剪杌工作的稳定性.通过对高枝修剪机在工作过程中的运动学和动力学分析,建立相关修枝动力学模型,确定影响锯切平衡的主要因素,为高枝修剪机的结构优化设计提供理论依据.     

轮腿混合四足机器人六自由度并联机械腿设计

为了设计一种可以同时实现迈步行走、有动力轮式机动、无动力轮旱冰式滑行3种运动方式的轮腿混合农业四足机器人,提出了一种基于3-UPS机构的六自由度并联机械腿,选取结构参数并给出设计方案。首先,通过矢量回路法推导出机构的位置反解方程,并建立机构的速度映射模型;采用搜索法对机构的工作空间进行分析,并绘制出工作空间三维分布图,揭示出机构结构参数和工作空间之间的关系;基于速度映射模型绘制出雅可比矩阵条件数在工作空间内的三维分布图。接着,定义了一组运动灵活性评价指标,对机械腿的机构进行运动灵活性分析,并绘制出结构参数与运动灵活性评价指标关系曲线,揭示出结构参数对机构运动灵活性的影响规律。然后,基于工作空间特性和运动灵活性评价指标,采用蒙特卡罗法进行结构参数设计,通过建立各结构参数的概率模型空间选取了一组综合性能较好的结构参数:机械腿固定平台万向副分布直角边长为230 mm,运动平台球面副分布直角边长为70 mm,支链最大直径为60 mm,各支链套筒和伸缩杆长度均为500 mm。最后,采用选取的结构参数设计出机械腿及轮腿混合四足机器人整体的虚拟样机,并对虚拟样机进行迈步运动仿真,结果表明:机械腿的各驱动参数变化非常平稳且峰值均在合理范围之内,证明机械腿的设计方案和结构参数较为合理。该研究为拓展轮腿混合四足机器人在农业工程领域的应用提供了参考。     

植保无人机喷洒作业雾滴飘移的质点运动学分析

为了研究雾滴飘移对植保无人机喷洒作业质量的影响,基于多相流理论和质点运动学方法,对植保无人机喷洒的雾滴其受力和运动轨迹进行了理论分析与数学建模.在对近地面层和层流副层风速进行假设的基础上,即假设风速测量高度范围内的风速近似为线性函数分布,进行方程耦合迭代求解,分析了雾滴直径、飞行高度、飞行速度大小和航向、风速大小和风向、雾滴初始速度大小和方向对雾滴飘移的影响.进一步讨论了各因素之间耦合作用对雾滴飘移的影响,得到雾滴飘移浓度分布情况.结果表明:风速和风向对雾滴飘移距离影响较大;雾滴飘移距离和初始速度角度呈二次函数分布,在所给条件下经计算得出初始速度角在20°左右飘移距离最近;雾滴飘移主要集中分布在喷嘴周围,并且呈散射状分布.     

黄牛在松软地面行走步态的逆向动力学分析

采用高速摄像技术,对黄牛在春耕前的水稻田上行走时肢体的运动形态进行了分析,得到了黄牛的步态参数。利用逆向动力学方法,建立了黄牛在水稻田上行走时的运动学方程。结合实例计算结果,分析了黄牛质心的位移、速度、加速度和土壤作用力的变化,讨论了黄牛在水稻田上行走时的运动特性。该方法为研究和设计松软地面步行机械的运动方式和步法协调提供一定的理论基础。     

空间并联机构运动学分析的共形几何代数方法

提出了空间并联机构运动学分析的集几何表示和计算为一体的共形几何代数方法。以动平台上的坐标原点描述动平台的位置,以欧拉角描述动平台的姿态,给出了动平台上任意一点在定坐标系中位置的共形几何代数表达式,进而提出了一种建立空间并联机构运动学方程的数学建模方法。根据所建立的运动学方程,可进行空间并联机构的运动学正解和运动学反解分析。通过一种4-UPU空间并联机构运动学分析,进一步阐述了所提出的共形几何代数运动学分析方法,通过数值实例验证了所提出方法的正确性和有效性。     

小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定

为了建立小麦颗粒在清选振动筛和播种器中的碰撞模型,该文基于运动学方程原理构建了小麦恢复系数测试装置,对小麦的弹性特性进行了测定。试验采用河南省商丘市宁陵县黄岗乡小麦自留种,采用单因素试验结合响应面分析法,研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度和小麦含水率对小麦恢复系数的影响。结果表明碰撞材料对小麦恢复系数影响较大,小麦的恢复系数随着碰撞材料刚度的增大而增大;小麦恢复系数随着下落高度和含水率的增大而减小,随着材料厚度的增加而增大。针对Q235碰撞材料,各因素对小麦恢复系数影响的显著性排序为：小麦含水率>材料厚度>下落高度,且小麦含水率与材料厚度2个影响因素的交互作用较为明显。该文的研究结果可为联合收割机清选振动筛和精密播种机的数值模拟和产品设计提供依据     

三平移刚柔混合并联机构优化设计与动力学分析

提出了一种三自由度绳驱动并联机构,其包含3组同组平行、异组交叉结构的绳系支链和1组被动弹性支链,具有轻质量、高加速度、大工作空间等特点.基于封闭矢量方法推导了机构运动学方程,并分析了机构可达工作空间和任务工作空间以及中间弹性支链对工作空间范围的影响;基于达朗贝尔原理推导了机构的平衡方程,利用边界搜索法、控制变量法建立了...     

基于混合学习果蝇优化算法的冗余机械臂逆运动学求解

针对常规方法难以有效求解冗余机械臂逆运动学的不足,提出了一种基于改进果蝇优化算法的逆运动学解决方案。改进算法采用线性候选解产生机制,克服了基本果蝇优化算法不能搜索负值空间及无法在指定的区域内均匀搜索的缺陷。通过混合学习嗅觉搜索策略的构建,有效增强并合理平衡算法的全局探索与局部开发。此外,通过视觉实时更新策略的引入,提升了算法的搜索效率及加速了算法的收敛速度。以7自由度冗余机械臂的逆运动学求解为例展开对比试验分析,结果表明所提出算法在寻优速度、精度以及结果稳定性等方面明显优于对比算法,说明该方法能够有效解决冗余机械臂的逆运动学问题。