平面柔性并联机构弹性动力学研究

以设计适于高速运行的平面3自由度并联机构为目标,对机构的正向运动学进行了全面研究,得到了机构速度及加速度特性。在给定主动件的运动以后,求得了机构的所有位置正解构型,根据运动连续性的条件,规划出动平台的最佳运动轨迹,揭示了机构的速度和加速度特性。将机构划分成杆单元和平面三角形单元,建立了机构的有限元模型。结合运动学分析,使动平台沿着预先规划的轨迹运动,分析了机构的模态频率和主振型随机构位姿的变化情况。研究机构在主动力和惯性力激励下的动态响应,得到机构弹性位移误差和动应力的变化规律,从而对机构的运动学和动力学性能进行了综合评估。     

农机培训机构要与相关部门合作加大培训力度

<正>加大培训力度提高农机培训质量对改善基层农机化队伍的素质、培养农机技术人才、加快新农村建设都具有十分重要的意义。所以农机培训机构应做好以下几方面工作。     

3-RRPaR并联机构刚体动力学建模与分析

针对一种具有冗余结构的3-RRPaR并联机构,根据拉格朗日乘子法建立动力学模型,进而对冗余并联机构进行动力学分析。首先,分析了3-RRPaR并联机构的结构特征,确定了冗余结构的结构构型;然后,利用闭环矢量法建立并联机构的逆运动学模型,利用拉格朗日乘子法建立并联机构的动力学模型;最后,利用Matlab分别对并联机构空载和加载时的动力学方程进行数值求解,绘制了动力学响应曲线,根据拉格朗日乘子与约束力矩的关系求解出驱动杆的驱动力矩,将计算结果与ADAMS虚拟仿真结果进行对比分析,验证了动力学建模方法的正确性。结果表明,动平台加载后,驱动杆的驱动力矩也随之增大,但其数值变化规律与空载时基本相同。本研究为该并联机构的动力学控制和机构性能研究奠定了基础,也为其他结构冗余并联机构的刚体动力学建模提供了方法和思路。     

农业机器人并联视觉云台研究

针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求,提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性,提出了一种运动支链设计方法,用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上,衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR,基于这两种运动支链,设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RRP5R和RRPRR。通过运动学分析,分别建立了2种机构的位置关系表达式;通过尺寸优化,得到了2种机构的最优杆长比;通过对比得出,RRP5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能;通过有限元分析,研究了载荷对RRP5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明,RRP5R机构强度满足要求,但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。     

零耦合度空间2T1R并联机构运动学与刚度建模分析

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出一种零耦合度、含1条冗余支链的三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,并对该机构进行拓扑分析。结果表明：该机构具有符号式位置正解和部分运动解耦特性,其被动冗余支链能避免奇异位置,改善刚度;因机构耦合度为零,易求解出其符号式位置正解,并分析了机构可能产生的3种奇异位置;运用虚拟弹簧法建立了每条支链的刚度模型并进行求解,给出并分析了机构笛卡尔刚度矩阵中扭转刚度和线性刚度的变化趋势,讨论了冗余支链对整体刚度性能的影响,验证了冗余支链可使机构整体刚度性能提升约22%。     

蔬菜嫁接机器人柔性夹持搬运机构设计与试验

针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对接工位同步作业,以及秧苗柔性夹持与快速搬运,有助于提高机器嫁接效率。提出了基于缓冲材料的柔性夹持手爪和夹持力调节方法,分析了不同厚度EVA缓冲材料的压缩力学特性,得到缓冲垫完全闭合夹持条件下对不同秧苗的夹持力。利用ADAMS软件建立夹持搬运机构动力学仿真模型,分析了秧苗不同夹持力与旋转位移的变化规律,得出当夹持力小于0.4N时秧苗脱离了夹持手的束缚,夹持力大于3.5N时秧苗夹持与旋转作业稳定。机构性能试验结果表明：选取白籽南瓜苗和黄瓜苗为测试对象,柔性夹持手爪平均夹苗成功率为98.5%,比弧形夹持手提高4.5个百分点,伤苗率降低3.5个百分点,柔性夹苗效果显著;该机构嫁接平均速度为1052株/h,是同类型单手爪嫁接机作业效率的1.72倍,嫁接成功率为96.67%,大幅提高了嫁接机器人生产效率,能够满足工厂化嫁接育苗生产需求。本文研究结果可为高速嫁接机器人的夹持搬运机构设计和优化提供技术参考。     

芦苇收割机关键部件设计及运动分析

针对芦苇收割存在芦苇和杂草相互缠绕的实际问题,设计一种空间连杆和平面连杆机构联动的芦苇收割装置,并建立各机构对应的数学模型。提出芦苇收割中当曲柄轴转一圈,水平刀具切割实现往复行程10 cm、竖直刀具行程实现25 cm的需求;根据给定需求求解建立的机构数学模型,确定连杆机构各部尺寸。依据机构和部件尺寸参数,建立杆件、机架和双动刀具等实体模型并进行装配,并进行竖刀与横刀的往复式切割运动轨迹分析。分析结果验证装置设计满足设定的芦苇收割所需行程要求。该设计实现了在一个动力源的情况下,采用平面连杆和空间连杆联动,进行芦苇横向和杂草纵向切割,其理念可用在水中杂草清理机械设计实践中。     

用于丝传动被动蛇形臂的钢丝锁紧装置的设计

针对目前被动机械臂自由度低、工作空间小、易与工作人员发生干涉等问题,设计了应用于丝传动被动蛇形臂的钢丝锁紧装置。装置包括升降机构和功能执行机构,升降机构采用笔式推杆为整个功能执行机构提供上下移动的自由度。功能执行机构通过钢丝锁紧模块实现钢丝的锁紧,通过丝杆步进电机、丝杆螺母和圆形压盘的组合实现钢丝的放松。利用SolidWorks2018软件建立了整个装置的三维模型,以检验整体布局是否合理。对作为装置核心的钢丝锁紧模块,进行了四级力放大机构的设计及计算。设计结果表明:该装置结构设计紧凑,空间利用率高,较大的力放大系数使锁紧力更大,蛇形臂具有更大的负载能力,能够在末端安装多种设备。     

离地高度可调的减振式履带驱动机构设计

履带式农田作业车由于其优异的通过性与稳定的行驶性能,被广泛使用于南方丘陵地区。针对传统履带底盘采用刚性悬架,无法调节离地高度,行驶时乘坐舒适性较差的问题,设计了一种离地高度可调的减振式履带驱动机构。该机构采用分离式设计,将整个驱动机构分为上层承载架与下层行驶架,通过在上、下层之间设置液压缸与弹性元件,达到在一定区间内调节车辆离地高度与减少车身振动的目的。通过对关键部件进行重点设计,并对其工作过程进行简要分析,该机构在理论上能达到设计要求。