多功能果园避障除草机器人机械及控制系统设计
发布时间：2021-05-25 12:30
我国是世界上苹果栽培面积最大的国家之一,种植面积多达66.7万公顷,产量占世界总产量的一半以上,是苹果出口、消费大国。近年来,果园除草机械发展迅速,但果园种植模式不断改变,国内果园专用型除草机械类型少,多为进口产品,价格昂贵,不能满足果农们对果园除草机的迫切需求,导致除草率低,影响果树生长及果品质量,同时也延缓了果园除草作业机械化的进程。针对于西北黄土高原苹果产区,进行实地调研,了解已有果园除草机械的功能与不足。根据调研数据及园艺要求设计一款果园避障除草机器人,实现能够在一定程度上帮助人们完成除草作业、减轻劳动强度、减少农药使用、保护果园生态环境及提升果园管理机械的自动化与智能化水平。关于新型果园避障除草机器人的研制,主要设计研究内容如下:（1）结合西北果园特点及园艺要求,确定整机尺寸大小,设计多功能果园避障除草机器人的总体结构方案,主要包括前置式除草装置、双侧避障机构、升降机构、转向机构、驱动装置、扶手机构等,运用Solidworks进行三维建模,完成整体装配,并进行干涉检查。（2）对除草机器人避障机构与升降机构进行理论计算,得到避障机构与升降机构各个电动推杆的安装参数。对整机的爬坡...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 果园除草机器人研究现状
1.2.1 国外除草机器人的研究现状
1.2.2 国内除草机的研究现状
1.2.3 西北地区除草现状
1.2.4 果园机械化发展存在的主要问题
1.3 果园除草机器人作业的园艺要求
1.3.1 西北地区果园概况调查与统计
1.3.2 果园除草机器人的园艺要求
1.4 课题研究的内容及方法
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题研究的内容
1.4.3 课题研究的方法
1.5 整体的设计方案
1.6 研究的技术路线
第2章 除草机器人机械结构设计
2.1 整体机械结构设计
2.1.1 除草机器人结构组成和工作原理
2.1.2 技术参数确定
2.2 机器人移动平台的设计
2.2.1 轮转向机构设计
2.2.2 后轮驱动机构设计
2.2.3 除草机器人移动平台总体效果
2.3 避障装置和除草装置的结构设计
2.3.1 避障方案的选择
2.3.2 避障机构设计
2.3.3 除草机器人除草装置总体结构设计
2.4 刀盘升降机构的设计
2.4.1 升降机构设计
2.4.2 限位板设计
2.5 扶手机构设计
2.6 本章小结
第3章 除草机器人理论研究
3.1 关键参数计算
3.1.1 机器人爬坡角度确定
3.1.2 机器人转向合理性的确定
3.2 关键部件选型计算
3.2.1 避障机构电动推杆选型
3.2.2 升降机构电动推杆选型
3.2.3 行走电机选择
3.2.4 转向电机选择
3.3 本章小结
第4章 基于ANASYS workbench的关键结构模态分析
4.1 有限元简介
4.2 除草装置静力学分析
4.2.1 静力学分析理论
4.2.2 静力学分析过程及结果
4.3 除草装置模态分析
4.3.1 模态分析理论
4.3.2 模态分析结果
4.4 本章小结
第5章 除草机器人关键结构的ADAMS运动仿真
5.1 ADAMS软件介绍
5.1.1 ADAMS软件简介
5.1.2 ADAMS分析的一般步骤
5.2 仿真模型的建立
5.2.1 避障机构三维模型建立
5.2.2 避障机构运动分析条件
5.3 避障机构基于ADAMS的运动仿真
5.3.1 机器人的物理参数及环境变量设置
5.3.2 基于ADAMS的后处理分析
5.4 本章小结
第6章 多功能果园避障除草机器人控制系统设计
6.1 果园除草机器人控制系统功能要求
6.2 控制系统框图
6.3 硬件选型
6.3.1 PLC的选型
6.3.2 驱动选择与电路设计
6.3.3 触摸屏选型
6.3.4 传感器的选择
6.3.5 电源
6.4 控制原理
6.5 软件设计
6.5.1 触摸屏界面设计
6.5.2 PLC程序设计
6.6 调试与测试
6.7 本章小结
总结与展望
本文的主要工作总结
存在的不足及后期展望
参考文献
致谢
附录 A攻读学位期间所发表的学术论文及其他成果
本文编号：3205343
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 果园除草机器人研究现状
1.2.1 国外除草机器人的研究现状
1.2.2 国内除草机的研究现状
1.2.3 西北地区除草现状
1.2.4 果园机械化发展存在的主要问题
1.3 果园除草机器人作业的园艺要求
1.3.1 西北地区果园概况调查与统计
1.3.2 果园除草机器人的园艺要求
1.4 课题研究的内容及方法
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题研究的内容
1.4.3 课题研究的方法
1.5 整体的设计方案
1.6 研究的技术路线
第2章 除草机器人机械结构设计
2.1 整体机械结构设计
2.1.1 除草机器人结构组成和工作原理
2.1.2 技术参数确定
2.2 机器人移动平台的设计
2.2.1 轮转向机构设计
2.2.2 后轮驱动机构设计
2.2.3 除草机器人移动平台总体效果
2.3 避障装置和除草装置的结构设计
2.3.1 避障方案的选择
2.3.2 避障机构设计
2.3.3 除草机器人除草装置总体结构设计
2.4 刀盘升降机构的设计
2.4.1 升降机构设计
2.4.2 限位板设计
2.5 扶手机构设计
2.6 本章小结
第3章 除草机器人理论研究
3.1 关键参数计算
3.1.1 机器人爬坡角度确定
3.1.2 机器人转向合理性的确定
3.2 关键部件选型计算
3.2.1 避障机构电动推杆选型
3.2.2 升降机构电动推杆选型
3.2.3 行走电机选择
3.2.4 转向电机选择
3.3 本章小结
第4章 基于ANASYS workbench的关键结构模态分析
4.1 有限元简介
4.2 除草装置静力学分析
4.2.1 静力学分析理论
4.2.2 静力学分析过程及结果
4.3 除草装置模态分析
4.3.1 模态分析理论
4.3.2 模态分析结果
4.4 本章小结
第5章 除草机器人关键结构的ADAMS运动仿真
5.1 ADAMS软件介绍
5.1.1 ADAMS软件简介
5.1.2 ADAMS分析的一般步骤
5.2 仿真模型的建立
5.2.1 避障机构三维模型建立
5.2.2 避障机构运动分析条件
5.3 避障机构基于ADAMS的运动仿真
5.3.1 机器人的物理参数及环境变量设置
5.3.2 基于ADAMS的后处理分析
5.4 本章小结
第6章 多功能果园避障除草机器人控制系统设计
6.1 果园除草机器人控制系统功能要求
6.2 控制系统框图
6.3 硬件选型
6.3.1 PLC的选型
6.3.2 驱动选择与电路设计
6.3.3 触摸屏选型
6.3.4 传感器的选择
6.3.5 电源
6.4 控制原理
6.5 软件设计
6.5.1 触摸屏界面设计
6.5.2 PLC程序设计
6.6 调试与测试
6.7 本章小结
总结与展望
本文的主要工作总结
存在的不足及后期展望
参考文献
致谢
附录 A攻读学位期间所发表的学术论文及其他成果
本文编号：3205343
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