混合驱动型取栽一体化花卉盆栽机构优化设计与试验研究

发布时间：2020-05-25 06:14

【摘要】：花卉产业已成为一种新兴产业,其中花卉移栽技术在减少作物生长周期,保证作物品质统一,达到增产增收方面有着很好的促进作用。但是国内花卉移栽的机械设备却并不完善,在一些偏远地区,还是以人工移栽为主,对于花农来说成本大大增加。花卉幼苗移栽属于钵苗移栽的范畴,目前国外的钵苗移栽设备大体分为两类,一种是以机器人或者机械臂为载体的移栽设备,另一种是电、液、气一体化的自动化流水线。但是这两类移栽设备都存在共同的问题:设备太过昂贵,电路复杂、设备维护成本高,农业设施标准不统一,售后服务不完善。而国内对于移栽机械设备的研究起步较晚,虽然取得一些成果,但是没有推广开来。混合驱动机构作为一种创新机构,相比于传统机构具有承受载荷大,运行稳定,制造方便,成本低廉等优点,又兼有全伺服驱动机构能够实现复杂运动规律,机构具有柔性输出的特性。关于混合驱动机构的研究很多,但是在机构的应用方面却仅限于压力机上,所以论文将五杆机构与混合驱动进行结合,开展了农业移栽作业的分析、机构参数优化、结构设计及其仿真、控制系统设计等工作,设计了一种混合驱动型取栽一体化花卉盆栽机构,应用于农业花卉移栽。主要研究内容如下:(1)分析了五杆机构曲柄存在和避免奇异位形的条件,为机构的优化提供相应的约束条件,并分析了五杆机构的工作空间,为五杆机构的正向设计提供了一种设计指标。(2)根据花卉移栽的农艺要求,设计了一种“尖嘴形”的移栽轨迹,通过移栽轨迹建立机构反求数学模型,并基于Matlab编写机构的优化程序,求解出了机构的各个构型参数和两个原动件的运动规律。(3)利用Proe对混合驱动五杆移栽机构进行结构设计和装配,将三维模型导入Adams中对机构进行运动仿真,并将仿真轨迹与理论轨迹进行对比,验证结构设计的正确性,并对样机进行加工。(4)对机构的控制系统进行设计,五杆盆栽机构两个原动件的运动存在一个函数关系,利用DDA直线插补对机构的运动函数进行拟合,实现两个电机的同步联动控制,并通过电机编码器的反馈脉冲对机构实现闭环控制,消除累积误差,保证机构的准确运行。(5)机构进行空转调试,解决了运行中存在的问题,并利用高速摄影分析软件得到了机构执行末端的运动轨迹,与仿真结果一致,验证了控制系统设计的正确,之后进行移栽作业实验,机构初步实现取栽一体化。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223

【参考文献】