三七移栽机械手设计与虚拟仿真

发布时间：2020-12-04 22:36

　　三七是一种名贵的中草药材,种植面积已达60万亩。为提高三七的产量和品质,在三七生长至一年时需对其进行移栽。目前,文山州仍采用人工方式,移栽效率低,劳动强度大、人工成本高。然而,目前市面上现有的种苗移栽机不适用于文山州三七独特的生长环境和农艺要求。所以,有必要设计出一种适合一年生三七的移栽机械手。本文开展了以下研究工作：(1)机构设计。分别对三七移栽机械手进行了机械部分和传动部分的设计。结合机械手的工作环境和工作方式,选择其自由度为6；并确定了每个关节的运动形式及转动的角度范围。结合一年生三七的物理特性,设计了一种通过箱体振动,对三七苗进行分离的分苗装置和夹苗装置。根据机械手的机型特点,选择电机驱动作为该机械手的驱动方式,并对电机和减速器进行了型号选择。确定机构的物理参数后,使用Solidworks2013进行三维虚拟样机建模,并通过ANSYS软件对关键部件进行静力学分析,并对其进行优化。(2)动力学仿真和轨迹规划。三维模型通过接口Matlab Robotics Toolbox进行了动力学仿真和分析。得到了各关节的速度、位移和加速度曲线。根据三七移栽的效率要求,把时间最优作为路径规划的优... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－５ＳＣＡＲＡ移栽机器人??Ｆｉｇ．?１－５?ＳＣＡＲＡ?ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??

执行机构主要是实现自动分苗功能，包括若干自动分苗、取苗装置、底座和存苗箱??组成，整个执行机构由机械手控制。一年生Ｈ尤的重量大约为０．２５￣４ｇ，苗长约１０ｃｍ，??直径大约８ｍｍ。一年生Ｈ屯苗如图２－３所示。??隣獨护潛‘―呵??：州＜．’１?Ｖ’??齡．魯Ｉ，？翁＊懲Ｉ?，?＇??ｆ祕讓鄭逼馨‘《續潑’厂萬蕊??．？Ｖ?．．．７?？或??．公、－？?Ｖ；??Ｉ?；、心?／為??中。－‘ｆ、勺??ｊｆｅ禮巧；■，输ｌｋ；＇?Ｉ＇於ＩＩ?Ｉｉｉｉｉｉ；端＇祕森站知》併齡啼＇１１?．ＩＩ，?■盛—呵，而’’占再滞备，齡齡齡＾掛‘扣＾＾??图２－３?—年生三屯苗??Ｆｉｇ．．２－３?Ａｎｎｕａｌ?ｎ別ｏｇｉｎｓｅｎｇ?ｓｅｅｄｌｉｎｇ??针对Ｈ走的特性，模仿人工种植Ｈ七的原理设计自动分苗装置。自动分苗装置通过??夹取Ｈ屯根头部将其分离并单株取出。自动分苗装宣主要靠电磁铁来控制。取苗通过夹??苗装置完成。??自动夹苗装置如图２－４所示，包含外壳、左右夹板、夹板轴、电磁铁。左右夹板通??过夹板轴链接在一起形成类似倭子装置，左右夹板顶端安装好电磁铁，通过控制电磁铁??来控制左右夹板，从而控制分苗、取苗、放苗等动作。将安装好的机构放入外壳内进行??封装

在机械手的自由度及关节确定之后，就可对机械手进行初步的静力学计算，为机械??手机构优化提供理论依据。根据静力学原理，机械手在水平伸展位置各个关节所受的力??矩最大，在分析时Ｗ水平伸展状态为依据进行计算。如图２－８所示，为机械手极限状态??下各连杆参数ｂ??当关节１固定在底座上时，图示状态为最大受力时刻。对各个关节所受力矩进行初??步的估算。考虑到Ｈ七移载机械手的工作环境，为防止对Ｈ屯种植地产生过度压实，现??选定各个关节所用材料暂为铅合金，其密度为２．７７〇ｘｌ〇３ｋｇ／ｍ３。各个部件根据实屯、圆柱??体进行估算，圆柱体的直径为５０ｍｍ，空屯、部分的重量由关节内部的电机及减速器相互??抵消，能够得到Ｓ屯移栽机械手一个大致的整体质量。??根据机械手的极限位置，把关节１与底座的交点圆屯、设定为坐标原点，可知在重力??的作用下关节１处所受的是力矩最大的，关节１至关节６所受力矩依次递减。关节６手晚回??１６??


本文编号：2898346