速生林高效爬树修枝机优化设计与试验研究
发布时间：2021-01-07 19:27
我国既是一个林业生产大国,又是一个林产品消费大国。速生林面积居世界首位,具有生长周期短、出材量高等特点,对恢复森林资源生态环境,缓解日益紧张的木材资源供求矛盾具有积极而重要的意义。而修枝是速生林管理的一项基础性营林措施,合理的修枝可以提高木材质量,增加经济收益,预防森林灾害。但是目前我国林木修枝机械的研究尚处于起步阶段,修枝方式的落后,高效修枝机械的缺乏,影响了产业机械化程度,也严重制约了我国林业的健康发展。顺应林业现代化进程,为改善修枝方式落后问题,本文在课题组研制的第一代速生林修枝机械的基础上,根据其试验与应用过程中发现的实际缺陷与不足进行优化设计,并通过运动学仿真与样机试验,研制一款效率更高、适用性更强、稳定性更好的速生林高效爬树修枝机。该机主要包括攀爬机构、修枝机构、动力系统和控制系统四大部分。论文进行了速生林高效爬树修枝机整机及各机构的方案设计;根据设计方案,对各项设计参数进行计算并据此进行零部件选型,对爬树修枝机进行虚拟样机三维建模,并对攀爬机构进行动力学与运动学仿真分析;针对修枝方式存在的问题,通过对各类刀具的比较分析和计算选型,对修枝机构进行优化设计;最后根据优化设计方...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见人工修枝方式图
（a）模型图 （b）样机图图 1-2 爬树修枝机器人模型与样机图Fig.1-2 Tree pruning robot model and prototype diagram针对速生林的发展现状和生长特性需要，山东农业大学苑进教授及其团队研制代专门针对速生林的爬树修枝机器人。这款机器人，采用六轮夹紧树干螺旋爬升定距修枝，蓝牙远程控制，简单实用、自动化程度高、操作简单、维修保养方便速生林的维护和管理具有非常重要的意义（李永阳，2016），但是在试验与应用中，仍发现了许多机器的缺陷与不足之处：（1）整机结构布局不理想。空间利用存在浪费现象，导致整机尺寸和重量偏沿树干螺旋爬升过程中，离心力过大造成树木的晃动，严重影响了机器的稳定性质量。（2）纵向打滑现象严重。爬升系统的六轮设计存在一定的弊端，六个轮胎的配不理想，且在攀爬过程中遇到较大的受力变化时，部分轮胎容易脱离工作位置攀爬效率。
速生林高效爬树修枝机优化设计与试验研究、离合器、减速器、刀具、电动推杆的支撑架，以及用于刀梁架整体尺寸为 450 300mm，摆动梁长 320mm 并分别向两考虑到机器人在林场作业的特殊性并要具有一定的刚度，通终选择了 38 25 1.5mm 的 304 不锈钢矩管材料作为机器人腐蚀性、成型性能、较高的硬度，并且重量合适、外表美观造林业机械的理想材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国林果树木修枝机械的研究现状及其发展趋势[J]. 王征,宋月鹏,柳洪洁,高东升,樊桂菊,鹿瑶. 中国农机化学报. 2017(03)
[2]迎春五号杨树速生林的营造技术[J]. 张慧,刘永新. 民营科技. 2016(01)
[3]车辆悬架系统及其性能评价综述[J]. 张俊红,洪刘生,杨文钊,郭鹏,He Zhenpeng. 机械设计与研究. 2015(06)
[4]气动夹紧装置在发动机台架试验中的应用[J]. 王宜萍,杨树栋. 林业机械与木工设备. 2015(10)
[5]可调式握力高枝剪设计及分析[J]. 钱稷,邸葆,王鹏飞,陈海江. 农机化研究. 2015(10)
[6]Fast-growing forest pruning robot structure design and climbing control[J]. Guang-Hua Fu,Xue-Mei Liu,Yan-Fu Chen,Jin Yuan. Advances in Manufacturing. 2015(02)
[7]农业机械化对农民增收效应的实证研究[J]. 王志章,孙晗霖. 中国农机化学报. 2015(02)
[8]杨树速生林丰产栽培技术[J]. 李云霞. 科技资讯. 2014(22)
[9]当代林业机械发展及应用[J]. 刘云录,王景田,丛桂芳. 现代农业科技. 2013(23)
[10]我国果园机械化现状与发展思路[J]. 常有宏,吕晓兰,蔺经,薛新宇,王中华. 中国农机化学报. 2013(06)
博士论文
[1]果树病害检测与精准喷施方法及关键技术装备研究[D]. 曲峰.中国农业大学 2017
[2]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]手扶式水稻种绳直播机的设计研究[D]. 吕鹏.沈阳农业大学 2017
[2]救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究[D]. 寇彦芸.山东大学 2017
[3]高大树木修枝机械设计与优化分析[D]. 陈延甫.山东农业大学 2016
[4]爬树修枝机器人机械系统的设计与试验[D]. 李永阳.山东农业大学 2016
[5]矮化密植枣园修枝剪的优化设计与可靠性分析[D]. 方珏.石河子大学 2013
[6]基于STM32的智能小车研究[D]. 周柱.西南交通大学 2011
[7]并联机器人机构分析与优化[D]. 李明磊.太原科技大学 2010
[8]爬树机器人机构设计及运动分析[D]. 刘桂珍.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2963110
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见人工修枝方式图
（a）模型图 （b）样机图图 1-2 爬树修枝机器人模型与样机图Fig.1-2 Tree pruning robot model and prototype diagram针对速生林的发展现状和生长特性需要，山东农业大学苑进教授及其团队研制代专门针对速生林的爬树修枝机器人。这款机器人，采用六轮夹紧树干螺旋爬升定距修枝，蓝牙远程控制，简单实用、自动化程度高、操作简单、维修保养方便速生林的维护和管理具有非常重要的意义（李永阳，2016），但是在试验与应用中，仍发现了许多机器的缺陷与不足之处：（1）整机结构布局不理想。空间利用存在浪费现象，导致整机尺寸和重量偏沿树干螺旋爬升过程中，离心力过大造成树木的晃动，严重影响了机器的稳定性质量。（2）纵向打滑现象严重。爬升系统的六轮设计存在一定的弊端，六个轮胎的配不理想，且在攀爬过程中遇到较大的受力变化时，部分轮胎容易脱离工作位置攀爬效率。
速生林高效爬树修枝机优化设计与试验研究、离合器、减速器、刀具、电动推杆的支撑架，以及用于刀梁架整体尺寸为 450 300mm，摆动梁长 320mm 并分别向两考虑到机器人在林场作业的特殊性并要具有一定的刚度，通终选择了 38 25 1.5mm 的 304 不锈钢矩管材料作为机器人腐蚀性、成型性能、较高的硬度，并且重量合适、外表美观造林业机械的理想材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国林果树木修枝机械的研究现状及其发展趋势[J]. 王征,宋月鹏,柳洪洁,高东升,樊桂菊,鹿瑶. 中国农机化学报. 2017(03)
[2]迎春五号杨树速生林的营造技术[J]. 张慧,刘永新. 民营科技. 2016(01)
[3]车辆悬架系统及其性能评价综述[J]. 张俊红,洪刘生,杨文钊,郭鹏,He Zhenpeng. 机械设计与研究. 2015(06)
[4]气动夹紧装置在发动机台架试验中的应用[J]. 王宜萍,杨树栋. 林业机械与木工设备. 2015(10)
[5]可调式握力高枝剪设计及分析[J]. 钱稷,邸葆,王鹏飞,陈海江. 农机化研究. 2015(10)
[6]Fast-growing forest pruning robot structure design and climbing control[J]. Guang-Hua Fu,Xue-Mei Liu,Yan-Fu Chen,Jin Yuan. Advances in Manufacturing. 2015(02)
[7]农业机械化对农民增收效应的实证研究[J]. 王志章,孙晗霖. 中国农机化学报. 2015(02)
[8]杨树速生林丰产栽培技术[J]. 李云霞. 科技资讯. 2014(22)
[9]当代林业机械发展及应用[J]. 刘云录,王景田,丛桂芳. 现代农业科技. 2013(23)
[10]我国果园机械化现状与发展思路[J]. 常有宏,吕晓兰,蔺经,薛新宇,王中华. 中国农机化学报. 2013(06)
博士论文
[1]果树病害检测与精准喷施方法及关键技术装备研究[D]. 曲峰.中国农业大学 2017
[2]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]手扶式水稻种绳直播机的设计研究[D]. 吕鹏.沈阳农业大学 2017
[2]救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究[D]. 寇彦芸.山东大学 2017
[3]高大树木修枝机械设计与优化分析[D]. 陈延甫.山东农业大学 2016
[4]爬树修枝机器人机械系统的设计与试验[D]. 李永阳.山东农业大学 2016
[5]矮化密植枣园修枝剪的优化设计与可靠性分析[D]. 方珏.石河子大学 2013
[6]基于STM32的智能小车研究[D]. 周柱.西南交通大学 2011
[7]并联机器人机构分析与优化[D]. 李明磊.太原科技大学 2010
[8]爬树机器人机构设计及运动分析[D]. 刘桂珍.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2963110
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/2963110.html
