农用全方位移动平台设计与动态仿真分析

发布时间：2017-12-20 14:28

  本文关键词：农用全方位移动平台设计与动态仿真分析　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：由于农田环境的特殊性,农业移动作业装备的活动受到限制。一般农用轮式移动平台操作空间大、难以适应复杂的农田作业环境,因此,研究适应非结构化地形的农用全方位移动平台具有重要的意义。本文采用四轮独立转向独立驱动结构设计一种农用全方位移动平台(以下简称为全方位移动平台),主要对全方位移动平台的结构方案、运动特性以及运动仿真进行研究。本文的主要研究内容如下:1.全方位移动平台的结构设计。通过对现有的全方位移动机构进行技术分析,提出适合农田环境的主动万向轮式结构方案。为简化全方位移动平台结构选用轮毂电机作为驱动系统。采用主动万向轮式转向机构和平行四杆调节机构。根据调节高度要求确定了四杆机构的摆杆长度d=400 mm和连杆长度c=240 mm。通过调节机构的受力分析得出电机驱动杆最佳安装点,即机架上电机安装点到上固定点距离a=180 mm和摆杆上电机安装点到上固定点距离b=320 mm;2.全方位移动平台运动学分析。分析了全方位移动平台在不同运动方式(转向方式、原地回转、斜行)下各轮转角之间以及各轮转速之间的关系。采用两轮驱动与四轮驱动对移动平台进行斜坡运动分析。结果表明:移动平台采用四轮驱动比两轮驱动具有更大的爬坡角度。采用前轮驱动与后轮驱动对移动平台的越障能力进行运动分析,结论得出,从动轮可以通过增大质心到前轮距离与轮距间的比值a L、附着系数?值来提高移动平台的越障能力;3.试验设备性能测试。为考察轮毂电机和控制器的特性,对轮毂电机和控制器进行性能检测。通过拟合得到的轮毂电机转速和电压的线性关系可以看出,轮毂电机具有一个启动电压;同一轮毂电机正转与反转时的转速是不相同的。通过控制器空载线电压和带载线电压时的波形图可以看出,控制器工作状态正常;4.全方位移动平台参数化分析。利用ADAMS软件建立全方位移动平台虚拟样机。以不同轴距,不同轮距和不同质心高度为因素,以横摆角速度最小值为目标进行优化分析得出最佳参数,即轴距1550 mm、轮距1130 mm和质心高度550 mm;5.全方位移动平台运动仿真。利用ADAMS软件对移动平台在5km/h与80km/h情况下的转向过程进行运动学仿真。结果表明:在低速情况下,当采用前后轮反向偏转的转向方式时移动平台具有良好的灵活性;在高速情况下,当采用前后轮同向偏转的转向方式时移动平台具有良好的稳定性。对移动平台在不同驱动方式下的原地回转过程进行运动学仿真。结果表明:当采用四轮驱动时移动平台的回转半径接近于0 m,效果最理想。对移动平台在不同驱动方式下的爬坡过程进行运动学仿真。结果表明:当采用两轮驱动时,移动平台可通过27?斜坡;当采用四轮驱动时,其可通过30?斜坡。另外,对移动平台的越障能力进行运动学仿真。结果表明:移动平台可以顺利地通过0.2 m×0.2 m的凸台和壕沟。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S22

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本文编号：1312433