幼苗盘自动搬运装置的移动平台设计

发布时间：2017-05-06 09:10

  本文关键词：幼苗盘自动搬运装置的移动平台设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：设施农业是动植物进行高效生产的一种现代农业生产方式,在一定程度上能够脱离农业生产对自然环境的依赖,获得高产、优质、速生的农业产品,已成为许多国家和地区的重要国民经济支柱产业。育苗工厂是设施农业的最高体现形式,随着育苗工厂的不断发展,自动嫁接机、育苗箱、自动播种机和环境控制系统等自动化机械得到广泛运用,但是育苗工厂内幼苗盘的运输还是以人力移动为主,结合机械自动化发展趋势,实现幼苗盘搬运作业的智能化和自动化,对生产率的提高、劳动力和成本的降低具有重大意义。因此,研究幼苗盘自动搬运机解决幼苗盘在工厂化育苗中的移动问题,具有一定的实际意义和科学研究价值。本文设计了一种幼苗盘自动搬运装置的移动平台,主要研究内容如下:(1)幼苗盘自动搬运装置的移动平台总体方案的确定。育苗工厂内育苗箱的结构、幼苗盘的结构、工厂地面环境和搬运装置的结构等因素决定幼苗盘搬运装置的移动平台的结构形式和实现方式。基于这些影响因素,通过方案对比确定了移动平台的底盘轮系结构和总体设计方案。设计差速式四轮轮系底盘结构转弯半径小且灵活,能够更好的适应于工厂化搬运作业,驱动机构选用直流无刷减速电机控制,能够简化机械结构和控制算法,根据实际作业环境采用磁导航导引控制方式进行路径跟踪实现自主行驶。(2)移动平台的本体结构设计。为保证移动平台运行的稳定可靠性,根据搬运装置的结构和尺寸设计了配套的车架结构,主动轮驱动机构,从动轮机构等,能够满足负载100kg的强度要求,运用ProE软件对本体结构各部分进行三维造型设计并完成整机的虚拟装配,无干涉现象,并运用ANSYS Workbench软件对关键零部件键和传动轴进行有限元分析和校核,发现变形量较小,满足强度要求。(3)移动平台的控制系统设计。以STC89C52RC单片机为微控制器,设计由磁导航传感器、地标传感器、红外避障传感器等多传感器配合的控制系统。对主控板、电机驱动、磁导航、避障报警、直流电源和红外遥控模块进行硬件设计和软件编程,控制移动平台路径跟踪,实现直线、转弯、停车、避障报警、远程遥控和串口通信等功能。(4)移动平台的试制和评价试验。通过测量分析确定转速和PWM占空比、转速和霍尔速度反馈信号周期的拟合关系,用于电机的转速控制;通过试验确定磁导航传感器的最佳安装距离为50mm并在此安装距离下进行位置偏差测量,确定位置纠偏;设置避障传感器阈值为80cm;完成移动平台的整体组装并进行各功能模块的性能测试,满足性能要求;进行运行评价试验,通过空载运行发现问题,经过反复试验修正并验证移动平台机械结构设计的合理性和控制系统的精确性。运载试验结果表明,移动平台能实现稳速运行,可以较好的实现直线和转弯路径跟踪,直线路径位置偏差小于40mm,转弯路径位置偏差小于70mm,能快速平稳的停车和及时的避障报警,可连续运行2h,达到设计要求。
【关键词】：幼苗盘 移动平台 自动搬运 磁条导引
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究发展和现状14-17
• 1.2.1 幼苗盘搬运装置的研究现状14-15
• 1.2.2 自主导引车的研究现状15-17
• 1.2.3 自主导引车的导引技术研究现状17
• 1.3 主要研究内容及技术路线17-20
• 1.3.1 主要研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-20
• 第二章 移动平台总体方案设计20-26
• 2.1 设计要求20
• 2.1.1 功能要求20
• 2.1.2 性能指标20
• 2.1.3 其它要求20
• 2.2 轮系结构分析20-22
• 2.2.1 基于三轮轮系的底盘结构21
• 2.2.2 基于四轮轮系底盘结构21-22
• 2.3 总体设计方案22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 移动平台本体结构设计26-36
• 3.1 车架设计26
• 3.2 主动轮驱动机构的设计26-31
• 3.2.1 驱动电机选择26-30
• 3.2.2 驱动机构的结构设计30-31
• 3.2.3 传动轴的设计31
• 3.2.4 固定支架的设计31
• 3.3 从动轮机械结构设计31-32
• 3.4 零部件有限元分析和校核32-34
• 3.4.1 键连接有限元分析32-34
• 3.4.2 传动轴有限元分析34
• 3.5 装置虚拟装配图34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 移动平台控制系统设计36-55
• 4.1 控制系统总体方案设计36-37
• 4.2 硬件系统设计37-46
• 4.2.1 主控板设计37-38
• 4.2.2 电机驱动模块设计38-41
• 4.2.3 磁导航模块设计41-43
• 4.2.4 避障报警模块设计43-44
• 4.2.5 直流电源模块设计44-45
• 4.2.6 红外遥控模块设计45-46
• 4.3 软件系统设计46-54
• 4.3.1 软件系统控制方案46-47
• 4.3.2 液晶显示子程序47-49
• 4.3.3 串口通信子程序49
• 4.3.4 电机PWM驱动调速子程序49-53
• 4.3.5 磁导航寻迹纠偏子程序53
• 4.3.6 避障报警子程序53-54
• 4.3.7 红外遥控子程序54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 装置试制与搬运试验55-67
• 5.1 数据测量与分析55-58
• 5.1.1 驱动电机数据测量与分析55-57
• 5.1.2 磁导航传感器安装距离及位置偏差测量57-58
• 5.2 装置试制和组装58-60
• 5.2.1 装置零部件试制加工58-59
• 5.2.2 装置组装59-60
• 5.3 各功能模块的性能测试60-63
• 5.3.1 驱动机构运行测试60-61
• 5.3.2 磁导航纠偏测试61
• 5.3.3 避障报警测试61-62
• 5.3.4 红外遥控测试62
• 5.3.5 悬空整体控制测试62-63
• 5.4 运行测试63-65
• 5.4.1 空载运行试验63-64
• 5.4.2 模拟运载试验64-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 创新点68
• 6.3 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 顾宝兴;姬长英;王海青;田光兆;郑青根;王玲;;农用开放式智能移动平台研制[J];农业机械学报;2012年04期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 蒋绍林;王金双;袁志坚;张涛;张东;;一种基于远程证明的移动平台安全方案[A];第十七届全国青年通信学术年会论文集[C];2012年

2 杨涛;蒋小平;;四川省气象应急移动平台设计[A];第31届中国气象学会年会S10 第四届气象服务发展论坛——提高水文气象防灾减灾水平，推动气象服务社会化发展[C];2014年

3 李红涛;;老龄海上移动平台结构安全管理初探[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年

4 于磊;张园星;霍有利;祝皎琳;;海上移动平台二氧化碳灭火系统设计[A];2009年度海洋工程学术会议论文集（下册）[C];2009年

5 欧阳文波;;构建节约型VCHINA可移动平台[A];信息技术环境构建与教学应用[C];2009年

6 吴国圣;王筱婷;于洋;张蔚;李曼yN;;NavPlanner:一种基于移动平台的会议日程规划及导航系统[A];第七届和谐人机环境联合学术会议（HHME2011)论文集【poster】[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 董潇;易宝发布首个资金托管移动平台[N];中华工商时报;2014年

2 效军;爱立信与夏新签署3G移动平台协议[N];通信产业报;2004年

3 ;严查未经许可转播奥运赛事的网站和移动平台[N];人民邮电;2008年

4 本报记者 牛宇鑫;移动平台整合是大势所趋[N];中国信息化周报;2013年

5 商报记者 郭欣欣;重庆造跨境购移动平台 到货更快价格便宜两成[N];重庆商报;2014年

6 李瀛寰;爱立信移动平台集成性高[N];中国计算机报;2004年

7 本报记者 傅春荣;全国“就业信息移动平台”开通[N];中华工商时报;2009年

8 本报记者 赵正元;全国“就业信息移动平台”开通[N];中国教育报;2009年

9 王伟光;救“市”主的到来——第二代迅驰移动平台[N];中国电脑教育报;2007年

10 友言;爱立信演示基于3G平台业务[N];通信产业报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 高波;应急移动平台设计与研究[D];太原理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王永菁;面向移动平台的数字泼彩画交互设计及其体验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 廖君敏;适应大坡度的管道内重载移动平台研究[D];浙江工业大学;2014年

3 胡方亮;基于移动平台的三维场景后处理特效研究与实现[D];电子科技大学;2015年

4 汤旭青;轮履变结构助老助残机器人移动平台设计与研究[D];武汉工程大学;2015年

5 郁伟;应用于智能移动平台的开发框架[D];上海交通大学;2014年

6 张凤花;水上环境监测中的移动平台控制系统设计[D];大连海事大学;2016年

7 常乐;基于移动平台的博物馆展示系统研究与实现[D];北京林业大学;2016年

8 陈子啸;猕猴桃采摘机器人移动平台的设计与仿真[D];西北农林科技大学;2016年

9 隽杰;幼苗盘自动搬运装置的移动平台设计[D];西北农林科技大学;2016年

10 帖志超;移动平台游戏市场价值晴雨表[D];中国美术学院;2014年

  本文关键词：幼苗盘自动搬运装置的移动平台设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348114