规模化猪场巡检机器人底盘设计与试验
发布时间：2021-01-07 05:54
为适应规模化猪场过道狭窄、道路纵横多的特点,设计一款适合在规模猪舍环境内进行自主机器巡检作业的底盘结构。基于麦克纳姆轮开发,采用铝型材作为支撑框架,设计独立减震悬架系统,试制底盘结构样机;对底盘结构进行运动学分析;并采用有限元仿真技术对底盘支撑框架进行计算。结果表明,在设定的满载状态下,最大变形发生在底盘框架顶部,总变形量为7.15×10-3 mm;底盘框架最大等效弹性应变为3.86×10-5;底盘框架的最大等效应力发生在顶部铝型材相连处,为5.42×106 N/m2。针对底盘结构的减震性能进行对比试验,得到不同底盘形式的震动信号,对数据信息进行挖掘分析,验证所设计的底盘结构的减震性能。该底盘结构方案为行走式畜禽养殖环境巡检机器设计提供参考。
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
连续相对路面行驶试验
猪场巡检机器人底盘主要由铝型材支撑框架、独立减震悬架系统、驱动电机、联轴器、麦克纳姆轮等组成,如图1所示。其中,独立减震悬架系统包含减震弹簧、电机机架、合页等。采用四轮的底盘布置形式,车轮选用麦克纳姆轮。麦克纳姆轮主要是由主体轮架和各个滚子构成,滚子与车轮的周线方向相切,夹角一般为45°。通常将4个麦克纳姆轮安装在机器人底盘上,依靠每个车轮的不同旋转方向的不同组合来使机器人实现多种平移运动的方式。底盘的外形尺寸参数如表1所示。四麦克纳姆轮的底盘,能够使猪场巡检移动机器人更加灵活地移动,实现在水平面上的全方位移动,良好的适应猪场环境内过道狭小,且道路纵横多、需要经常转向的特点。表1 猪场巡检机器人底盘外形尺寸参数Tab. 1 Dimension parameters of pig farm inspection platform chassis 参数 数值 长度/mm 482 宽度/mm 40 高度/mm 143 左右轮距/mm 270 前后轴距/mm 382 离地高度/mm 33
表3 选用铝型材参数Tab. 3 Profile parameter 参数 数值/类型 参数 数值/类型 材质 铝(6063—T5) 截面形态 四面槽 工艺 阳极氧化 槽宽/mm 5.8 线密度/(g·m-1) 1 450 底孔数 1 截面宽/mm 20 底孔直径/mm 5 截面高/mm 20 集合惯性/cm4 9.25 截面比 1∶1 截面惯性/cm4 4.862.2 电机选择和电机机架设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]农用车柔性底盘姿态切换参数对切换精度与时间的影响及其优化[J]. 李翊宁,郭康权,陈文强,瞿济伟,高华. 农业工程学报. 2019(05)
[2]无刷直流电机无位置传感器检测电路分析[J]. 周翔宇,陈少华,宋言明,祝连庆. 微电机. 2019(02)
[3]果园多功能动力底盘设计与试验[J]. 郝朝会,杨学军,刘立晶,尹素珍,刘淑萍,赵金辉. 农业机械学报. 2018(12)
[4]规模化养猪场典型沼气工程各排放节点氨排放特征研究[J]. 刘波,刘筱,韩宇捷,杜薇,高岩,曾杰亮,关雷,童仪,范军旗,杨越,李文静,何斐,王文林. 农业工程学报. 2018(23)
[5]农用柔性底盘模式切换控制参数试验与优化[J]. 瞿济伟,郭康权,李翊宁,宋树杰,高华,周伟. 农业机械学报. 2018(09)
[6]农业智能巡检小车的设计[J]. 张世昂,付根平. 中国农机化学报. 2018(04)
[7]温室作业用柔性底盘试验样机的设计[J]. 李翊宁,周伟,宋树杰,瞿济伟,周福阳,郭康权. 农业工程学报. 2017(19)
[8]全向移动机器人控制系统设计与实验研究[J]. 吕川,钱钧,胡桐,訾斌. 现代制造工程. 2016(01)
[9]喷雾机喷杆有限元模态分析与结构优化[J]. 邱白晶,何耀杰,盛云辉,尹振华,邓武清. 农业机械学报. 2014(08)
[10]一种履带式全方位移动平台的设计与运动学分析[J]. 黄涛,张豫南,田鹏,颜南明,张健. 机械工程学报. 2014(21)
硕士论文
[1]四轮移动小车设计及研究[D]. 蔡韶峰.安徽工程大学 2018
[2]Mecanum轮移动机器人结构设计及导航控制研究[D]. 徐锋.西安理工大学 2017
[3]Mecanum轮式全向移动平台减振技术的研究[D]. 杨霖.大连交通大学 2016
[4]变电站智能巡检车关键技术研究[D]. 杨磊.兰州大学 2016
本文编号：2962039
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
连续相对路面行驶试验
猪场巡检机器人底盘主要由铝型材支撑框架、独立减震悬架系统、驱动电机、联轴器、麦克纳姆轮等组成,如图1所示。其中,独立减震悬架系统包含减震弹簧、电机机架、合页等。采用四轮的底盘布置形式,车轮选用麦克纳姆轮。麦克纳姆轮主要是由主体轮架和各个滚子构成,滚子与车轮的周线方向相切,夹角一般为45°。通常将4个麦克纳姆轮安装在机器人底盘上,依靠每个车轮的不同旋转方向的不同组合来使机器人实现多种平移运动的方式。底盘的外形尺寸参数如表1所示。四麦克纳姆轮的底盘,能够使猪场巡检移动机器人更加灵活地移动,实现在水平面上的全方位移动,良好的适应猪场环境内过道狭小,且道路纵横多、需要经常转向的特点。表1 猪场巡检机器人底盘外形尺寸参数Tab. 1 Dimension parameters of pig farm inspection platform chassis 参数 数值 长度/mm 482 宽度/mm 40 高度/mm 143 左右轮距/mm 270 前后轴距/mm 382 离地高度/mm 33
表3 选用铝型材参数Tab. 3 Profile parameter 参数 数值/类型 参数 数值/类型 材质 铝(6063—T5) 截面形态 四面槽 工艺 阳极氧化 槽宽/mm 5.8 线密度/(g·m-1) 1 450 底孔数 1 截面宽/mm 20 底孔直径/mm 5 截面高/mm 20 集合惯性/cm4 9.25 截面比 1∶1 截面惯性/cm4 4.862.2 电机选择和电机机架设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]农用车柔性底盘姿态切换参数对切换精度与时间的影响及其优化[J]. 李翊宁,郭康权,陈文强,瞿济伟,高华. 农业工程学报. 2019(05)
[2]无刷直流电机无位置传感器检测电路分析[J]. 周翔宇,陈少华,宋言明,祝连庆. 微电机. 2019(02)
[3]果园多功能动力底盘设计与试验[J]. 郝朝会,杨学军,刘立晶,尹素珍,刘淑萍,赵金辉. 农业机械学报. 2018(12)
[4]规模化养猪场典型沼气工程各排放节点氨排放特征研究[J]. 刘波,刘筱,韩宇捷,杜薇,高岩,曾杰亮,关雷,童仪,范军旗,杨越,李文静,何斐,王文林. 农业工程学报. 2018(23)
[5]农用柔性底盘模式切换控制参数试验与优化[J]. 瞿济伟,郭康权,李翊宁,宋树杰,高华,周伟. 农业机械学报. 2018(09)
[6]农业智能巡检小车的设计[J]. 张世昂,付根平. 中国农机化学报. 2018(04)
[7]温室作业用柔性底盘试验样机的设计[J]. 李翊宁,周伟,宋树杰,瞿济伟,周福阳,郭康权. 农业工程学报. 2017(19)
[8]全向移动机器人控制系统设计与实验研究[J]. 吕川,钱钧,胡桐,訾斌. 现代制造工程. 2016(01)
[9]喷雾机喷杆有限元模态分析与结构优化[J]. 邱白晶,何耀杰,盛云辉,尹振华,邓武清. 农业机械学报. 2014(08)
[10]一种履带式全方位移动平台的设计与运动学分析[J]. 黄涛,张豫南,田鹏,颜南明,张健. 机械工程学报. 2014(21)
硕士论文
[1]四轮移动小车设计及研究[D]. 蔡韶峰.安徽工程大学 2018
[2]Mecanum轮移动机器人结构设计及导航控制研究[D]. 徐锋.西安理工大学 2017
[3]Mecanum轮式全向移动平台减振技术的研究[D]. 杨霖.大连交通大学 2016
[4]变电站智能巡检车关键技术研究[D]. 杨磊.兰州大学 2016
本文编号：2962039
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