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可重构机器人动力学自动建模研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对可重构机器人单元模块结构及对接机构的局限性,提出了一种可移动重构机器人模块单元,该单元具有12种连接方式,设计了一种独特的正弦加速度传动槽与插销组合的对接锁紧机构。针对可重构机器人几何构型参数的不确定性问题,构建双模块空间方位变换表,基于递归牛顿-欧拉方法提出多支链机器人系统的动力学方程自动生成方法,并给出自动生成的算法流程。最后以6个模块组成的双支链构型为例,进行了自动生成动力学方程的计算与仿真分析,验证了该自动建模方法的可行性和有效性。 相似文献
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龚楠张敏良谢浩史春光柴宁生 《农业装备与车辆工程》2023,(1):130-134
为攀爬锥形杆状建筑物设计了一款新型的爬杆机器人的夹持机构,采用双弹簧和气动推杆结构和柔性体贴合壁面的设计实现了夹持功能。研究了夹持机构受力情况,并且建立了柔性体的变形方程。采用动力学仿真软件ADAMS完成夹持过程仿真,分析了机器人在夹持过程中柔性体应变和等效应力变化情况。分析结果表明：夹持机构柔性体最大应变量为0.226,夹持机构能够贴合建筑壁面,达到适应杆径变化的效果。 相似文献
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击打式松果采摘机器人设计与试验 总被引：2，自引：0，他引：2
针对人工采摘松果过程中存在严重安全隐患的问题,设计了一种击打式松果采摘机器人,该机器人系统主要由电机驱动模块、主控模块、视觉模块、夹持模块、采摘模块组成,视觉模块完成松果识别与定位,实时反馈给主控模块,并控制电机驱动模块,配合夹持模块和采摘模块作业实现松果采摘。采用Matlab仿真软件建立松果采摘机器人运动学模型,求解出机械臂工作空间为直径4.5 m的球体;基于冲量原理和Lagrange方程建立碰撞动力学模型,通过动态分析求解出碰撞后各关节保持原有运动规律所需的驱动力矩;运用静力学原理建立关键组件有限元模型,利用ANSYS Workbench对结构进行优化设计,优化后其安全系数最低为1.577 1,支撑关节最大变形4.148 4 mm。仿真结果表明:该机器人结构在运动学、动力学及静力学方面均满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了松果采摘试验,样机初始状态尺寸1 000 mm×1 200 mm×1 100 mm,试验结果验证了机器人结构设计的合理性与实用性。 相似文献
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为提高移栽机的仿形精度,对其自适应仿形系统进行了设计。使用水平倾角传感器和位移传感器分别测定水平姿态和离地间隙,以电动推杆作为执行元件实现自适应仿形。为验证自适应仿形系统作业效果,设计了液压试验台并对液压系统进行了仿真,结果表明:压力补偿系统确保了液压缸的速度稳定可控。对自适应仿形系统进行了试验,结果表明:水平倾角正向最大值和负向最大值分别为1.40°和-0.86°,水平倾角误差绝对平均值为0.54°,垂向位移误差最大值为7.85mm,垂向位移误差绝对平均值为4.91mm,满足自适应仿形系统的使用要求。 相似文献
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以一款拖拉机液压机械无级变速器箱体为研究对象,提出了基于折衷规划多目标拓扑优化方法的箱体轻量化设计方案,同时考虑固有频率和箱体刚度对箱体进行轻量化设计。基于优化结果对变速器箱体进行详细设计,通过在轴承座孔上施加加强筋,降低该区域的最大集中应力值,以达到兼顾箱体轴承座结构刚度强度和减轻箱体质量的目的。研究结果表明:优化后的变速器箱体质量为243. 4kg,较初始箱体质量418. 2kg降低了41%;优化后箱体的最大位移为0. 158 mm,较初始设计箱体的最大位移0. 219 mm降低了23%。 相似文献
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基于推杆电动机的拖拉机液压悬挂控制系统 总被引：1，自引：0，他引：1
设计的拖拉机液压悬挂自动控制系统包括推杆电动机、传动机构和控制单元ECU等。控制单元ECU实时接收上位机决策控制指令,控制推杆电动机驱动拖拉机液压悬挂的提升器,调整作业机具至适宜的位置。设计了双阈值斜坡启动和反馈PI算法相结合的PWM电动机控制方法,启动阶段以前馈斜坡输入控制为主,使推杆电动机可以平稳且快速地启动;主体运行阶段以PI反馈控制为主,以提高控制速度和精度。采用C语言实现整个控制系统编程,包括电动机反馈信号的AD转换采集、电动机的PID控制、上下位机的CAN通讯以及串口通讯等内容。试验测试结果表明,前馈斜坡启动方式可以较好地避免电动机启动时的瞬间冲击电流;当死区阈值设置为10(AD)时,最大误差范围为±11(AD),体现在推杆电动机上的行程误差为±0.26 mm,满足拖拉机液压悬挂系统的自动操纵控制要求。 相似文献
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本文介绍了一种三自由度爬楼机器人,通过手动配合控制机器人适应不同尺寸的楼梯和转向,结构上由腿部运动单元、变步距单元、转向机构单元和自平衡机构单元组成。结合仿真对腿部行走部分的四连杆机构进行优化以及腿部零件的力学有限元分析。验证结果表明:机器人平移和爬楼过程平稳可靠,设计实用性强,具有推广价值。 相似文献
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【目的】利用机器人完成农业高大果树采摘,以便短时间、高效率、低成本地完成采摘任务,进而满足智能农业建设需求,课题组设计了一种果树攀爬仿尺蠖机器人。【方法】仿尺蠖机器人由曲柄滑块机构、弹簧单向锁紧机构、齿轮减速装置三部分构成,夹持装置是两对靠弹簧机构夹紧的“X”型夹持器,齿轮减速装置减速后连接到凸轮和曲柄,曲柄连杆机构使机器人躯干产生伸缩动作,三部分机构互相配合实现机器人爬升。与此同时,设计了传动装置动力参数,计算了曲柄滑块的速度和加速度,并利用动力学仿真软件ADAMS验证了仿尺蠖机器人结构的可行性和运动的平稳性。【结果】仿真结果表明,该结构设计可以实现机器人在30 mm～35 mm变化直径的果树直杆上进行爬行,能够保证果树攀爬的稳定性。【结论】在进行爬升的基础上简化了电动机驱动机构,与多电机机器人相比,结构较为紧凑,有利于提高结构可靠性。 相似文献
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以某国产26 kW拖拉机悬挂机构为研究对象,在ADAMS/View中建立基于电动推杆的拖拉机电动悬挂机构模型对其进行动力学仿真分析,得出运动过程中电动推杆出力变化曲线图。选择提升臂长度、提升杆长度、上拉杆铰接点位置、提升杆与下拉杆铰接点位置、电动推杆与提升臂铰接点位置为变量,采用单因素和多因素组合试验设计法对电动悬挂机构结构参数进行优化,分析5个参数变化对电动推杆出力变化的影响规律,并优化确定悬挂机构的最佳结构参数组合。结果表明,优化前后推杆出力最大值降低36%,平均值降低51%,为电动悬挂机构选型试验研究提供依据。室内台架试验结果表明:电动悬挂装置提升时间小于等于3 s,提升行程大于420 mm,最大提升力大于5.8 kN,满足设计要求同时也验证仿真分析的正确性。 相似文献
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针对现有的施肥装置不方便对化肥进行过滤,导致化肥中大颗粒的物料与水混合过程中不容易充分地与水融合,从而影响肥料的施用效果。为解决这一问题,设计了一款施肥装置,主要部件包括底板、箱体、过滤网、连接机构、限位机构和搅拌箱,其中底板两端设有支撑板,箱体通过限位机构与底板连接,箱体顶部设有开口,过滤网通过连接机构与箱体连接,连接机构对称设置,搅拌箱与底板固定连接。设计的施肥装置可以提高肥料与水混合的均匀性,进而提高肥料的使用效果。 相似文献
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为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法建立了负刚度模块的理论模型,并通过ANSYS有限元仿真软件分析了柔顺恒力机构的力-位移曲线以验证理论模型,两者相对误差在10%以内。为了扩大恒力区间范围,采用响应面法对柔顺恒力机构的几何参数进行优化,并对影响恒力范围的几何参数进行了灵敏度分析。利用3D打印技术加工柔顺恒力机构样机进行实验验证,实验结果表明,机构能在输入位移1.1～6.2 mm的范围内保持约18.8 N的恒力,验证了所设计的柔顺恒力机构的可行性、优化方法的有效性和理论模型的准确性。 相似文献
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基于介电型电活性聚合物(DEAP)变形时的电容变化原理,设计并实现一种传感单元,其内框可在平面内移动,用于检测平面位移。建立该传感单元的几何模型,得出其电容变化和内框位移的关系。采用差动测量法测量敏感单元电容变化,建立了面对面敏感单元的电容差值和内框平移量的关系。利用该传感单元设计了一个二自由度角度传感器用来测量关节转角,同样采用差动测量法建立了电容差值和转角的关系。实验测得其沿X轴和Y轴平移灵敏度为-57.2 pF/mm和-58.0 pF/mm,绕X轴和Y轴旋转灵敏度为-139.4 pF/(°)和141.6 pF/(°)。测试结果与分析结果较为吻合,验证了DEAP应用于位移传感器和角度传感器的可行性。 相似文献
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鞠仁豪仲梁维 《农业装备与车辆工程》2022,(6):93-97
为了缩短模具的设计周期,以压铸模具推杆推出机构为研究对象,对模具推出机构的推杆和推板进行参数化设计。采用Visual C++语言以及UG自带的KF工具,并结合My SQL数据库技术,对UG进行二次开发,实现了推杆推出机构的推杆、推板的快速设计。开发的设计系统能充分满足设计人员的需求,一键生成所需三维模型,解决了标准件的重复设计以及个人零件库使用不规范的问题。 相似文献
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为了改善农民劳动环境和提高农业生产水平,设计了基于图谱识别的智能农业机器人,用来进行草莓采摘和移栽等。系统包括上位机Android手机和下位机单片机的设计,上位机利用Java语言开发安卓手机操作的客户端界面,利用Java构建APP后台操作平台,XML构建手机APP界面,使其通过Wi Fi模块与机器人通讯,实现对机器人进行图谱识别和远程操作等。下位机采用STM32F407处理器作为移动智能机器人的核心CPU,借助分布的方式实现对于机器人的控制,主要包括供电模块、电动推杆模块、驱动模块、摄像头模块、机械臂模块和通讯模块等。用户用手机可实现移动机器人远程操控和图像处理。测试表明:该农业移动机器人具有较强的可操作性,制造成本较低,使用价值高。 相似文献
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采摘机器人作业行为虚拟仿真与样机试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为开展采摘机器人智能防碰损作业行为及规划算法的仿真试验与验证,设计了一种基于虚拟现实的采摘机器人仿真试验系统。以葡萄采摘机器人为对象,先构建虚拟现实环境下采摘机器人及其作业场景模型,用于模拟设施果园试验环境;然后对虚拟采摘机器人进行运动学建模,运用D-H参数法解算机械臂运动学正解和逆解;再依据葡萄串形状等特性设计一种夹-托-剪式的采摘机器人末端执行器及其采摘过程控制模型;建立机械臂末端连杆与执行器之间的空间位姿变换关系,并对机械臂运动进行轨迹规划;设计并定义仿真系统各模块间的数据接口,最终基于虚拟现实平台EON开发出采摘机器人虚拟仿真系统。基于该系统进行18次葡萄防碰损采摘路径规划及夹剪行为试验,成功率达88.89%;将相关算法移植到物理样机进行43次室内试验,成功率为86.05%。结果表明,开发的仿真系统可为采摘机器人智能行为算法的测试及改进提供虚拟试验平台。 相似文献
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针对设施蔬菜穴盘苗移栽机膜上作业效果不好、稳定性较差等问题,设计一种八杆栽植机构,建立八杆栽植机构的数学模型并进行仿真分析与效果验证。使用Adams动力仿真软件,对八杆栽植机构的虚拟样机在取投苗效率为120株/min,栽植深度为60 mm,株距为200 mm、300 mm、450 mm时进行仿真分析,仿真分析结果表明:膜面连接长度满足蔬菜移栽机行业标准。按蔬菜移栽机膜面穴口开孔合格率中膜面连接长度测定方法对八杆栽植机构样机进行试验测试,试验结果表明:样机株距设置为200 mm、300 mm、450 mm时,膜面连接长度平均值为141 mm、237 mm、368 mm,与仿真结果误差分别为8.5%、6%、6.1%。 相似文献
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【目的】车辆搬运机器人是智能立体车库的重要组成部分,是实现车辆智慧存取的关键,其核心功能包括车辆举升、全向行走等机构,提升立体车库的运行效率。【方法】课题组以某型车辆搬运机器人为研究对象,分析其三相异步电机、行走机构以及举升机构的控制模型,简述基于PLC的控制系统设计要点,包括运行流程、主程序和子程序,对机器人受载荷时的夹臂变形量和行走精度进行测试;在车辆存取管理中,应重点关注机器人的误差控制能力和自主决策能力,借助数学方法建立运动模型,同时要明确控制系统的设计要点,由技术人员预先编写控制程序,借助PLC实现电机运行方向、运行距离、运行速度的精确控制。【结果】仿真结果表明,2 t载荷对应的夹臂变形量均不超过5.0 mm,仅在3 t载荷下出现了一次变形量超5.0 mm,说明该机器人通过了夹臂变形测试;制动位置在超载时的精度基本在5.0 mm以内,10次测量中仅有一次超过5.0mm。【结论】该型机器人表现出良好的控制效果,有助于提升车库的运行效率。 相似文献
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提出了一种基于UG构建双横臂独立悬架运动学分析系统的方法,并应用该方法开发出了相应的原型系统,给出了系统的框架结构.系统的快速参数化设计模块可方便、快捷地对双横臂悬架运动仿真模型的结构参数、几何参数和定位参数进行修改;系统的运动学仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的MSC ADAMS或Function Bay RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;以前轮定位参数的变化量最小、车轮侧向滑移量最小为优化目标,采用遗传算法构建了系统的悬架机构结构参数优化设计模块.通过一个设计实例验证了系统的正确性及基于遗传算法的结构参数优化设计模块的有效性.系统的框架结构具有良好的可扩展性,已在麦弗逊悬架的优化设计过程中得到应用. 相似文献