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大株距行星轮系蔬菜钵苗栽植机构优化设计与试验

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农业机械学报 2015年第7期46卷 38-44页

作者：俞高红廖振飘徐乐辉赵朋武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

设计了一种能适应大株距栽植的行星轮系蔬菜钵苗栽植机构,通过该机构栽植嘴能将蔬菜钵苗植入土中。构建了一种新型的非圆齿轮传动比函数,建立了机构的运动学模型,推导了栽植嘴尖点的(角)位移、(角)速度方程。基于Visual Basic开发了计... 详细信息

设计了一种能适应大株距栽植的行星轮系蔬菜钵苗栽植机构,通过该机构栽植嘴能将蔬菜钵苗植入土中。构建了一种新型的非圆齿轮传动比函数,建立了机构的运动学模型,推导了栽植嘴尖点的(角)位移、(角)速度方程。基于Visual Basic开发了计算机辅助分析与优化软件,分析了非圆齿轮中心距a、角位移系数k1和k2、行星架初始安装角φ0、栽植嘴初始安装角α0、中间齿轮初始安装角γ0以及栽植嘴顶端到行星轮中心的距离S等重要参数对栽植轨迹的影响,通过人机交互方式优化出一组能够满足蔬菜钵苗栽植工作要求的机构参数(a=53 mm、k1=0.23、k2=0.03、φ0=-58°、α0=-144°、γ0=144°、S=175 mm)。根据优化所得参数建立栽植机构的三维模型并进行仿真分析,同时制作了栽植机构的样机进行田间植苗试验。试验了栽植嘴在不同时刻开启和闭合对西兰花钵苗栽植时直立度和成功率的影响,得出栽植嘴在其运动轨迹最低点上方10 mm处张开为最佳开启位置,钵苗直立度优良率达85%,栽植效率可达100株/(min·行),栽植株距达到450 mm,证明该机构适用于蔬菜钵苗的大株距栽植。

关键词：蔬菜钵苗栽植机构行星轮系非圆齿轮大株距参数优化

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[PP]S类并联机构无伴随运动的结构条件

机械工程学报 2010年第15期46卷 31-35页

作者：李秦川陈志陈巧红武传宇黄真浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室杭州310018 燕山大学机器人研究中心秦皇岛066004

[PP]S类并联机构包括3-PRS、3-RPS、3-RRS和3-PPS四种构型,可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。伴随运动是[PP]S类并联机构动平台在非独立自由度上发生的运动,是影响[PP]S类并联机构实际应用的关键问题。建立一般3-PR... 详细信息

[PP]S类并联机构包括3-PRS、3-RPS、3-RRS和3-PPS四种构型,可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。伴随运动是[PP]S类并联机构动平台在非独立自由度上发生的运动,是影响[PP]S类并联机构实际应用的关键问题。建立一般3-PRS并联机构伴随运动运动学模型,揭示出一般3-PRS并联机构各项几何结构参数与伴随运动的内在联系,证明3-PRS并联机构无伴随运动所必须满足的结构充要条件,根据这一结构条件可构建无伴随运动的3-PRS并联机构。指出无伴随运动的3-PRS并联机构中存在的局部自由度,给出考虑这一局部自由度的驱动选取方案,对无伴随运动的3-PRS并联机构进行自由度分析,并确定该类机构的2转动自由度的连续转轴。这一结构充要条件适用于全部[PP]S类并联机构。

关键词：并联机构伴随运动运动学

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基于CAD模型的鞋底喷胶轨迹生成方法

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第5期20卷 678-682页

作者：武传宇贺磊盈李秦川胡旭东浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

针对数字化制鞋生产的需要,提出一种自动生成鞋底喷胶轨迹的方法.该方法首先从三维鞋楦CAD模型中提取鞋底轮廓线,计算其在鞋底曲面的偏置曲线作为轨迹曲线,采用等参数方法对轨迹曲线进行采样得到机器人喷胶轨迹上的目标点并计算出其方向... 详细信息

针对数字化制鞋生产的需要,提出一种自动生成鞋底喷胶轨迹的方法.该方法首先从三维鞋楦CAD模型中提取鞋底轮廓线,计算其在鞋底曲面的偏置曲线作为轨迹曲线,采用等参数方法对轨迹曲线进行采样得到机器人喷胶轨迹上的目标点并计算出其方向.最后通过机器人喷胶试验验证了该方法的可行性和有效性.

关键词： CAD 轨迹 B样条机器人

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三轮非圆同步带传动试验台设计与应用

农业机械学报 2021年第1期52卷 73-81页

作者：孙新城陈建能武传宇肖达度叶军浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江工业职业技术学院汽车学院绍兴312000 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

为了测试三轮非圆同步带传动机构的传动性能,并获取其传动精度,设计了三轮非圆同步带传动性能测试试验台,并进行试验研究。三轮非圆同步带传动试验台以工控机为主控、步进电机为动力,能够实现转速、负载和中心距可调和试验数据采集、实... 详细信息

为了测试三轮非圆同步带传动机构的传动性能,并获取其传动精度,设计了三轮非圆同步带传动性能测试试验台,并进行试验研究。三轮非圆同步带传动试验台以工控机为主控、步进电机为动力,能够实现转速、负载和中心距可调和试验数据采集、实时显示、统计和分析的功能。定义了传动周期偏差率和传动比精度偏差率两指标,用于衡量三轮非圆同步带的传动性能。试验表明,试验台能够完成不同工况的三轮非圆同步带传动测试,负载和速度均影响传动比精度偏差率和传动周期偏差率,对传动周期偏差率的影响更大;当转速在0~300 r/min、转矩在0~50 N·m范围内时,试验所得主-从动轮传动比与理论传动比基本一致,主-从动轮传动周期偏差率为0.80%~4.80%、主-从动轮传动比精度偏差率为0.18%~1.23%;当转速为80 r/min、负载转矩为16.25 N·m时,其传动比精度偏差率0.18%、传动周期偏差率0.80%,为此试验范围内的最佳传动工况。

关键词：三轮非圆同步带非匀速传动试验台传动周期偏差率传动比精度偏差率

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细长果蔬采摘软体气动抓手设计与参数优化

农业机械学报 2021年第6期52卷 26-34页

作者：贾江鸣叶玉泽程培林胡润泽武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

为实现细长果蔬的无损采摘,设计一种充气呈螺旋运动的软体气动抓手。对该抓手进行有限元静力学仿真分析,采用3因素3水平的中心组合设计与响应面分析方法,研究各因素对软体气动抓手螺旋特性的交互影响。以软体气动抓手的螺旋直径和螺距... 详细信息

为实现细长果蔬的无损采摘,设计一种充气呈螺旋运动的软体气动抓手。对该抓手进行有限元静力学仿真分析,采用3因素3水平的中心组合设计与响应面分析方法,研究各因素对软体气动抓手螺旋特性的交互影响。以软体气动抓手的螺旋直径和螺距为响应值,分别建立二次回归模型,得到模型的决定系数分别为0.9987和0.9351,各因素对螺旋直径和螺距的影响显著性顺序从大到小均为:壁厚、内腔室高度、腔室角;以软体气动抓手的仿真直径35 mm、仿真螺距[50 mm,150 mm]为目标函数对各试验因素进行优化,最优设计结果为壁厚2.51 mm、腔室角30.52°、内腔室高度11.91 mm。制作软体气动抓手并进行仿真试验对比,结果表明,螺旋直径与螺距的误差均小于5%。对该抓手在不同气压下的抓取力进行试验,结果显示,软体气动抓手在气压0.13 MPa下至少具有3.37 N的抓取力;通过抓取不同尺寸、不同柔软度细长果蔬的试验证明了软体气动抓手抓取的有效性;以水果黄瓜为采摘对象,在3.6 s内实现了黄瓜的抓取与断梗。

关键词：细长果蔬采摘机器人软体气动抓手螺旋运动响应面仿真优化

变自由度4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构

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机械工程学报 2009年第1期45卷 83-87页

作者：李秦川陈巧红武传宇胡旭东浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室杭州310018

提出一种变自由度4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构,该机构中与动平台4边相连的4个转动副两两相对且轴线重合(记为u轴和v轴)。运用螺旋理论对机构的自由度进行分析和驱动副选取。初始位形下,4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构的动平台平行于定平... 详细信息

提出一种变自由度4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构,该机构中与动平台4边相连的4个转动副两两相对且轴线重合(记为u轴和v轴)。运用螺旋理论对机构的自由度进行分析和驱动副选取。初始位形下,4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构的动平台平行于定平台,此时动平台具有3个连续的移动自由度和两个瞬时转动自由度,其转轴可为平行于定平台的任何两条直线。动平台仅可绕u轴或v轴从初始位形下发生连续转动,此时动平台具有3个连续的移动自由度和1个连续转动自由度,转轴为u轴或v轴,且这两个转动自由度互斥,即如动平台先绕u轴发生连续转动后,就不能绕v轴发生连续转动,必须待动平台再次平行于定平台时才能切换,反之亦然。为实现自由度切换的完全可控,4-~xP^xR^xR^xR^yR_N并联机构需采用5个驱动器进行冗余驱动。

关键词：并联机构螺旋理论自由度

温室叶菜种苗双排移植手稀植部件设计与时序优化试验

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农业机械学报 2022年第4期53卷 60-69页

作者：马锃宏饶益成童俊华李恺徐敏雅武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农业农村部规划设计研究院北京100125 江苏农林职业技术学院镇江212400

水培叶菜培育过程中需要将穴盘中的种苗稀植到栽培槽内,传统人工作业劳动强度大、效率低,为此设计了一种温室叶菜双排移植手变间距稀植移栽部件,可实现穴盘内双排自动取苗和栽培槽变间距植苗作业。设计了一种具有二次夹紧功能的取苗移植... 详细信息

水培叶菜培育过程中需要将穴盘中的种苗稀植到栽培槽内,传统人工作业劳动强度大、效率低,为此设计了一种温室叶菜双排移植手变间距稀植移栽部件,可实现穴盘内双排自动取苗和栽培槽变间距植苗作业。设计了一种具有二次夹紧功能的取苗移植手,并进行刚柔耦合仿真试验分析,确定最佳取苗深度为48 mm。根据稀植移栽作业工况分析,拟定双排移植手3种稀植取苗策略,优选双排(第1排和第7排)间隔取苗纵向位移最小的运动策略。开展稀植移栽动作时序优化分析,优选交叠动作时序时间点,并进一步开展12种作业时序优化移栽对比试验,试验结果表明移动和横向变间距展开、纵向变间距分离和下降时序并行时动作组合为最优,移栽平均效率为4836株/h,移栽成功率为95.8%。

关键词：温室水培叶菜移植手移植部件时序优化

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基于精确多位姿解析的水稻钵苗移栽机构研究

农业机械学报 2019年第9期50卷 78-86页

作者：孙良邢子勤徐亚丹刘兵俞高红武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 杭州职业技术学院杭州310018

由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作... 详细信息

由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作的位置和姿态要求,确定约束移栽轨迹的3个精确位姿点。将轮系式移栽机构的设计过程分解为开链2R机构(由去除输出齿轮以外的所有齿轮得到)的运动综合和不等速传动比设计两个阶段。基于给定连架杆长度三位置运动生成机构综合方法,建立开链2R机构圆心点(轮系机构的输入点)和圆点(轮系机构的输出点)曲线方程,并求解获得不同杆长时对应圆点和圆心点的位置曲线;拟合带关键点位置信息的期望轨迹,求解基于此轨迹的开链2R机构角位移并分析其单调性,实现机构总传动比的求解与分配;设计七齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构并进行仿真与台架试验。通过与原机构的理论与试验结果对比分析得出,新机构的移栽轨迹回程段与地面的夹角增加到90°,环扣高度增加到68mm,推苗点与箱体回转中心最低点的距离增加到21mm,改善了水稻钵苗的移栽质量。

关键词：水稻钵苗移栽机构精确多位姿解析

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弧形鸭嘴式大蒜正芽播种机设计与试验

农业机械学报 2022年第11期53卷 120-130页

作者：崔荣江王小瑜信嘉程孙良武传宇杭州职业技术学院杭州310018 山东省农业机械科学研究院济南250100 浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

为解决大蒜正芽播种问题,设计了弧形鸭嘴式型大蒜正芽播种机,主要由单粒取种装置、鳞芽方向控制装置、直立下栽装置、传动系统以及机架、地轮等部分组成,可一次完成取种、换向、直立栽种和镇压作业。根据大蒜鳞芽外形尺寸参数,对播种机... 详细信息

为解决大蒜正芽播种问题,设计了弧形鸭嘴式型大蒜正芽播种机,主要由单粒取种装置、鳞芽方向控制装置、直立下栽装置、传动系统以及机架、地轮等部分组成,可一次完成取种、换向、直立栽种和镇压作业。根据大蒜鳞芽外形尺寸参数,对播种机关键零部件进行了优化设计,设计了符合大蒜鳞芽外形尺寸分布的大、中、小3级取种勺;设计了弧形开口换向器,使芽尖弯曲大蒜鳞芽芽尖尽可能露出换向器;设计了中间轴随驱动圆盘同时旋转的直立下栽机构,实现11行下栽鸭嘴同时稳定作业,与弧形换向器配合实现芽尖不小于6 mm大蒜鳞芽的正芽。以苍山四六瓣蒜和金乡杂交蒜为试验对象,进行田间播种性能试验,结果表明:行走速度在0.14~0.19 m/s范围内,金乡杂交蒜的正芽率达到85%左右,苍山四六瓣蒜的正芽率达到90%左右,单粒率均达到93%以上,整体满足大蒜播种农艺要求。

关键词：大蒜播种机正芽排种器弧形鸭嘴式

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