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蔬菜嫁接机器人柔性夹持搬运机构设计与试验

农业机械学报 2020年第S02期51卷 63-71页

作者：姜凯陈立平张骞冯青春郭文忠曹玲玲北京农业智能装备技术研究中心北京100097 北京农业信息技术研究中心北京100097 北京市农业技术推广站北京100029

针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对... 详细信息

针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对接工位同步作业,以及秧苗柔性夹持与快速搬运,有助于提高机器嫁接效率。提出了基于缓冲材料的柔性夹持手爪和夹持力调节方法,分析了不同厚度EVA缓冲材料的压缩力学特性,得到缓冲垫完全闭合夹持条件下对不同秧苗的夹持力。利用ADAMS软件建立夹持搬运机构动力学仿真模型,分析了秧苗不同夹持力与旋转位移的变化规律,得出当夹持力小于0.4 N时秧苗脱离了夹持手的束缚,夹持力大于3.5 N时秧苗夹持与旋转作业稳定。机构性能试验结果表明:选取白籽南瓜苗和黄瓜苗为测试对象,柔性夹持手爪平均夹苗成功率为98.5%,比弧形夹持手提高4.5个百分点,伤苗率降低3.5个百分点,柔性夹苗效果显著;该机构嫁接平均速度为1052株/h,是同类型单手爪嫁接机作业效率的1.72倍,嫁接成功率为96.67%,大幅提高了嫁接机器人生产效率,能够满足工厂化嫁接育苗生产需求。本文研究结果可为高速嫁接机器人的夹持搬运机构设计和优化提供技术参考。

关键词：嫁接机器人搬运机构四手爪柔性夹持 EVA缓冲材料

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一种新型柔性夹持高频超声换能器设计

压电与声光 2022年第1期44卷 101-105,117页

作者：高嵘心张宏杰张洪健天津工业大学机械工程学院天津300387

为了提升高频超声换能器输出振幅与超声能量的传输效率,该文提出了一种新型柔性夹持高频超声换能器,并基于模块化设计思想,综合机电等效法、四端网络、有限元分析及柔度分析技术,系统建立了此类型高频超声换能器的设计方法,制作了换能... 详细信息

为了提升高频超声换能器输出振幅与超声能量的传输效率,该文提出了一种新型柔性夹持高频超声换能器,并基于模块化设计思想,综合机电等效法、四端网络、有限元分析及柔度分析技术,系统建立了此类型高频超声换能器的设计方法,制作了换能器样机,搭建了换能器电学、动力学特性测试平台。激振实验表明,柔性夹持换能器输出端稳态振幅较传统夹持换能器提升了38.55%。换能器输出端动态振幅信号时域、频域分析结果表明,将柔性铰链机构和传统法兰夹持结构相结合,通过引入柔性转动副,柔性夹持换能器超声能量传递效率提高了5.16%。这表明柔性夹持法兰能够提升夹持结构的运动解耦能力,具有一定的应用前景。

关键词：高频超声换能器柔性夹持动态特性纵向振动超声能量传输

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水稻钵苗柔性夹持拔苗装置的设计与试验

湖南农业大学学报（自然科学版） 2017年第3期43卷 324-328页

作者：刘欣孙松林肖名涛谭艳红洪荣东湖南农业大学工学院湖南长沙410128 湖南省现代农业机械装备工程技术研究中心湖南长沙410128

针对试制的2ZP–10型水稻钵苗抛秧机拔苗损伤率高和秧苗株距不准确的问题,设计了钵苗柔性夹持拔苗装置替代原有拔苗装置。该装置由秧盘输送带、柔性同步带夹持器、秧盘回收装置和钵苗承接输送带组成,通过同步带上柔性材料微小变形所产... 详细信息

针对试制的2ZP–10型水稻钵苗抛秧机拔苗损伤率高和秧苗株距不准确的问题,设计了钵苗柔性夹持拔苗装置替代原有拔苗装置。该装置由秧盘输送带、柔性同步带夹持器、秧盘回收装置和钵苗承接输送带组成,通过同步带上柔性材料微小变形所产生的柔性夹持力拔出钵苗。在自制的水稻钵苗柔性夹持拔苗装置试验台上,以深两优5814水稻秧苗为试材,对影响秧苗损伤率、漏拔率及秧苗株距合格率的夹持间隙、夹持柔性材料、起拔角进行单因素试验和多因素正交试验。结果表明,对秧苗损伤率、漏拔率及秧苗株距合格率影响大小依次为夹持间隙、夹持柔性材料、起拔角;当夹持间隙为0 mm、夹持柔性材料为海绵、起拔角为30°时,秧苗损伤率、漏拔率、秧苗株距合格率分别为2.00%、5.00%、91.00%,是实现水稻钵苗柔性拔苗作业的最优组合。

关键词：水稻钵苗拔苗装置柔性夹持

甘蔗收割机柔性夹持输送装置驱动马达负载的分析

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农机化研究 2014年第9期36卷 47-51,56页

作者：郑丁科区颖刚华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室广州510642

了解执行机构驱动负载是设计液压驱动系统的前提。为此,以华南农业大学自主研制的4ZZX-48型侧后悬挂式整秆甘蔗收割机的无轨道柔性夹持输送装置为研究对象,根据其结构及工作原理,采用逐点张力法,分析了夹持输送链条的张紧力及其影响因素... 详细信息

了解执行机构驱动负载是设计液压驱动系统的前提。为此,以华南农业大学自主研制的4ZZX-48型侧后悬挂式整秆甘蔗收割机的无轨道柔性夹持输送装置为研究对象,根据其结构及工作原理,采用逐点张力法,分析了夹持输送链条的张紧力及其影响因素,建立了该装置的驱动负载模型,并进行了试验验证。结果表明,在纵向和横向输送链条的张紧力分别为409～751N和389～721N、工作转速为250～350r/min时,内外侧链条的启动负载分别为103～134N·m和68～107N·m,稳定工作时的负载分别为50～60N·m和68～72N·m。当链条的参数选定后,链条的张紧力对夹持装置的驱动负载影响最大。

关键词：甘蔗整秆式甘蔗收割机柔性夹持马达负载

一种薄壁构促装配柔性夹持装置的设计与有限元仿真

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机电工程 2019年第7期36卷 701-705页

作者：胡改娟邓军雷李世鹏王志峰许允斗吕一杰中国运载火箭技术研究院首都航天机械有限公司北京100076 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066044 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对多种不同形状及尺寸薄壁筒段对接装配时,专用夹紧装置无法通用,导致飞行器制造成本高、周期长这一问题,对实现不同形状及不同尺寸薄壁筒段的柔性可靠夹持进行了研究。采用Inventor设计了一种基于8个两自由度机械协同工作模式的薄壁... 详细信息

针对多种不同形状及尺寸薄壁筒段对接装配时,专用夹紧装置无法通用,导致飞行器制造成本高、周期长这一问题,对实现不同形状及不同尺寸薄壁筒段的柔性可靠夹持进行了研究。采用Inventor设计了一种基于8个两自由度机械协同工作模式的薄壁筒段对接装配用自动化柔性夹持装置,实现了对接孔所在工具圆直径在400mm^1156mm范围内任意圆柱形或异型薄壁筒段结构的自动化柔性、快速、可靠夹持,薄壁筒段结构对接装配质量及效率显著提升;利用ANSYSWorkbench对薄壁筒段结构对接装配过程中,柔性夹紧装置结构件受力最大的两个极限工位进行了静力学仿真分析。研究结果表明:该柔性夹持装置中各结构件受力合理、结构可靠,可应用于飞行器自动化柔性总装生产线。

关键词：薄壁筒段结构对接装配柔性夹持有限元仿真

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小型直线超声电机柔性夹持优化设计

小型直线超声电机柔性夹持优化设计

作者：胡正旭南京航空航天大学

学位级别：硕士

直线超声电机具有无电磁干扰，断电自锁，低速大推力，位移分辨率高，直接驱动负载等突出优点，在航空航天、武器装备、生物医学工程、纳米技术以及精密仪器等领域都有着广阔的前景。直线超声电机的小型化及集成化是直线超声电机的一个... 详细信息

直线超声电机具有无电磁干扰，断电自锁，低速大推力，位移分辨率高，直接驱动负载等突出优点，在航空航天、武器装备、生物医学工程、纳米技术以及精密仪器等领域都有着广阔的前景。直线超声电机的小型化及集成化是直线超声电机的一个重要发展方向，特别是在微小型精密驱动场合，大有替代电磁电机之势。本文从电机结构优化设计及柔性夹持影响的理论分析入手，设计并制作了三种柔性夹持的小型U型直线超声电机，以实验的方法验证了理论分析的正确性。概括起来，本文的主要研究内容和研究成果有下面三部分组成：1）本文基于APDL，对铍青铜材料的U型直线超声电机进行结构优化，设计了新的结构参数，将模态频率差缩小到200Hz以内。2）推导了夹持刚度计算公式，分析了夹持位于振子的纵振节面处或弯振最大振幅处对振子的振型影响最小，而横向刚度及弯曲刚度应该尽量大，这样才能获得更大输出力及结构稳定性。3）设计并制作了三种柔性夹持，利用测位移法测得电机在不同频率、不同预压力下的最大速度及最大输出力，验证了横向刚度对电机输出力的影响规律。特别是基于直梁型柔性夹持的小型直线超声电机，最大输出力可以达到18N。此外，还针对此电机进行了最小步距测定实验，最小步距可达20nm。

关键词：直线超声电机柔性夹持优化设计力学建模步进平台

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香蕉柔性夹持关键技术与装置研究

香蕉柔性夹持关键技术与装置研究

作者：田旭峰仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

近年来,我国香蕉的消费量持续增加,在我国的水果生产中,香蕉的生产量居世界第二,仅次于印度。香蕉的种植、采摘和运输是香蕉产业中的关键环节,在采摘过程中香蕉容易遭受机械损伤,运输到消费者手中的香蕉在品质上将受到一定的影响,如何... 详细信息

近年来,我国香蕉的消费量持续增加,在我国的水果生产中,香蕉的生产量居世界第二,仅次于印度。香蕉的种植、采摘和运输是香蕉产业中的关键环节,在采摘过程中香蕉容易遭受机械损伤,运输到消费者手中的香蕉在品质上将受到一定的影响,如何避免香蕉在采收过程中出现机械损伤是非常重要的。目前香蕉产业的研究热点方向之一是实现无损机械化生产,提高香蕉的良品率和运输效率,降低损伤率。本论文通过分析中国香蕉种植现状和长势情况,研制可用于我国香蕉机械化采摘与运输的柔性夹持辅助装置及其控制系统,并进行装置的试验研究。论文的主要研究内容有:(1)结合国内外研究现状,分析国内外香蕉采摘及运输设备的优缺点,对柔性夹持机械的研究发展现状进行总结,对比分析后确定柔性无损夹持的技术方案并优化柔性夹持关键技术参数。(2)进行香蕉力学基础特性分析,针对市面上常售的几种香蕉,对其力学性能进行试验分析,得出其在不受损伤的前提下所能承受的极限压力参数,获取形变量为25%的情况下,所对应的最大压力为:香蕉143.33N、大蕉238.73N、粉蕉95.72N,该组数据为柔性夹持装置的设计提供了重要的数据参考。(3)基于香蕉采摘与运输的碰撞与机械损伤问题,结合我国香蕉采摘与运输的实际情况,运用SolidWorks三维设计软件研制了一种适用于香蕉辅助采摘运输的柔性夹持装置,搭建了相应的试验装置。(4)采用PLC控制技术对柔性夹持装置和四自由度调整装置进行了控制系统设计,柔性夹持控制子系统以扭矩作为检测反馈参数实现了闭环控制。(5)为了分析柔性夹持装置的夹持性能,设计并制作了模拟香蕉夹持过程的测试装置并进行了单因素和响应面的试验分析,建立了香蕉夹持压力的回归模型。

关键词：香蕉采摘柔性夹持系统设计试验研究

一种基于茎叶类蔬菜的收获机柔性夹持输送装置

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农村科学实验 2022年第2期 61-63页

作者：杨凯凯胡昀宁夏工商职业技术学院宁夏银川750021

我国茎叶类蔬菜种植量大,在收获环节中主要还是使用人工劳作的方式进行,不仅劳动强度大,同时也难以提高蔬菜收获的效率。为此,文本设计了一个茎叶类蔬菜收获机,能够实现蔬菜植株的收获与有序存储。为了降低夹持力对蔬菜的损伤,设计了柔... 详细信息

我国茎叶类蔬菜种植量大,在收获环节中主要还是使用人工劳作的方式进行,不仅劳动强度大,同时也难以提高蔬菜收获的效率。为此,文本设计了一个茎叶类蔬菜收获机,能够实现蔬菜植株的收获与有序存储。为了降低夹持力对蔬菜的损伤,设计了柔性夹持输送装置,并从输送带倾斜角度选取、夹持带夹持方式选择、夹紧轮结构设计、输送速度选择四个方面开展柔性夹持输送装置设计与开发,确保设计的收获机柔性夹持输送装置能够很好满足茎叶类蔬菜收获需求。

关键词：茎叶类蔬菜收获机柔性夹持输送装置

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香蕉果串采收柔性夹持装置结构设计

现代农业装备 2018年第5期39卷 51-55页

作者：杨松夏朱立学张日红田旭峰仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225

本研究基于香蕉种植和生长特性,对人工采摘作业过程进行仿真,提出了一种模拟人工抱合动作的香蕉果串夹持装置设计方案。设计了夹持定位装置调整柔性夹持爪的位置以实现对香蕉果串的定位;基于力馈的电动推杆限电流控制方法以实现夹持爪... 详细信息

本研究基于香蕉种植和生长特性,对人工采摘作业过程进行仿真,提出了一种模拟人工抱合动作的香蕉果串夹持装置设计方案。设计了夹持定位装置调整柔性夹持爪的位置以实现对香蕉果串的定位;基于力馈的电动推杆限电流控制方法以实现夹持爪对香蕉果串的柔性夹持和夹持力自适应调整。通过本研究,可以实现香蕉自动化采收环节的果串自动化柔性夹持,并可进一步与智能采摘装备协同作业,提高香蕉产业的自动化水平。

关键词：香蕉果串采收柔性夹持