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文檔簡介
1、在成串果實的機器人采摘中,快速作業(yè)可能引起懸掛果穗的振蕩進而導(dǎo)致果粒的脫落。因此,為實現(xiàn)機器人串果高速采摘作業(yè)中引起的“減振低脫”目標,本文以葡萄為研究對象,首先對現(xiàn)有末端執(zhí)行器進行了優(yōu)化設(shè)計,并通過夾剪試驗證明了優(yōu)化的效果可滿足要求;同時提出了一種面向穗軸激勵輸入的果穗仿真模型。最終,在兩者研究的基礎(chǔ)上,進一步建立了末端執(zhí)行器與剛?cè)狁詈洗P偷穆?lián)合動力學(xué)仿真,并基于不同偏差程度對激勵速率與脫落率關(guān)系進行了探究。主要研究工作如下:
2、r> ?。?)葡萄果穗物理特性及力學(xué)特性研究。首先提出了“撓性桿-黏彈鉸鏈-剛性桿-質(zhì)量球”復(fù)合果穗模型,進而由試驗確定了多級梗間鉸鏈彈性系數(shù)與阻尼系數(shù)、果粒尺寸與質(zhì)量的正態(tài)分布規(guī)律,獲得了主穗軸的抗彎特性,并對柄-果連接強度進行了統(tǒng)計。
?。?)末端執(zhí)行器設(shè)計及試驗?;谄咸阎魉胼S作業(yè)對象,對現(xiàn)有末端執(zhí)行器進行夾剪受力分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有機構(gòu)存在夾剪力不足的問題。進而從傳動結(jié)構(gòu)、指端夾剪機構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計;并利用ADAMS軟件進行了
3、機構(gòu)的運動學(xué)、動力學(xué)仿真分析,證明了優(yōu)化后機構(gòu)的合理有效性;最終,通過對優(yōu)化前、后的執(zhí)行器進行夾剪對比試驗,進一步證明了優(yōu)化機構(gòu)效果良好,滿足高速作業(yè)要求。
?。?)串果果穗剛?cè)狁詈险駝幽P徒⑴c分析。由果穗物理特性及力學(xué)特性研究、激光3D掃描技術(shù)、基于正態(tài)分布特征的多個果粒與梗間鉸鏈的隨機化添加,構(gòu)建得到具備組元個體差異性的剛?cè)狁詈瞎胝駝臃抡婺P汀2⒗酶咚贁z影機觀測到不同階段仿真與實測的果穗各果粒擺角均值、標準差相差均在2
4、%和6.6%以內(nèi),證明模型合理有效。
?。?)末端執(zhí)行器、復(fù)合果穗聯(lián)合建模與偏差采摘分析。為探究取果階段夾、剪激勵對果穗振動和脫落影響的規(guī)律,進行剪切與夾持主穗軸截段耦合,以此建立了夾-剪復(fù)合剛?cè)峁胝駝幽P?,并實現(xiàn)了末端執(zhí)行器機電系統(tǒng)與果穗生物對象聯(lián)合仿真建模?;谠撀?lián)合仿真模型,首先進行了偏差激勵分析,最終進行了不同偏差程度下的仿真試驗,結(jié)果表明:采摘過程中偏差對振動脫落存在顯著影響,因此得到通過降低偏差程度來減少振動脫落是
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