收藏本站
《浙江大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

番茄收获机械手机构分析与优化设计研究

梁喜凤  
【摘要】: 果实收获是农业生产过程的重要环节,为提高劳动生产率和作业质量,降低劳动强度,改善工作环境,实现收获作业机械化、自动化和智能化,基于番茄生物学特性与栽培方式,设计了7自由度番茄收获机械手,并进行了机构优化设计与仿真试验。 (1)根据番茄生物学特性、栽培方式与番茄收获机械手机构型综合原则,确定了番茄收获机械手是由2个移动关节、5个转动关节构成的7DOF冗余度机械手;以工作空间和杆件结构尺寸为目标建立了综合优化目标函数,获得了机械手结构参数的优化解,并根据实际工作方式确定了机械手结构尺寸参数。 (2)采用Denavit-Hartenberg方法设定了番茄收获机械手杆件坐标系,通过齐次变换建立了正运动学与逆运动学模型,获得了番茄收获机械手雅可比矩阵,为机械手运动学分析、仿真与性能优化奠定了理论基础。 (3)利用包络解析法和数值方法,并结合机械手末杆位姿图,获得了番茄收获机械手腕点工作空间、总工作空间与灵活工作空间。腕点工作空间满足机械手设计要求,末杆长度与末端执行器长度对总工作空间与灵活工作空间有较大影响,随着其长度增大,总工作空间增大,但相应的灵活工作空间减小,机械手灵活性降低;为减小工作空间中空腔区域体积,杆件3、杆件5的长度与关节5的转角应合理选择。 (4)采用蒙特卡洛方法对番茄收获机械手末端执行器位置空间进行仿真。结果表明,工作空间主截面区域能够覆盖番茄生长范围,内部工作点密集且分布均匀,满足番茄采摘要求。 (5)利用MATLAB/SIMULINK同时进行番茄收获机械手正运动学与逆运行学仿真试验。正运动学仿真结果表明,末端执行器加速度与给定加速度一致,速度与时间基本呈线性变化且斜率小;位置曲线变化平滑,无振动现象,满足正常工作要求。逆运动学仿真结果表明,关节1、3、7速度最小范数解、位置与加速度均满足运动要求,无异常波动现象,能够实现控制;而关节2、4、5、6速度在仿真时间t=[4.7197s,5s]时速度、位置和加速度出现异常振荡,关节运动失控,从而引起系统振动,其运动性能需进一步改进。 (6)通过雅可比矩阵奇异值分解进行番茄收获机械手奇异性分析,并采用阻尼最小二乘法对机械手运动中的奇异位形进行处理,使番茄收获机械手最小奇异值远离零点,各关节运动速度、位置和加速度运动无异常波动,解决了机械手在奇异位形处某些关节运动无法控制的问题。 (7)利用冗余度机械手自运动特性,综合机械手可操作度、避关节极限和避障等性能建立了番茄收获机械手综合性能优化目标函数,并采用零空间优化法进行性能优化。结果表明:机械手各关节速度、位置、加速度均变化连续且平滑,幅值与梯度变化小,无奇异现象,避免了关节越限,解决了由各关节位置的波动而引起的关节运动失控问题,改善了番茄收获机械手运动性能,系统工作平稳,为运动控制奠定基础。 浙江人学博_l:学位论文 摘要 (8)采用迭代法和优化方法对番茄收获机械手进行PTP运动规划与仿真试验。结果表 明,番茄收获机械手能够由初始位置沿预定路径运动至目标位置且可以同时进行性能优 化,机械手具有较高的灵活性,成功避开了作业空间的障碍物,奇异位形附近运动规划误 差小,各关节位置变化连续、平滑,均能满足运动精度要求。但番茄收获机械手运动误差 还受到关节极限等因素影响,运动规划中避关节极限等问题仍需进一步研究。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 梁喜凤;王永维;苗香雯;;番茄收获机械手机构尺寸优化设计[J];机械设计与研究;2008年01期
2 梁喜凤;王永维;苗香雯;崔绍荣;;番茄收获机械手工作空间分析与仿真[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2005年06期
3 梁喜凤,苗香雯,崔绍荣,王永维;番茄收获机械手运动学优化与仿真试验[J];农业机械学报;2005年07期
4 梁喜凤;王永维;;番茄收获机械手机构型综合研究[J];农机化研究;2008年03期
5 梁喜凤;王永维;;番茄收获机械手奇异性分析与处理[J];农业工程学报;2006年01期
6 龚境一;叶进;杨仕;刘玲;陈俊杰;;榨菜收获机的设计研究[J];农机化研究;2018年03期
7 段运红;;收获机械国抽及排放监管介绍会上3大亮点值得关注[J];农业机械;2017年03期
8 张华光;;点面悖行,收获机械市场怎么了?——2015年一季度收获机械市场综述[J];农业机械;2015年11期
9 ;美诺9265新型自走式饲料收获机[J];农机导购;2017年07期
10 张华光;;点面悖行,收获机械市场怎么了?——2015年一季度收获机械市场综述[J];高端农业装备;2015年03期
11 张华光;;一季度收获机械市场演绎“一降两升”[J];农机科技推广;2014年06期
12 崔社杰;韩靖江;;“沭河·谷丰”5000台收获机械下线庆典仪式隆重举行[J];河北农机;2014年10期
13 陈俊宝;王欣;;国内外收获机械标准对比分析[J];机械工业标准化与质量;2011年07期
14 熊智远;刘楠楠;;我国小麦收获机械的发展[J];职业;2011年20期
15 于帅;;国机集团中央研究院收获机械技术研讨会在洛阳召开[J];农业机械;2011年28期
16 张华光;;需求才是市场的硬道理[J];农机市场;2010年06期
17 一直;;市场冲浪 收获机械再度发飙[J];农机科技推广;2009年11期
18 陆文祥;杨海明;;凯斯助格球山农场收获机械提升档次[J];农业机械;2008年29期
19 一直;;我国收获机械产业30年寻踪[J];农机市场;2008年12期
20 韩冰;;未雨绸缪——国内收获机械企业如何应对机遇与挑战[J];当代农机;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 一拖人;;我国收获机械产业预测分析[A];拖拉机、农用运输车、农用发动机行业背景资料(第九集)[C];2008年
2 赵硕;;小型马铃薯收获机械挖掘铲设计研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
3 姚煜冬;;牧草收获机械发展现状与配套方案的选择[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
4 王克如;李璐璐;高尚;张万旭;初振东;董朋飞;郭亚南;王浥州;谢瑞芝;明博;侯鹏;薛军;李少昆;;玉米籽粒机械收获研究进展[A];2018中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2018年
5 胡伟;;我国收获机械发展的结构调整分析[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
6 王跃生;;上半年我国农机行业下滑让我们悟到什么[A];拖拉机、农用运输车、农用发动机行业背景资料(第七集)[C];2007年
7 朱星桥;罗时付;;对油菜联合收获机械现状的认识与思考[A];《农业机械化理论研究与实践》论文集[C];2004年
8 孙竞男;孔令瑶;宋健;;助力机械手在汽车总装装配中的应用[A];第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2017年
9 高志生;;一种剥取椰子衣纤维机械手仿真人手动作的研究[A];2016年海南机械科技学术年会论文集[C];2016年
10 宋伟;姜红建;李剑鹏;陈正;朱世强;;绳驱多关节柔性水下机械手的设计[A];第九届全国流体传动与控制学术会议(9th FPTC-2016)论文集[C];2016年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国农机流通协会副秘书长 张华光;去年高台“跳水” 今年可望回暖[N];中国工业报;2018年
2 姚彬;中国收获机械出口第一大单花落雷沃 助力“中苏农业现代化合作计划”[N];中国工业报;2016年
3 科农;校企联手致力打破“洋品牌”收获机械垄断地位[N];中国农机化导报;2017年
4 仇半农;2017年农机黑马产品猜想[N];中国工业报;2017年
5 本报记者 刘晓雨;巧打“三张牌” 奏响“发展曲”[N];北大荒日报;2017年
6 姚彬;雷沃服务队员刘兆刚 麦田里的“老炮儿”[N];中国农机化导报;2017年
7 本报记者 金娟;赶超国际品牌 还有很长的路要走[N];中国农机化导报;2017年
8 朱礼好;勇猛杀入大拖 市场再添变数[N];中国农机化导报;2017年
9 本报记者 杨杰;解密金大丰逆势上扬的背后[N];中国农机化导报;2017年
10 中国农业机械流通协会副秘书长 张华光;需求悄然生变 我国收获机械市场稳步增长[N];中国工业报;2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁喜凤;番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D];浙江大学;2004年
2 尚书旗;摆动式花生收获装置的设计原理与试验研究[D];沈阳农业大学;2005年
3 李福强;大型轮式收获机械车架疲劳可靠性分析方法研究[D];中国农业大学;2016年
4 申雄;模拟深水环境下双机械手协调作业关键技术研究[D];华中科技大学;2013年
5 肖治琥;深水机械手动力学特性及自主作业研究[D];华中科技大学;2011年
6 王丹;基于仿真和实验分析的的管道施工机械手若干关键技术研究[D];东北大学;2014年
7 姚福林;纺织复合材料单边缝合机械手系统及其缝合行为研究[D];天津工业大学;2016年
8 刘晓敏;基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究[D];吉林大学;2013年
9 卢宗兴;超声无损检测双机械手扫查技术的关键问题研究[D];北京理工大学;2016年
10 王鹏;手指创伤功能康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘小勇;番茄收获机械手机构分析及双目定位系统的研究[D];东北农业大学;2006年
2 王锦涛;拔起式木薯收获机电液系统优化[D];广西大学;2018年
3 伍渊远;温室芹菜收获机的设计[D];宁夏大学;2018年
4 张呈彬;柠条收获机的设计[D];宁夏大学;2018年
5 张乐;基于感性工学的元胡收获机人机系统设计研究[D];陕西理工大学;2018年
6 范开欣;甘草收获机设计及关键机构仿真分析[D];甘肃农业大学;2018年
7 吕凯英;挖拔式木薯收获机挖深控制系统的研究[D];海南大学;2018年
8 姚文燕;小麦育种小区收获机关键技术与部件的研究与设计[D];山东农业大学;2017年
9 王法安;三七收获机的设计与试验研究[D];昆明理工大学;2017年
10 许世超;牵引式甘蓝收获机关键机构设计与试验研究[D];昆明理工大学;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978