侧装式垃圾车自动抓取机械手设计与研究

这是一篇关于垃圾收运,机械手方案设计,结构设计,建模分析,有限元法的论文, 主要内容为随着社会水平的不断进步,大量人口涌入城市,这导致了城市垃圾收运压力逐年上升。为了保护城市的环境卫生以及促进城市的发展,需要对这些垃圾进行有序的收集与高效的处理。当前,国外通常采用半自动化垃圾车,完成垃圾的自动抓取与分类。而国内的垃圾处理仍然以人工为主,面临着效率低下、自动化水平不高、人力投入过多等难题。为了解决这一难题,亟需开展垃圾智能化收集系统的研究,以实现垃圾的自主倾倒,从而完成垃圾收集工作。为了满足以上要求,需对机械手臂的强度和刚度进行改进。因此,本课题通过参数设计以及强度和刚度分析,对机械手的性能进行系统的验证,以确机械手的可靠性和稳定性,在完成控制系统的设计的同时对垃圾车机械手样机进行了整机装配倾倒实验,验证设计的合理性。本文首先设计机械手的整体方案,对垃圾车机械手及其关键零部件进行建模,并完成夹爪的力学反馈设计、各零部件的强度校核等工作。然后,利用Workbench软件,建立了一个有限元模型,以研究侧装垃圾车挺举式机械手在不同工况下的应力分布特征。经过有限元分析,可以准确得出抱起、提升和倾倒等典型工况下的应力分布,从而有效地防止样机因应力集中而导致的故障。其次,对机械手运动学和动力学进行深入分析。通过Adams技术,建立虚拟样机模型,并分别对运动参数及力参数进行设置并得到仿真分析数据并对仿真的数据进行了分析和研究,实现机械手的精准控制。同时,结合多种典型的工况,可以实现机械手的自动抓取垃圾桶的功能。最后,通过对机械手的受力情况的分析,评估其静态强度和刚度。通过对侧装式垃圾车的机械手有限元分析与动力学分析,所设计关键零部件具有良好的性能。通过分析机械手的运动轨迹和关键零部件受力情况,并结合有限元分析,确定了机械手受力的集中点,从而实现了对机械手的有效设计和研究。由机械手的运动过程及工作原理进行了垃圾车机械手的控制系统的设计,采用PLC控制各路液压缸伸出的距离,并进行了硬件设计和软件设计,采用触摸屏作为上位机精确控制机械手的运动。根据垃圾车机械手整机的倾倒实验,验证了运动学仿真中出现的冲击的原因,得出所设计的样机收运完成时间小于36s,收运成功率为95.24%,同时当垃圾桶重量在15～150kg之间,机械手的设计夹取力为1800～2100N,均可完成预定收运流程符合预期设计指标,满足各个工况下的不同的使用要求。

考虑桩土非线性作用的自升式平台结构强度评估

这是一篇关于自升式平台,桩土作用,地基承载力,有限元法,结构强度的论文, 主要内容为自升式平台桩靴与海底土之间的相互作用提供了站立所需支反力和抗滑力,同时也承受着上部结构传递过来的弯矩。在进行结构强度评估时,以往的桩土边界处理方式过分简化了地基对桩靴的约束,无法保证分析的准确性。本文在深入研究自升式平台桩土非线性作用的基础上,提出考虑桩靴与土体非线性作用的结构有限元模型,使模型可以准确反映平台结构的工作状态和底部支撑方式,进而对自升式平台进行结构强度评估,达到准确评估平台在位工作性能的目的。本文主要开展了以下研究工作:(1)对自升式平台桩土作用中地基承载力进行分析。应用小变形有限元法,考虑桩土接触面作用,研究桩靴稳态贯入不同种类地基的全过程,获得该过程中桩靴与土体相互作用情况和地基承载力的变化规律,明确了桩土作用过程中地基承载力的非线性特征;基于Winkler地基模型,提出自升式平台地基承载力非线性弹簧表达方法。(2)建立考虑桩土非线性作用的自升式平台有限元数值计算模型。首先,建立自升式平台三维结构有限元模型,对相关结构进行合理简化,反映实际受力特征的同时避免应力集中;其次,根据自升式平台桩土作用中地基承载力分析成果,利用非线性弹簧单元模拟地基对于桩靴的竖向反力,建立精确反映桩土非线性作用的桩基模型。(3)对风暴自存工况下自升式平台进行结构强度评估。分析并确定平台所受各种载荷,将载荷按不同的作用方式进行加载;应用本文建立的计算模型,考虑桩土非线性作用,分别对风暴自存工况下自升式平台桩腿及桩靴结构强度、桩靴承载能力、锁紧系统承载能力、预压载性能及抗倾稳性能进行评估,评估结果为满足安全要求;通过对平台进行全面的强度评估,获得了自升式平台结构静力响应特点,明确了桩腿及桩靴应力分布情况及最大应力位置,得到了自升式平台抵抗极限环境载荷的总体性能。

非饱和土—结构接触面弹塑性模型及数值实现

这是一篇关于非饱和土-结构,接触面模型,弹塑性分析,有限元法,无厚度单元,薄层单元的论文, 主要内容为土与结构的相互作用广泛存在于土木、水利和交通等基础建设领域中,如桩-土、挡土墙-墙后填土、土石坝-地基土及隧道衬砌-围岩的相互作用问题等,对该问题的研究一直属于岩土工程的重要内容。解决该问题的关键是建立两种材料接触界面的力学模型,以合理地描述土与结构相互作用的力学行为。然而,目前的接触面模型大都是针对饱和土/干土-结构界面而建立的,对于非饱和土与结构的相互作用问题并不适用。因此,本文首先采用净法向应力和吸力为应力状态变量,基于状态相关概念和临界状态理论建立了非饱和土-结构接触面的弹塑性模型;之后,通过开展黄土-混凝土剪切试验与已有砂土-结构剪切试验对模型的适用性进行验证,同时将本文模型与已有非饱和接触面模型进行了对比分析;最后,基于无厚度单元和薄层单元法开发了本文模型的有限元计算程序,并对两种数值实现方法的有效性、优缺点和适用范围进行了分析与探讨。本文主要取得以下成果:(1)提出了一种描述非饱和土-结构接触面力学行为的弹塑性模型。模型考虑了吸力对弹性刚度矩阵以及屈服函数、硬化定律和流动法则等塑性要素的影响,能够描述不同初始孔隙比、吸力、应力水平下接触面的力学特征,如应变硬化/软化、剪缩/剪胀等。模型计算结果与黄土-混凝土界面及砂土-结构界面剪切试验结果的一致性表明,本文模型在不同吸力、初始条件和边界条件下均具有良好的适用性。(2)与已有净应力模型相比,本文模型能考虑净法向应力对接触面法向变形的影响,能更好地描述不同吸力下接触面的相变特征,且能反映初始剪切阶段剪应力的非线性增长趋势;与已有的有效应力模型相比,本文采用净法向应力和吸力建立模型时概念更加清晰,计算的峰值抗剪强度、临界应力等更接近实测值,且能反映峰值抗剪强度对应剪切位移随吸力减小的趋势,说明该模型能更好地考虑吸力对接触面峰值强度、临界状态和硬化特征的影响。(3)基于有限单元法中常用的无厚度单元和薄层单元开发了本文接触面模型的算法程序,开展了摩擦数值试验和单元剪切数值试验,将数值试验结果与本文模型的理论计算结果进行对比分析,检验了两种数值实现方法的正确性和可靠性。(4)基于本文模型的无厚度单元法及薄层单元法计算程序,进一步开展了经典的滑块数值试验来模拟土-结构剪切试验过程,通过比较两种方法的计算结果对两者优缺点及适用范围进行了讨论。结果表明,薄层单元法较无厚度单元法具有明显优势:一是计算的接触面应力较为均匀,数值计算结果与理论计算结果高度一致,而采用无厚度单元法计算时接触面两端出现了明显的应力集中,导致计算结果有所偏差;二是无厚度单元法仅在常法压边界条件下是适用的,而薄层单元法因能模拟法向接触行为而适用于所有的边界条件(常法压、常刚度和常体积)。

颈椎前路椎体次全切除术融合器的拓扑优化设计与生物力学分析

这是一篇关于颈椎前路椎体次全切除减压融合术,ACCF,融合器,拓扑优化,生物力学,有限元法的论文, 主要内容为目的:颈椎前路椎体次全切除减压融合内固定术(ACCF)是治疗脊髓型颈椎病的常用术式,术中所用传统融合器为钛网,钛网使用后可获得良好的稳定性和融合率,同时也带来了下沉这一严重的术后并发症。钛网的下沉和应力屏蔽效应及其与终板间的点状接触有关。本研究利用拓扑优化技术设计了新的个性化ACCF融合器,以改善应力屏蔽效应与点状接触问题;同时利用有限元法对比了新融合器与钛网,以验证新融合器的生物力学性能是否达到该目的。方法:根据一名19岁健康男性志愿者的CT数据重建了C3-C7的完整三维模型。椎体为弹性模量经CT值计算的非均质模型,椎间盘为Mooney-Rivlin超弹性模型,韧带为非线性弹簧单元。将C7下表面设置为XYZ三个方向上的完全约束,在C3上表面施加73.6N的预压力和六个不同方向1Nm的力矩,进行完整模型的有限元分析。通过分析前屈、后伸、左右轴向旋转、左右侧弯六种工况下各节段的活动度,对其进行有效性验证。切割C5椎体,去除C4/5、C5/6节段的前纵韧带、后纵韧带和椎间盘,装配钛板、钛网和螺钉构建传统ACCF模型。将ACCF模型中的钛网替换为同尺寸圆柱形环,通过布尔逻辑运算等操作使该圆柱形环两端与终板相贴合。在Hypermesh中进行拓扑优化,优化目标为六个工况下的加权柔度最小化。调整材料密度以增减保留的体积,保留单元密度较高的区域为实体钛合金,将其他区域改为孔隙率为30%的多孔结构。对新融合器的ACCF模型进行有限元分析,与钛网模型相对比。结果:优化后的融合器峰值应力较钛网降低了68.7%-85.3%,且应力分布更加均匀,降低了其断裂的风险;平均应力降低了78.9%,新融合器上的应力减少,说明应力屏蔽效应有所减轻。在与新融合器接触的椎体终板上,峰值应力有所降低,而平均应力增加,在下位椎体的上终板上更为明显。C4下终板上,新融合器模型的峰值应力降低了22.2%,平均应力增加了14.6%;C6上终板上,新融合器模型的峰值应力降低了54.2%,平均应力增加了43.6%,从另一方面说明了应力屏蔽效应有所减轻。从终板应力云图中可知,新融合器与终板改点接触为面接触,进一步减小了下沉的风险。结论:本研究通过拓扑优化技术设计了新的ACCF融合器,并通过有限元法将其与传统钛网进行生物力学对比。新融合器减轻了应力屏蔽效应,且改变钛网与椎体间的点接触为面接触,从而降低了下沉风险。

海鲜菇采摘的系统设计与仿真关键技术研究

这是一篇关于海鲜菇,采摘系统,PDPS仿真,力矩分析,有限元法的论文, 主要内容为在目前的海鲜菇种植环境中,采用多层菇床架进行人工采摘。然而,这种传统的采摘方式存在效率低下、劳动强度大和高用工成本等问题,制约了海鲜菇产业的规模化发展。因此,迫切需要开发一种智能采摘系统,以满足工厂化海鲜菇种植的需求。本研究在武汉农业科学院创新项目的背景下,面向工业化生产下的袋栽海鲜菇,设计一套海鲜菇采摘系统并进行仿真和试验研究。论文研究的主要内容如下:(1)海鲜菇采摘系统整体方案设计。介绍了袋栽海鲜菇标准生产流程,针对项目需求,设置本文研究背景、设计要求、设计原则。首先确定了完整体采摘方案,采用机器人采摘系统作为基础进行设计方案;再提出了几种海鲜菇摘取方案,通过比对确定最终海鲜菇摘取方案;并参考人工切根的方式,设计切根方案。(2)海鲜菇基础力学性能试验。首先进行袋栽海鲜菇的拉拔试验,此试验主要使用数字推拉力计,探究袋栽海鲜菇使用何种方式摘取海鲜菇最佳,获得海鲜菇不同夹取位置的不同方式下的拉拔力参数。然后进行单根海鲜菇菌杆的力学特性试验。单根海鲜菇菌杆的力学特性是后续设计机构、仿真研究的重要参数;故对单根海鲜菇菌杆使用质构仪器械,并制定试验方法,进行挤压、剪切、拉伸试验。通过对海鲜菇不同位置进行试验,得到单根海鲜菇不同位置范围的力学特性。所得结果对袋栽海鲜菇智能化采摘时的采摘位置、切根机构计算选型以及后续仿真研究提供了相关依据。(3)海鲜菇采摘系统机械机构设计和控制系统设计。本文选取埃夫特采摘机器人作为设计基础,确定采摘工位。摘取机构对海鲜菇采摘而言,是很重要的部分。根据前文设计的方案,选用平移电动夹具作为动力装置,夹具前端内附柔软材料夹取海鲜菇,防止海鲜菇损伤。海鲜菇成熟菌杆的价值最高,还需对其切根分拣。根据人工切根的方式和技巧,本文设计海鲜菇切根机构,可以完整切除海鲜菇根部。并对整个采摘系统中的关键零部件使用Workbench进行静力学校核。基于机器人C10控制系统,开发了海鲜菇智能化采摘控制系统,可以实现多个设备之间互相配合,实现设计的采摘流程。(4)海鲜菇采摘机器人的运动学和动力学分析。运动学分析使用D-H法建立机器人的运动学方程,计算机器人的位姿转换矩阵和推导逆运动学方程。这些分析结果验证了机器人的正逆解准确性,为机器人的设计和控制提供了基础。使用PDPS软件进行运动学仿真分析,研究机器人采摘路径的可行性、干涉性、合理性,并对部分路径进行优化。动力学分析采用拉格朗日方程建立海鲜菇采摘机器人的动力学模型,并推导出各关节的理论驱动力矩表达式。通过ADAMS软件,我们可以对机械臂在关键运动过程中各个关节的驱动力矩进行分析,从而有效地优化采摘路径,提高机械臂的性能,并有效降低其运动变化带来的不确定性。(5)研制海鲜菇采摘系统并进行采摘试验。为验证本研究设计结果的可行性以及项目要求,搭建海鲜菇采摘系统进行采摘试验,按照设计的采摘流程,根据现场情况调试机器人程序。将最小夹紧距离和夹具距离根部位置作为试验因素,海鲜菇摘取成功率、完整切根率、平均破损率以及平均切根率作为试验指标。根据试验结果,可以获得最佳采摘方式。

新型升降机结构分析与振动研究

这是一篇关于新型升降机,有限元法,模态分析,动态响应,减振的论文, 主要内容为随着旧楼改造项目的增加,别墅地产企业的兴起,以及人们对便利生活的追求,升降设备变得越来越重要。目前,传统的升降设备存在着使用范围受限、可靠性能差、运行维护成本高、造价高、土建要求高等各类问题。针对这些问题,本文以某企业项目为依托,提出开发一新型家用升降机并作为研究对象,论文具体研究工作如下:(1)研究传统电梯及升降机整体布局的特点和土建需要的安装空间,在尽可能提高空间利用率及缩小所需井道空间的前提下,设计一新型家用升降机,最终实现无底坑、无机房设计的合理布局。(2)通过Solid-Works对升降机零、部件进行三维建模,保证复杂零件的准确性和通用性,使样机建模简便、快速、准确,为升降机升级改造奠定基础。并完成干涉检查,保证各零、部件之间的装配尺寸精确合理,经装配得整机模型。最终经合理装配布置,设计实现了新型升降机的手动释放和安全落地功能。(3)对升降机的关键系统进行理论计算并完成静态力学分析,在保证升降机结构可靠、运行稳定的前提下,生产试制样机,并为之后的动态性能分析做基础(如对轿厢T型导轨的分析,保证其弯曲程度在标准规范范围之内,否则引起强烈振动)。(4)建立升降机动力学分析模型,对升降机轿厢框架进行动态分析,将前六阶固有频率与激振频率对比,并计算轿厢的运行速度,使其运行速度避开共振区间;对整机模型进行动态仿真,完成随轿厢载荷和位置变化的模态分析,得到模态振型及其随工况变化的关系,并判断其是否处在人体对频率的敏感范围之内;对升降机轿厢T型导轨在不同的工况下施加正弦、阶跃载荷,完成谐响应及瞬态分析,得到轿厢水平方向的振动加速度、位移等相应曲线,将其幅值与标准技术规范对比,判断是否超出规定范围;结合动态仿真结果,提出轿厢减振的措施,采用改换滚动导靴,加装弹簧减震器等优化结构的方式,并再次完成动态仿真,分析结果表明振动加速度等幅值显著降低,验证了减振措施的合理性。

侧装式垃圾车自动抓取机械手设计与研究

这是一篇关于垃圾收运,机械手方案设计,结构设计,建模分析,有限元法的论文, 主要内容为随着社会水平的不断进步,大量人口涌入城市,这导致了城市垃圾收运压力逐年上升。为了保护城市的环境卫生以及促进城市的发展,需要对这些垃圾进行有序的收集与高效的处理。当前,国外通常采用半自动化垃圾车,完成垃圾的自动抓取与分类。而国内的垃圾处理仍然以人工为主,面临着效率低下、自动化水平不高、人力投入过多等难题。为了解决这一难题,亟需开展垃圾智能化收集系统的研究,以实现垃圾的自主倾倒,从而完成垃圾收集工作。为了满足以上要求,需对机械手臂的强度和刚度进行改进。因此,本课题通过参数设计以及强度和刚度分析,对机械手的性能进行系统的验证,以确机械手的可靠性和稳定性,在完成控制系统的设计的同时对垃圾车机械手样机进行了整机装配倾倒实验,验证设计的合理性。本文首先设计机械手的整体方案,对垃圾车机械手及其关键零部件进行建模,并完成夹爪的力学反馈设计、各零部件的强度校核等工作。然后,利用Workbench软件,建立了一个有限元模型,以研究侧装垃圾车挺举式机械手在不同工况下的应力分布特征。经过有限元分析,可以准确得出抱起、提升和倾倒等典型工况下的应力分布,从而有效地防止样机因应力集中而导致的故障。其次,对机械手运动学和动力学进行深入分析。通过Adams技术,建立虚拟样机模型,并分别对运动参数及力参数进行设置并得到仿真分析数据并对仿真的数据进行了分析和研究,实现机械手的精准控制。同时,结合多种典型的工况,可以实现机械手的自动抓取垃圾桶的功能。最后,通过对机械手的受力情况的分析,评估其静态强度和刚度。通过对侧装式垃圾车的机械手有限元分析与动力学分析,所设计关键零部件具有良好的性能。通过分析机械手的运动轨迹和关键零部件受力情况,并结合有限元分析,确定了机械手受力的集中点,从而实现了对机械手的有效设计和研究。由机械手的运动过程及工作原理进行了垃圾车机械手的控制系统的设计,采用PLC控制各路液压缸伸出的距离,并进行了硬件设计和软件设计,采用触摸屏作为上位机精确控制机械手的运动。根据垃圾车机械手整机的倾倒实验,验证了运动学仿真中出现的冲击的原因,得出所设计的样机收运完成时间小于36s,收运成功率为95.24%,同时当垃圾桶重量在15～150kg之间,机械手的设计夹取力为1800～2100N,均可完成预定收运流程符合预期设计指标,满足各个工况下的不同的使用要求。

非饱和土—结构接触面弹塑性模型及数值实现

这是一篇关于非饱和土-结构,接触面模型,弹塑性分析,有限元法,无厚度单元,薄层单元的论文, 主要内容为土与结构的相互作用广泛存在于土木、水利和交通等基础建设领域中,如桩-土、挡土墙-墙后填土、土石坝-地基土及隧道衬砌-围岩的相互作用问题等,对该问题的研究一直属于岩土工程的重要内容。解决该问题的关键是建立两种材料接触界面的力学模型,以合理地描述土与结构相互作用的力学行为。然而,目前的接触面模型大都是针对饱和土/干土-结构界面而建立的,对于非饱和土与结构的相互作用问题并不适用。因此,本文首先采用净法向应力和吸力为应力状态变量,基于状态相关概念和临界状态理论建立了非饱和土-结构接触面的弹塑性模型;之后,通过开展黄土-混凝土剪切试验与已有砂土-结构剪切试验对模型的适用性进行验证,同时将本文模型与已有非饱和接触面模型进行了对比分析;最后,基于无厚度单元和薄层单元法开发了本文模型的有限元计算程序,并对两种数值实现方法的有效性、优缺点和适用范围进行了分析与探讨。本文主要取得以下成果:(1)提出了一种描述非饱和土-结构接触面力学行为的弹塑性模型。模型考虑了吸力对弹性刚度矩阵以及屈服函数、硬化定律和流动法则等塑性要素的影响,能够描述不同初始孔隙比、吸力、应力水平下接触面的力学特征,如应变硬化/软化、剪缩/剪胀等。模型计算结果与黄土-混凝土界面及砂土-结构界面剪切试验结果的一致性表明,本文模型在不同吸力、初始条件和边界条件下均具有良好的适用性。(2)与已有净应力模型相比,本文模型能考虑净法向应力对接触面法向变形的影响,能更好地描述不同吸力下接触面的相变特征,且能反映初始剪切阶段剪应力的非线性增长趋势;与已有的有效应力模型相比,本文采用净法向应力和吸力建立模型时概念更加清晰,计算的峰值抗剪强度、临界应力等更接近实测值,且能反映峰值抗剪强度对应剪切位移随吸力减小的趋势,说明该模型能更好地考虑吸力对接触面峰值强度、临界状态和硬化特征的影响。(3)基于有限单元法中常用的无厚度单元和薄层单元开发了本文接触面模型的算法程序,开展了摩擦数值试验和单元剪切数值试验,将数值试验结果与本文模型的理论计算结果进行对比分析,检验了两种数值实现方法的正确性和可靠性。(4)基于本文模型的无厚度单元法及薄层单元法计算程序,进一步开展了经典的滑块数值试验来模拟土-结构剪切试验过程,通过比较两种方法的计算结果对两者优缺点及适用范围进行了讨论。结果表明,薄层单元法较无厚度单元法具有明显优势:一是计算的接触面应力较为均匀,数值计算结果与理论计算结果高度一致,而采用无厚度单元法计算时接触面两端出现了明显的应力集中,导致计算结果有所偏差;二是无厚度单元法仅在常法压边界条件下是适用的,而薄层单元法因能模拟法向接触行为而适用于所有的边界条件(常法压、常刚度和常体积)。

海鲜菇采摘的系统设计与仿真关键技术研究

这是一篇关于海鲜菇,采摘系统,PDPS仿真,力矩分析,有限元法的论文, 主要内容为在目前的海鲜菇种植环境中,采用多层菇床架进行人工采摘。然而,这种传统的采摘方式存在效率低下、劳动强度大和高用工成本等问题,制约了海鲜菇产业的规模化发展。因此,迫切需要开发一种智能采摘系统,以满足工厂化海鲜菇种植的需求。本研究在武汉农业科学院创新项目的背景下,面向工业化生产下的袋栽海鲜菇,设计一套海鲜菇采摘系统并进行仿真和试验研究。论文研究的主要内容如下:(1)海鲜菇采摘系统整体方案设计。介绍了袋栽海鲜菇标准生产流程,针对项目需求,设置本文研究背景、设计要求、设计原则。首先确定了完整体采摘方案,采用机器人采摘系统作为基础进行设计方案;再提出了几种海鲜菇摘取方案,通过比对确定最终海鲜菇摘取方案;并参考人工切根的方式,设计切根方案。(2)海鲜菇基础力学性能试验。首先进行袋栽海鲜菇的拉拔试验,此试验主要使用数字推拉力计,探究袋栽海鲜菇使用何种方式摘取海鲜菇最佳,获得海鲜菇不同夹取位置的不同方式下的拉拔力参数。然后进行单根海鲜菇菌杆的力学特性试验。单根海鲜菇菌杆的力学特性是后续设计机构、仿真研究的重要参数;故对单根海鲜菇菌杆使用质构仪器械,并制定试验方法,进行挤压、剪切、拉伸试验。通过对海鲜菇不同位置进行试验,得到单根海鲜菇不同位置范围的力学特性。所得结果对袋栽海鲜菇智能化采摘时的采摘位置、切根机构计算选型以及后续仿真研究提供了相关依据。(3)海鲜菇采摘系统机械机构设计和控制系统设计。本文选取埃夫特采摘机器人作为设计基础,确定采摘工位。摘取机构对海鲜菇采摘而言,是很重要的部分。根据前文设计的方案,选用平移电动夹具作为动力装置,夹具前端内附柔软材料夹取海鲜菇,防止海鲜菇损伤。海鲜菇成熟菌杆的价值最高,还需对其切根分拣。根据人工切根的方式和技巧,本文设计海鲜菇切根机构,可以完整切除海鲜菇根部。并对整个采摘系统中的关键零部件使用Workbench进行静力学校核。基于机器人C10控制系统,开发了海鲜菇智能化采摘控制系统,可以实现多个设备之间互相配合,实现设计的采摘流程。(4)海鲜菇采摘机器人的运动学和动力学分析。运动学分析使用D-H法建立机器人的运动学方程,计算机器人的位姿转换矩阵和推导逆运动学方程。这些分析结果验证了机器人的正逆解准确性,为机器人的设计和控制提供了基础。使用PDPS软件进行运动学仿真分析,研究机器人采摘路径的可行性、干涉性、合理性,并对部分路径进行优化。动力学分析采用拉格朗日方程建立海鲜菇采摘机器人的动力学模型,并推导出各关节的理论驱动力矩表达式。通过ADAMS软件,我们可以对机械臂在关键运动过程中各个关节的驱动力矩进行分析,从而有效地优化采摘路径,提高机械臂的性能,并有效降低其运动变化带来的不确定性。(5)研制海鲜菇采摘系统并进行采摘试验。为验证本研究设计结果的可行性以及项目要求,搭建海鲜菇采摘系统进行采摘试验,按照设计的采摘流程,根据现场情况调试机器人程序。将最小夹紧距离和夹具距离根部位置作为试验因素,海鲜菇摘取成功率、完整切根率、平均破损率以及平均切根率作为试验指标。根据试验结果,可以获得最佳采摘方式。