本文關鍵詞：植物工廠栽培板搬運物流系統(tǒng)的設計及試驗

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【摘要】：近年來,植物工廠在果蔬生產方面,逐步實現(xiàn)了從播種、育苗到移栽、收獲等生產過程的自動化。由于植物工廠采用多層栽培架進行果蔬的培育,工作過程中工作人員難以進行高層栽培架上果蔬的移栽和收獲�，F(xiàn)有國內外開發(fā)的用于在這方面果蔬移栽收獲裝置,存在空間操作范圍較小,而且機構龐大,定位靈活性較差等問題。本課題以江蘇大學植物工廠為背景,對栽培板搬運物流系統(tǒng)進行了設計和試驗研究。先根據(jù)作業(yè)要求對栽培板搬運物流系統(tǒng)進行總體設計,對系統(tǒng)的各個執(zhí)行部件進行流水化的作業(yè)布局。根據(jù)工作任務分析物流系統(tǒng)在移栽和收獲過程中的工序流程,基于時間最短原則,對栽培板輸送路徑進行規(guī)劃。提出了一種空間3坐標定位系統(tǒng),然后結合系統(tǒng)的結構組成和工作原理,將控制系統(tǒng)分成搬運機構和輸送機構,進行模塊化的軟硬件設計,并通過各部件間相互協(xié)調運作,實現(xiàn)栽培板的搬運和輸送。最后進行了搬運機構的定位精度試驗、機械手不同高度和載荷以及穩(wěn)定性相關測試試驗研究。主要研究內容如下:(1)基于栽培板輸送和搬運作業(yè)要求,對執(zhí)行機構進行流水化的作業(yè)布局。提出了一種帶吊環(huán)的定制泡沫板,對機械手結構、導軌和輸送帶裝置方案進行設計,同時對機械手升降機構進行運動學分析。利用瞬心法求解絲桿進給速度與剪叉升降機構運動速度之間的關系,并對末端執(zhí)行器提取和放置栽培板運動路徑進行設計。根據(jù)作業(yè)對象,分析機構工作過程中的載荷情況,驗證搬運機構的可行性并對機械手升降結構進行穩(wěn)定性優(yōu)化。(2)基于植物工廠的流水化的作業(yè)布局,在分析控制內容和目標的基礎上對控制系統(tǒng)總體結構進行設計。運用單工序時間最短原則,對栽培板輸送路徑進行了規(guī)劃。對控制單元進行了選型,并將執(zhí)行部件分成搬運機構和輸送機構兩個模塊,對各模塊進行電路設計和程序設計。采用位移傳感器對導軌、機械手進行空間直角坐標系定位,通過脈沖反饋實時比較,確定搬運機構在各方向的運動。分析栽培板輸送的各個工序流程,對搬運機構和輸送機構進行程序設計,運用組態(tài)王對系統(tǒng)進行了監(jiān)控組態(tài)。(3)試驗驗證。在符合設計要求的情況下,建立栽培板搬運輸送作業(yè)試驗平臺,對機構定位誤差進行試驗驗證。首先對影響試驗結果的主次因素進行分析。對導軌速度和機械手脈沖周期進行單因素試驗,結果表明:兩者在提高速度的情況下定位誤差都有相應增加,且表現(xiàn)較為顯著,并且導軌速度必須控制在0.3m/s以內。為滿足定位誤差要求,進行了雙因素均勻試驗,對運動參數(shù)進行優(yōu)選。導軌速度達到0.3m/s時,平均定位誤差超過10mm,最大偏差達到13.4mm,機械手定位誤差超過允許值。通過試驗將導軌速度控制在0.2m/s,脈沖周期300ms時,平均定位誤差9.74mm,因素水平控制在以上范圍內的符合定位誤差要求的試驗次數(shù)達到91.7%,符合設計的可行性要求。在此基礎上進行機械手不同高度、載荷的定位精度試驗以及對機械手穩(wěn)定時間進行了測試,發(fā)現(xiàn)機械手機構搬運過程存在擺動等問題,穩(wěn)定時間較長,對搬運機構存在問題進行分析,對機械手升降機構以及試驗對象參數(shù)提出了改進方案。
【關鍵詞】：植物工廠 機械手 栽培板 控制系統(tǒng) 搬運 試驗
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S22
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 設施農業(yè)生產裝備國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 栽培板搬運物流系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文主要研究目的及主要內容17-19
• 1.3.1 本文主要研究目的17
• 1.3.2 本文主要研究內容17-19
• 第2章 搬運物流系統(tǒng)執(zhí)行機構設計19-35
• 2.1 栽培板搬運物流系統(tǒng)總體方案設計19-21
• 2.2 導軌裝置設計21-23
• 2.3 機械手設計及分析23-32
• 2.3.1 升降機構結構設計及分析24-28
• 2.3.2 動力機構設計及分析28-30
• 2.3.3 末端執(zhí)行機構設計30-32
• 2.4 輸送帶裝置設計32-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第3章 栽培板搬運物流系統(tǒng)控制模塊設計35-64
• 3.1 系統(tǒng)控制模塊總體方案設計35-45
• 3.1.1 系統(tǒng)空間坐標與定位系統(tǒng)35-36
• 3.1.2 栽培板輸送路線規(guī)劃36-38
• 3.1.3 系統(tǒng)作業(yè)模式38-39
• 3.1.4 控制器選擇39-40
• 3.1.5 控制單元選型40-42
• 3.1.6 控制模塊結構及I/O分配42-45
• 3.2 搬運機構控制模塊設計45-52
• 3.2.1 搬運機構控制方案45-46
• 3.2.2 硬件設計46-50
• 3.2.3 程序設計50-52
• 3.3 輸送機構控制模塊設計52-55
• 3.3.1 輸送機構控制方案52-53
• 3.3.2 硬件設計53-54
• 3.3.3 程序設計54-55
• 3.4 系統(tǒng)軟件設計55-62
• 3.4.1 總體運動協(xié)調控制55-56
• 3.4.2 故障報警控制56-57
• 3.4.3 PLC的通信及網絡設計57-61
• 3.4.4 操作界面設計61-62
• 3.5 本章小結62-64
• 第4章 試驗研究64-74
• 4.1 搬運機構定位精度試驗65-69
• 4.1.1 試驗設計及步驟65-67
• 4.1.2 試驗數(shù)據(jù)分析67-69
• 4.2 機械手不同高度定位試驗69-72
• 4.2.1 試驗設計及步驟69-70
• 4.2.2 試驗數(shù)據(jù)分析70-72
• 4.3 搬運機構穩(wěn)定時間測試72-73
• 4.3.1 試驗設計及步驟72
• 4.3.2 試驗數(shù)據(jù)分析72-73
• 4.4 本章小結73-74
• 第5章 總結與展望74-76
• 5.1 總結74-75
• 5.2 展望75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 已取得科研成果及參加科研課題81

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1 ;日本推出“植物工廠”[J];新疆農墾科技;2003年06期

2 楊其長,張成波;植物工廠系列談(一)——植物工廠定義與分類[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年05期

3 楊其長,張成波;植物工廠系列談(二)——植物工廠研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年06期

4 楊其長,張成波;植物工廠系列談(六)——植物工廠主要設備與特征[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年10期

5 楊其長,張成波;植物工廠系列談(七)——植物工廠光照和溫度調控[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年11期

6 楊其長;張成波;;植物工廠系列談(八)——植物工廠濕度與氣體調控[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年12期

7 ;國內第一本植物工廠專著——《植物工廠概論》正式出版發(fā)行[J];農村實用工程技術(溫室園藝);2005年03期

8 楊其長;張成波;;植物工廠系列談(九)——植物工廠實例[J];農業(yè)工程技術(溫室園藝);2006年01期

9 楊其長;張成波;;植物工廠系列談(十)——高新技術在植物工廠中的應用[J];農業(yè)工程技術(溫室園藝);2006年02期

10 ;國內首家生產型植物工廠在長春建成[J];農業(yè)工程技術(溫室園藝);2009年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張成波;楊其長;;植物工廠研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A];2004年中國設施園藝學會學術年會文集[C];2004年

2 張曉文;蔡福棟;程存仁;劉文璽;周雪青;王影;;植物工廠關鍵技術與裝備的開發(fā)與應用[A];中國農業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

3 楊羅定;;漫談高效節(jié)能光源在植物工廠里的應用和實踐[A];中國照明論壇——綠色照明與低碳技術科技研討會專題報告文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;植物工廠帶來的啟示[N];浙江日報;2002年

2 劉霞;日本植物工廠生產無污染蔬菜[N];科技日報;2009年

3 記者 華義;日本植物工廠批量生產蔬菜[N];新華每日電訊;2009年

4 張超;探訪中國首家植物工廠[N];北京日報;2009年

5 本報記者 張超;植物工廠長啥樣？[N];科技日報;2009年

6 粘新;國內首個智能型植物工廠研制成功[N];中國食品報;2009年

7 本報記者 李鵬　實習記者 李荔;北京“植物工廠”：驚人蔬菜帝國[N];北京科技報;2009年

8 李鵬　李荔;北京“植物工廠”：驚人的蔬菜王國[N];中國消費者報;2009年

9 蔣建科;數(shù)字植物工廠正向我們走來[N];中國技術市場報;2010年

10 本報記者 馬愛平;植物工廠：沒有土 不靠天[N];科技日報;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周曼麗;植物工廠環(huán)境控制系統(tǒng)的設計[D];江蘇科技大學;2012年

2 王君;人工光植物工廠風機和空調協(xié)同降溫節(jié)能研究[D];中國農業(yè)科學院;2013年

3 王冠;基于嵌入式的植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];天津理工大學;2015年

4 辛敏;引進室外冷源的植物工廠零濃度差CO_2施肥系統(tǒng)[D];中國農業(yè)科學院;2015年

5 馬超;五常井田植物工廠布局設計與仿真研究[D];東北農業(yè)大學;2015年

6 周亞波;植物工廠栽培板搬運物流系統(tǒng)的設計及試驗[D];江蘇大學;2016年

7 劉水麗;人工光源在閉鎖式植物工廠中的應用研究[D];中國農業(yè)科學院;2007年

8 張野夫;植物工廠營養(yǎng)液多參數(shù)在線檢測與同步傳輸終端[D];西北農林科技大學;2014年

9 黃思杰;植物工廠條件下不同基質對番茄產量和品質的影響[D];南京農業(yè)大學;2013年

10 酈軻;城市植物工廠幕墻設備及系統(tǒng)設計[D];浙江大學;2014年

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本文編號：984852