橡膠作為工業(yè)設(shè)備和生活用品的制造原料,在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起著舉足輕重的作用。當(dāng)前仍以勞動(dòng)密集型為主的傳統(tǒng)割膠已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了我國(guó)橡膠種植業(yè)的發(fā)展,膠園生產(chǎn)作業(yè)的機(jī)械化、智能化將是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文根據(jù)橡膠樹割膠要求,設(shè)計(jì)了一種基于六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的橡膠樹割膠機(jī)器人,并對(duì)機(jī)器人基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:提出一種由兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（2SPU+U）和四自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)（RRRR）構(gòu)成的新型六自由度混聯(lián)割膠機(jī)器人,該機(jī)器人通過(guò)布置在末端執(zhí)行器水平方向和豎直方向的兩個(gè)接觸式傳感器的實(shí)時(shí)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)橡膠樹割膠痕跡的仿形。通過(guò)等效法將混聯(lián)割膠機(jī)器人等效為6R串聯(lián)機(jī)構(gòu),利用D-H法對(duì)等效后的6R串聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解分析,并推導(dǎo)了其速度和加速度表達(dá)式。同時(shí)對(duì)兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（2SPU+U）進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解計(jì)算,推導(dǎo)了其速度和加速度表達(dá)式。通過(guò)Matlab驗(yàn)證了等效后的6R串聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解的正確性。根據(jù)等效后的6R串聯(lián)機(jī)構(gòu)和兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解求出了割膠機(jī)器人六個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)變量,為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制奠定了理論基礎(chǔ)。利用極限邊界搜索法分別對(duì)兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（2SP... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

1900-2010年全球天然橄膠產(chǎn)盆圖

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文?第一章緒論??第一章緒論??１．１研究背景和意義??橡膠作為工業(yè)設(shè)備和生活用品的制造原料，在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和日常生活中起著舉足輕??重的作用，是世界經(jīng)濟(jì)車輪前進(jìn)動(dòng)力之一，也是許多國(guó)家的重要經(jīng)濟(jì)支柱｜｜］。??據(jù)統(tǒng)計(jì)，完全或部分使用橡膠制成的物品有７萬(wàn)多種，如果數(shù)量?jī)?chǔ)備不足，一旦有突發(fā)狀況??發(fā)生，將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果，因此，國(guó)家的健康有序發(fā)展需要一定數(shù)量橡膠儲(chǔ)備。圖１－１為??１９００－２０１０年全球橡膠產(chǎn)量變化圖，圖１－２為１９８５－２０１５年全球天然橡膠消費(fèi)量變化圖ｌｕ，從這兩??張圖中可以看出橡膠不論產(chǎn)量還是銷量都是急劇增加，而我國(guó)每年橡膠消耗占據(jù)世界首位｜２１。??橡膠有天然橡膠和合成橡膠之分，合成橡膠種類很多，常見(jiàn)的有順丁橡膠、丁苯??橡膠等。天然橡膠是產(chǎn)膠植物自動(dòng)產(chǎn)生的一種具有絕緣性和彈性的聚異戊二烯有機(jī)高??分子化合物，天然橡膠主要產(chǎn)自橡膠樹。??１?２００１

１．２橡膠樹割膠原理??橡膠樹樹皮由粗皮、砂皮外層、砂皮內(nèi)層、黃皮、水囊皮、形成層、射線和乳管等構(gòu)成，如??圖１－３所示。產(chǎn)膠地方為橡膠樹樹皮中的乳管，乳管是以橡膠樹樹干中心軸為圓心且呈同心環(huán)狀??排列的細(xì)小管束，同列乳管交叉成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，互相連通，如圖１－４所示，當(dāng)用刀具把乳管割斷時(shí)，??膠乳就會(huì)從乳管流出。??嘯圓??圖１－３橡膠樹樹皮構(gòu)成?圖１－４橡膠樹乳管網(wǎng)狀連接圖??：編■??（ａ）?（ｂ）??圖１－５橡膠樹收膠示意圖??橡膠樹通過(guò)割膠而獲取天然橡膠，如圖卜５所示，割膠是一項(xiàng)技術(shù)性要求較高的操作，目世界各國(guó)多采用人工手持割膠工具進(jìn)行割膠，傳統(tǒng)割膠工具有拉刀（圖〗－６）、推刀（圖１－７）、磨??刀石（圖１－８）等［４］，其中常用的為拉刀和推刀。割膠時(shí)要求割線平滑、深度均勾、傷樹少、耗??皮少，割膠刀的好壞和割膠工熟練程度均會(huì)影響割膠效果。割線是指樹千上沿固定方向和形式切??割樹皮以獲取膠乳的地方，每棵樹割線數(shù)目不宜超過(guò)２條。割膠有陽(yáng)刀和陰刀之分，陽(yáng)刀為排膠??面在割線下方，陰刀為排膠面在割線上方。許多國(guó)家對(duì)割線長(zhǎng)度和割膠頻率進(jìn)行了研宂

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]五自由度混聯(lián)機(jī)器人優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 張東勝,許允斗,侯照偉,姚建濤,趙永生.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(24)
[2]6-PUS并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)模糊PID力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 樊銳,劉力軍,王丹,郭江真.  航空制造技術(shù). 2016(18)
[3]新型3T2R龍門式混聯(lián)機(jī)床動(dòng)力學(xué)模型[J]. 王書森,梅瑛,李瑞琴.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(15)
[4]新型四足步行機(jī)器人串并混聯(lián)腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 高建設(shè),李明祥,侯伯杰,王保糖.  光學(xué)精密工程. 2015(11)
[5]橡膠草的研究進(jìn)展[J]. 仇鍵,張繼川,羅世巧,�，F(xiàn)周,王鋒,張立群,劉實(shí)忠.  植物學(xué)報(bào). 2015(01)
[6]基于PLC控制的小型割膠機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 張慧,張燕.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(01)
[7]可調(diào)節(jié)式橡膠樹割膠機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 何焯亮,王濤,成滿平.  湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(17)
[8]一種共軸混聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 郭希娟,張濤,王玉鎮(zhèn),奚風(fēng)豐.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(11)
[9]世界天然橡膠產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及科技對(duì)其推動(dòng)力分析[J]. 祁棟靈,王秀全,張志揚(yáng),黃月球.  熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(01)
[10]基于多約束的機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃[J]. 張斌.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2011(21)

博士論文
[1]大型空間望遠(yuǎn)鏡次鏡精密調(diào)整機(jī)構(gòu)研究[D]. 于陽(yáng).中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016
[2]6R型串聯(lián)弧焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其控制研究[D]. 丁淵明.浙江大學(xué) 2009
[3]六自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化與軌跡跟蹤控制研究[D]. 劉松國(guó).浙江大學(xué) 2009
[4]開放式數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 游有鵬.南京航空航天大學(xué) 2002

碩士論文
[1]一種新型五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與研究[D]. 郭小寶.天津大學(xué) 2014
[2]一種五自由度混聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真[D]. 王燕偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真研究[D]. 王潤(rùn).天津大學(xué) 2012
[4]六自由度坦克駕駛模擬器設(shè)計(jì)優(yōu)化及其軌跡規(guī)劃[D]. 溫海營(yíng).大連理工大學(xué) 2011
[5]6自由度串聯(lián)機(jī)器人的分析與仿真[D]. 石磊.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2011
[6]工業(yè)機(jī)器人笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的研究[D]. 陳偉華.華南理工大學(xué) 2010
[7]基于五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的新型高速重載鋁錠堆垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D]. 尹艷君.蘭州理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：2976401