【摘要】：隨著人們生活水平的不斷提高,人們對蔬菜需求和蔬菜的質(zhì)量也不斷提高,蔬菜的種植面積也不斷擴大。但由于低溫災(zāi)害、多蟲病害和連作障礙等問題嚴(yán)重影響蔬菜的產(chǎn)量。蔬菜嫁接技術(shù)是解決這些問題的一種最有效手段,而蔬菜嫁接機器人更是代替人手工嫁接的最有效途徑。本文以半自動蔬菜嫁接機為研究背景,以蔬菜幼苗為研究對象,針對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及市場需求,提出全自動蔬菜嫁接機功能要求,分析各行為動作,圍繞輸送、定位、夾持、搬運、切削、夾子頂出六類行為對全自動蔬菜嫁接機結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計,并對關(guān)鍵機構(gòu)進行仿真研究。研究的主要成果概括如下:根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料對蔬菜幼苗幾何尺寸、受力傷害進行分析,圍繞取苗、定位、夾持、搬運、切削、夾子頂出六類行為將嫁接機結(jié)構(gòu)劃分為自動上苗機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)切削機構(gòu)和自動送夾機構(gòu),自動上苗機構(gòu)細(xì)分為自動取苗機構(gòu)和搬運機構(gòu),對各機構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)進行研究完成對嫁接機整機結(jié)構(gòu)的設(shè)計,在SolidWorks軟件中建立起整機模型。采用西門子S7-200系列PLC選擇的CPU型號為CPU224晶體管型,步進電機選用 Kinco2S86Q-043B,氣缸選用 CM2YB20Rc-125-H7BWS,SMCCRBU2WU30-90S,SMCCRBU2WU30-180S,對控制電路設(shè)計,在STEP7-microwin32編程軟件中根據(jù)機械系統(tǒng)完成控制系統(tǒng)的設(shè)計,使能夠完成苗盤的運輸,砧木苗和穗木苗的取苗、供苗、定位、切削,夾子頂出對嫁接苗固定的模擬順序動作,理論嫁接速度能夠達(dá)到12棵/分鐘左右,即720棵/小時。以ADAMS軟件為平臺,通過將三維繪圖軟件SolidWorks建立的蔬菜自動嫁接機器人的自動取苗機構(gòu)的三維模型導(dǎo)入到ADAMS軟件ADAMS/View模塊中,結(jié)合本文各機構(gòu)的運動特點成功設(shè)計出ADAMS二自由度并聯(lián)機械手運動函數(shù),實現(xiàn)了機械手的運動學(xué)、動力學(xué)仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果,利用ADAMS/PostProcess模塊對機械手末端進行了軌跡分析、速度、加速度分析,由分析結(jié)果得知二自由度并聯(lián)機械手按照預(yù)定軌跡運行,進一步驗證了本機構(gòu)的合理性;并對各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動副進行了運動學(xué)和動力學(xué)計算,通過各實驗曲線分析并進一步對步進電機做出要求,并對頻繁動作受力較大的連桿進行了應(yīng)力、應(yīng)變分析,最終確定機械手設(shè)計符合要求。綜上所述,本課題的研究為實現(xiàn)嫁接過程的自動化、智能化提供了一系列理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持,解決了人工嫁接的效率低、勞動強度大等問題,對砧、穗木苗實現(xiàn)全自動嫁接具有一定的實際應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S223

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本文編號：2805740