本文選題：扭矩 + 分離力　； 參考：《華中農業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：本課題的目的是設計和開發(fā)一種創(chuàng)新、實用和節(jié)能的方法,在成格狀的農場上收獲獼猴桃。成格狀農場種植日益增長的環(huán)境提供了利用樹木結構來設計機器的機會。成格狀的獼猴桃農場使水果在中間部分生長,為移動設備提供足夠的空間進行操縱。待收獲的海沃德品種獼猴桃之間也有足夠的間距,使得適當設計的設備可以獨立地接觸到水果。本文在理論和圖形上概述了這一優(yōu)勢,并提出了一種設計。在研究過程中設計出最有利的設計方案之前,首先對這些設計思路進行了探索,建立了與研究有關的數(shù)學關系,構建和分析了各種零件原型。該研究提出了半自動收割機的完整設計,但是本文討論的是整個裝備中兩個主要部分:采摘部分和包裝部分。在制定該機構時,得出以下重要結果。1.最終設計確定之前,提出了各種設計。一些設計由于太復雜,整個裝置太重了,需要太多的動力配合或不切實際而被拒絕。首先獼猴桃的物理特性進行了研究,在以前的研究中概述了設計的一些重要參數(shù),但在本研究中測量了其他必要的參數(shù),如莖長和莖直徑。最終開發(fā)了提供足夠切割扭矩的輕型機電端部執(zhí)行器。該設計采用了一種利用線性電磁致動剪刀切割水果莖稈的新穎方法,壓力傳感器觸發(fā)該運動,當壓力傳感器實際上“感覺到”水果在正確的位置時。確保設計可以徹底切斷獼猴桃的莖;需要建立數(shù)學關系以確定切割刀片的最小長度,放置驅動電磁閥的位置和切割位置。該設備是整體裝配設計的一部分。使用線性驅動電磁閥驅動的用于采摘水果的刀具概念似乎是非�？尚械�,因為它使用明顯較少的功率,從而允許設備由電池供電,從而增加機器的移動性。需要大約1.35Nm的切割扭矩來切斷上收海沃德品種獼猴桃的莖;如果直拉下來,獼猴桃的脫離力平均為13.5N,標準偏差為2.5N。該研究概述了從藤蔓切割果實的合適的激活壓力。這個激活壓力應該小于10N,否則在機器有機會切斷莖之前,果實可能會從樹上脫落。該設備的設計是使用PTC Creo完成的,并且在軟件平臺內進行了切割運動的模擬。切割部分3D模型打印出來了,并從中構建原型。可以進行的深入研究包括調查動量在果實切割中的作用以及葉片形狀的影響。2.因為獼猴桃表面成角度,用與之表面成十度的動量使其滾動。該角度似乎足以引起運動;然而,這種運動高度依賴于獼猴桃與表面之間的摩擦系數(shù)。仿真中使用的摩擦系數(shù)為0.42(水果和鋁表面之間的靜摩擦),其速度大于0.25m/s,適合于開發(fā)每秒可以放置一個獼猴桃的機器。然而,如果從枝干中快速連續(xù)地切割出一些獼猴桃,就會出現(xiàn)一個問題,因為它們會聚集在一起。構建的原型也顯示了選擇打開獼猴桃落入的孔的方法的問題。3.MATLAB,VREP API集成:雖然這項研究并不側重于軟件界面,但虛擬機器人實驗平臺(VREP)之間的MATLAB集成提供了從視覺傳感器和接近傳感器中觀察模擬傳感器輸出信息的能力,并能夠演示數(shù)據(jù)操縱可能。VREP提供了創(chuàng)建場景模擬水果排列方式、視覺傳感器范圍和接近傳感器范圍的能力。該軟件提供了一個改進傳感器融合的機會,然后可以在MATLAB中開發(fā)�？偟膩碚f,這樣可以更清楚地了解機器在實踐中的運行情況。本研究不研究傳感器信息的分析,而是說明傳感器如何集成在機器框架內。4.電源和控制:原型中使用的電源是兩節(jié),二節(jié)鋰離子電池;一個用于基部部分,一個用于每個末端執(zhí)行器。該電源足以在需要充電之前挑選至少3000個水果;這是根據(jù)原型中各部分的功耗計算的。從開發(fā)的原型開始,使用ARDUINO平臺實現(xiàn)并成功測試了控制莖干切割和引導獼猴桃放置的實際算法。該算法處理切割過程,并提供一些來自葉和枝藤的干擾抑制。這是因為要啟動的電池閥需要來自兩個單獨的力傳感器的兩個輸入,這兩個力傳感器被調諧以接受目標壓力作為激活壓力輸入。傳感器的物理位置也可以防止葉子或枝藤錯誤地觸發(fā)電池閥�？梢詫λ惴ㄟM行精細化,實現(xiàn)更平穩(wěn)的運算,但總體而言,本研究開發(fā)的控制系統(tǒng)是可行的。
[Abstract]:The purpose of this project is to design and develop an innovative , practical and energy - saving method for harvesting Kiwi fruit on a grid - shaped farm . The growing environment of the grown - up farm provides the opportunity to use tree structure to design the machine . The design of the machine is a part of the overall assembly design . In this study , it is necessary to establish a mathematical relationship to determine the minimum length of the cutting blade and to set the position and the cutting position of the drive solenoid valve . This study does not study the analysis of sensor information , but rather explains how the sensor is integrated within the machine frame .
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S225.93

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本文編號：2098923