高接低栽式差速变姿态行星轮系栽植机构设计与试验

针对目前旱地蔬菜钵苗移栽机大多适用于大株距(大于260 mm)移栽且投接苗与栽植位置作业高度差大、移栽性能不佳等问题,本文提出一种高接低栽式差速变姿态行星轮系栽植机构。根据中小株距蔬菜钵苗移栽农艺指导与机构设计要求,解析双行星架差速行星轮系栽植机构工作原理并建立其运动学理论模型;结合所提出优化目标构建目标函数,开发了基于Matlab GUI的栽植机构计算机辅助分析优化设计软件,通过人机交互方式获得1组较优的机构设计参数组合。通过三维建模与装配以及ADAMS软件虚拟仿真,初步验证了机构正确性与合理性。开展栽植机构物理样机试制与试验台架系统开发研究,通过空转试验测试,验证了栽植机构实际作业轨迹、姿态与虚拟仿真及理论设计的一致性;开展栽植机构接苗与栽植性能试验,试验结果表明,栽植机构在接苗与栽植各项试验指标均较为优秀,能够满足栽植机构预期设计要求与旱地移栽机械标准,验证了该机构的可行性与实用性。

基于温差发电的传感器自供电系统设计

设计了一种基于温差发电的传感器自供电系统,可收集通风管道内、外温差能量,为传感器监测系统供电。对温差发电片输出能量进行实验测试,可知单组温差发电片在温差为16℃时输出功率9.42 mW。采用3组温差发电片串联,可满足DHT11传感器模块22.7 mW用电需求。为实现升压转换以满足系统电压需求,设计基于LTC3108芯片能量管理电路,并利用LTspice软件进行仿真,结果表明:能量管理电路可稳定输出3.3 V电压。对自供电系统进行现场测试,当通风管道内、外温差为16℃,自供电系统输出总功率为28.16 mW。传感器模块可正常工作。系统采用模块化设计,可通过增加温差片提升供电能力,且输出稳定,广泛适用于各种温差环境中。

基于温差/风振复合式发电的传感器自供电系统设计

设计一种基于温差能和风致压电振动能量的复合俘能结构的自供电系统,以解决低功耗传感器电路供电问题。通过俘能结构输出功率分析和测试,在温差为11℃时输出功率24.32 mW,满足传感器模块供电需求。根据复合俘能结构输出特性,分别设计基于LTC3588—1和LTC3108电源管理电路,通过LTspice软件仿真验证电源管理电路正确性。通风口处风速为4.50 m/s时,温差发电片两侧温差为22℃,系统可稳定输出3.3 V,输出总功率为62.61 mW,传感器模块正常工作。测试结果表明:温差/压电复合式发电结构可为低功耗传感器稳定供电。

温室内轨道式喷灌装置设计

为达到温室内灌溉节约用水的目的,设计可沿轨道运动的三自由度倒挂机械臂喷灌装置,同时,可保障作物生长在最佳湿度土壤中,以提高作物产量。本文提出一种基于势函数、电势场理论的土壤湿度传感器均匀性布点方法,可精确采集区域内土壤湿度;采用模糊控制更加精确地控制土壤湿度;为快速响应控制指令,采用PI方法对各关节电机进行控制。计算、分析及仿真结果表明:PI控制可使装置快速响应指令进行运动,响应时间小于1 s;传感器均匀布点方法与土壤湿度模糊控制方法相结合,可精确控制电磁阀开闭时间,模糊控制响应时间小于1 s。装置整体结构模型搭建完成,响应速度快,运动路径及动作可按设定执行。

小型太阳能电源设计

本文设计一种可广泛替代化学电池的小型太阳能电源。装置采用光伏电池进行太阳能-电能转换,研究了光伏电池的输出特性,并进行输出实验得到光伏电池详细输出参数。以实验数据为基础并针对光伏电池输出特性设计了基于LTC3108-1芯片的能量处理电路及基于CE8301芯片的5V升压电路,通过仿真测试验证电路设计可行性。对装置整体进行测试,结果显示装置整体可完成对智能手机的充电,达到本文设计要求。

基于压电的传感器自供电系统设计方法

针对规模化养殖场通风状态监测的需求,设计风致振动压电俘能系统解决监测传感器自供电问题.自供电系统由压电俘能结构和能量管理电路组成,可将风能转换为电能.分析和测试结果表明压电式俘能结构可输出电压10.88 V,功率6.975 mW;LTspice软件仿真结果表明能量管理电路可实现电压转换,并稳定输出电压3.3 V.根据机械系统与电路系统的相似关系,对自供电系统整体建模,Matlab/Simulink软件仿真结果显示:压电俘能结构输出电压10.87 V、功率6.989 mW,自供电系统终端可输出3.3 V电压,结果与俘能结构和能量管理电路仿真、测试结果基本一致,说明系统整体建模正确,方案合理.通过现场测试,通风口处风速为2.6 m/s时,自供电系统能够输出电压3.3 V,为监测传感器稳定供电,该研究可在通风监测传感器自供电系统中广泛应用.

帕金森手部消颤电路设计

本文通过对帕金森患者自身抖动情况的分析,基于嵌入式技术设计帕金森AI协颤腕表电路,实时检测患者身体抖动频率、幅度等相关数据,从而控制振动马达调节工作状态,适应患者需求,暂时性相对抵消手部颤动,使手部达到相对静止状态,能平稳地活动。

水泥基体中聚乙烯醇(PVA)纤维拔出的数值模拟

既往数值模拟中,纤维与水泥基体间的粘结滑移关系通常由内聚力模型来表述,但由于聚乙烯醇(PVA)纤维拔出过程中荷载位移曲线的特殊性,仅由内聚力模型难以表征出脱粘后的应变硬化阶段。文中通过分析PVA纤维从水泥基体中拔出全过程,综合滑移硬化效应产生的原因,提出了基于约束不断增大的有限元数值模拟方法,有效地模拟出水泥基体中PVA纤维拔出的全过程曲线。