香蕉采摘机械手夹持装置仿真优化设计

香蕉机械化自动采摘的采摘对象为成串香蕉,要求采摘机械手的夹持装置具有一定的强度和刚度。针对此特点,在提出一种香蕉采摘机械手夹持装置结构的基础上,用三维建模软件Pro/E进行了夹持装置的参数化建模设计;对所构造的三维模型,应用ANSYS Workbench对夹持装置关键部件夹持杆及支撑杆的结构设计参数进行了多目标优化设计,分析了载荷与变形之间的关系,得到优化的结构方案,并制作实体样机验证了优化设计的可行性,为香蕉采摘夹持装置的结构设计提供了理论依据。

面向大质量串型水果采摘的夹持试验与仿真

对于香蕉这类大质量水果采摘的末端执行机构,确定合理、可靠的夹持方式是机构精简的关键。文中对不同夹持因素组合产生的夹持效果进行了试验研究及夹持过程的有限元仿真分析,得到各夹持因素与夹持效果之间的影响关系及最佳的夹持方式。在自制的夹持试验平台上,针对摩擦夹持方式,进行了不同接触材料及不同夹持力的夹持效果试验;针对钉刺夹持方式,开展了钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度的三因素三水平正交试验。试验数据表明,对于依靠摩擦力夹持蕉串的摩擦夹持方式,可靠性不足;钉刺夹持方式夹持效果优于摩擦夹持,影响夹持效果的因素主次顺序为:钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度,最佳夹持效果因素组合为:钢钉数量6颗、钢钉直径5 mm、钉刺深度10 mm。文中研究为香蕉这类大质量串型水果采摘机械手夹持机构的设计提供了理论依据。

基于多领域统一建模的采摘机械手运动仿真

水果采摘机械手的运动特性决定其采摘效率与合格率。通过将适于串形水果采摘的末端执行器与六自由度工业机械臂结合,建立荔枝采摘机械手本体结构模型与运动学模型;在SimulationX多领域统一仿真环境中,搭建整机控制—伺服—机构耦合分析模型。依据运动学方程数值求解结果,利用瞬态仿真测定模型阶跃响应并在时域中校正系统动态稳态误差使之符合采摘工况要求;依据三次多项式轨迹规划结果,通过运动仿真验证伺服参数与控制策略的有效性,为采摘机器人结构设计与控制优化提供了切实可行的实现方法。

荔枝收获切割器果梗锯切功耗影响因素试验

为合理设计荔枝收获装备切割部件,获得理想荔枝果、树分离效果,在确定以回转锯切为切割方式的基础上,搭建果梗锯切功耗测定平台并进行荔枝果梗锯切试验。研究了锯齿前面斜磨角、锯片齿数、进锯速度、锯切转速对果梗锯切实时功耗的影响;以单因素试验结果为依据,选定三因素三水平进行正交试验,得到各因素对锯切实时功耗峰值影响的主次顺序为锯切转速、进锯速度、齿前面斜磨角、锯片齿数;同时得到在给定因素水平下的最佳组合是采用25°齿前面斜磨锯片、进锯速度为60 mm/min、锯切转速为550 r/min,此时电机瞬时功耗峰值最小为0.488 J。该研究为荔枝机械化收获装备切割部件的设计提供了参考。