线驱动软体机器人工作空间与最大理论负载分析

针对软体机器人建模复杂,难以对机器人性能指标进行分析的问题,提出了基于SOFA仿真框架的软体机器人工作空间和最大理论负载的计算方法。首先,设计了线驱动连续型软体机器人,拉动线缆使线缆长度发生变化,迫使机器人本体产生形变,实现对物体的操作;然后,提出了线驱动软体机器人的Monte Carlo工作空间算法,得到工作空间内的离散点;其次,通过α-shape算法对离散点进行三维重构,并提出了以边界曲面的体积为指标确定了参数α的最优值,计算曲面体积得到了工作空间大小;最后,以拉伸量允许的范围内能否实现对不同质量物体的提升作为最大负载衡量标准,对软体机器人的最大理论负载进行了理论分析。实验结果表明,相较于传统刚体机器人,本文设计的线驱动软体机器人工作空间分布更加均匀;提出的算法能够准确快速地计算软体机器人的工作空间。

单自由度四连杆取投苗机械臂设计

针对目前蔬菜穴盘苗自动取投苗机构结构复杂、制造成本较高等问题,该文设计了一种单自由度开式铰链四杆机构取投苗机械臂。首先通过对钵苗力学特性进行分析,为取苗爪的外形设计提供了依据。其次根据人工取投苗和现有取苗机构的作业过程,制定了取苗机构的设计要求。然后对机构的运动路径和各运动副的运动进行规划设计,最终设计出一种单自由度全机械式的取投苗机械臂,显著降低了成本。试验结果表明:取苗爪抓取点的运动轨迹和设计要求与理论仿真结果相一致,移栽试验中取苗成功率为96.7%,钵体破损率为3.13%,投苗成功率为97.74%,总体成功率为91.32%,机构的可靠性较高。该机构的设计提供了一种全自动取投苗方法,可为开展移栽装备的全自动化研究提供参考。