计及功能特征的FDM多零件智能排布优化算法

针对熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)中多零件排布效率低,功能特征成型质量不可控等问题,提出一种基于功能特征的多零件排布优化算法。首先,考虑功能特征表面质量,以自适应表面粗糙度为优化目标,利用遗传算法分别求解各个零件的最优成形方向;然后,求解位于最优成形方向的零件在XOY平面的实际投影轮廓;最后,根据临界多边形(No-Fit Polygon,NFP)规则进行零件放置,并利用遗传算法搜索全局最优解,实现多零件排布优化。实验结果表明,所提出方法可以有效保证功能特征表面质量。此外,相对于考虑零件投影包络矩形的优化算法,该算法能够有效提升零件打印空间利用率。

基于欠驱动原理的脐橙采摘末端执行器的设计与试验

果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分,直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性,基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成,两层手指中的一层为剪切机构载体,另一层则为对果实抓取固定的夹持手指;剪切机构由摇杆滑块机构组成。构建剪切机构与机械手的力学模型,根据需求对相关零部件进行了设计与选型;判断了防止机械手剪切机构发生干涉的运动误差范围,并对关键受力部位进行了有限元分析。结果表明,因关键受力点变形导致的运动误差在安全误差范围内,验证了结构的合理性。通过Adams软件对其进行运动学仿真,进一步证明了该末端执行器的可行性。最后,通过末端执行器实物样机进行脐橙采摘剪切试验,机构整体采摘成功率为95%,采摘周期为4.3 s。