本文關(guān)鍵詞：混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與試驗研究

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【摘要】：花卉盤栽是勞動密集型工作,美國和澳大利亞開發(fā)了全自動花卉移栽生產(chǎn)線,其花卉盤栽機構(gòu)是由機械部分與電氣部分共同構(gòu)成,兩者之間相互獨立的機械部分與控制部分,完成盤栽動作需要多套機構(gòu)協(xié)調(diào)配合,整套裝置造價高,中小花卉生產(chǎn)企業(yè)難以承受。旱地穴盤苗移栽由于苗的運輸范圍大,常由兩套機構(gòu)——取苗機構(gòu)和植苗機構(gòu)配合完成缽苗從穴盤取出到栽植入田塊功能,用一套機構(gòu)實現(xiàn)移栽動作對機構(gòu)設(shè)計提出更高的要求�；旌向�(qū)動機構(gòu)不僅能夠兼并單自由度機構(gòu)具有高的傳動效率和承載能力,也能夠兼并多自由度機構(gòu)柔性高的特點。目前混合驅(qū)動機構(gòu)其試驗及應(yīng)用研究單一,僅僅應(yīng)用在壓力機這類直線輸出機構(gòu)領(lǐng)域。論文利用靈活的混合驅(qū)動機構(gòu)與花卉盤栽機構(gòu)進行機構(gòu)組合創(chuàng)新,設(shè)計一種通用性農(nóng)作物移栽平臺。論文基于MATLAB遺傳算法工具箱優(yōu)化混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)和基于ADAMS參數(shù)化建模仿真功能驗證花卉盤栽機構(gòu)的關(guān)鍵部件;設(shè)計花卉盤栽機構(gòu)的控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)涉及對伺服電機原點回歸模式類別進行選擇和設(shè)計同步控制系統(tǒng)與匹配控制系統(tǒng);生成三維模型以及二維圖紙,加工成實物后進行裝配調(diào)試,對在調(diào)試過程中出現(xiàn)控制系統(tǒng)原點回歸模式失效的問題以及機構(gòu)在盤栽過程中移栽臂出現(xiàn)晃動問題進行改進。最后進行花卉盤栽試驗驗證,并測試取苗與植苗的成功率。論文主要完成了以下內(nèi)容:1)為了適應(yīng)花卉的全自動化盤栽工作要求,提出了適合于花卉盤栽軌跡的混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu),根據(jù)盤栽工作需求規(guī)劃了“單環(huán)扣”型花卉盤栽工作軌跡;2)建立混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,基于MATLAB開發(fā)了混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)反求設(shè)計與優(yōu)化軟件,以變速電機角速度波動率最小為優(yōu)化目標,利用遺傳算法工具箱對機構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化,優(yōu)化后的機架位置為(0,-150),(-267.20,61.87),五桿機構(gòu)的桿長分別為152.8,324.55,336.56,100.4,302.6,341.00 mm;3)進行機構(gòu)樣機設(shè)計與機構(gòu)虛擬仿真驗證,對五桿機構(gòu)、移栽臂機構(gòu)包含移栽凸輪進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,繪制了機構(gòu)的三維模型以及二維加工圖紙,并對花卉盤栽機構(gòu)進行了裝配;4)對混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)控制系統(tǒng)進行設(shè)計,采用伺服電機的位置模式實現(xiàn)機構(gòu)所需的精確位置控制,將數(shù)學(xué)模型導(dǎo)出的高速脈沖的個數(shù)、高速脈沖頻率以及脈沖方向?qū)懭隨TC15型號單片機,利用絕對值伺服電機原點回歸模式功能使機構(gòu)能回到指定的機構(gòu)初始位置,在RS485通訊的基礎(chǔ)上建立閉環(huán)系統(tǒng)控制系統(tǒng),出現(xiàn)誤差時進行實時反饋與補償,控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了機構(gòu)所需同步控制與實時匹配控制要求,達到花卉盤栽機構(gòu)所需的精確位置要求;5)開展了花卉盤栽機構(gòu)的缽苗盤栽試驗,并對試驗過程中發(fā)現(xiàn)的機構(gòu)與控制方面存在的問題進行了改進,花卉盤栽試驗證明混合驅(qū)動型可控花卉盤栽機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)花卉盤栽軌跡,同時也能很好的確�；ɑ鼙P栽過程中直立度和取苗與植苗的成功率。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223

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本文編號：1302461