大賽作品詳情
作品名稱:適用于綠植修剪與枝葉回收的多功能機器人
學校名稱:天津職業技術師范大學
參賽隊伍:天職師大2隊
參賽學生:楊益林 孫志鵬 鐘顯駿
指導老師:齊楊 刁建國
詳細說明
本機器人可分為三大部分:夾持手爪系統,機械臂,移動系統。隨著電子技術和計算機技術的發展,智能機器人已在許多領域得到日益廣泛的應用,智能化和自動化取得了長足的進展。在園林建設中,由于作業對象的復雜、多樣。如果使用傳統人工修建,不僅工作量較為巨大,還存在一定的安全風險。正是在這樣的背景之下使得新概念園藝機械——多功能園藝機器人應運而生。多功能園藝機器人的開發也具有了巨大經濟效益和廣闊的市場前景。鐘顯駿 14:05:14
小臂用于連接伸縮臂和中臂,進行兩者關節的過度。小臂在伸縮臂之后,控制伸縮臂和末端工具在整個垂直空間的上下移動,實際工作中最后確定小臂的位置方向,以此來實現末端工具和樹枝修剪或夾持樹枝部位的有效對接。
在小臂和中臂存在轉動關節機中臂讓整條修剪臂或夾持臂在垂直空間有較高的自由度。中臂對于上下兩機械臂起到承接作用,在工作狀態下起到支承小臂伸縮臂與末端工具的作用。
伸縮臂用于末端執行器和小臂的連接,同時,在需要的情況下延伸擴大工作范圍。小臂負責中臂與伸縮臂的連接組合,提供多一重的自由的彎曲角度,可以進行更復雜的樹枝修剪工作狀況,小臂承受力矩不宜過大,所以設計之初確定尺寸偏小,主要目的提供自由度進行更多樣的機械臂彎曲調節。
中臂的外形結構采用直線型結構,避免因不規則樹枝形狀產生機械臂移動或彎曲的限制影響。在機械臂整體已經加入伸縮臂結構,所以中臂的長度設計適中即可,中臂功能是提供機械臂多自由度和一定的承載能力。從科學和美觀等角度出發,中臂長度應大于小臂,小于大臂。直徑尺寸大于伸縮臂小臂,小于大臂。機械大臂在整個機械臂中是受彎力和剪力最大的承載部件。
在機械大臂底部,通過回轉盤與回轉機構相固定連接。回轉盤與大臂固定連接處提供大臂在垂直空間內的自由度,回轉盤與回轉機構的組合連接給大臂提供在水平方面的運動自由度。回轉機構直接與移動車載系統固定連接。樹枝修剪輪式移動機器人有兩條機械臂,分為夾持臂和修剪臂。工作過程中夾持臂進行夾持,修剪臂進行修剪養護工作,兩者保持平衡長度條件基本保持一致。夾持臂與修剪臂的整體結構相同,差別在于末端工具的不同。因為兩條機械臂的長度相同主體結構相同,所以只對單條機械臂機械臂進行力學分析,同理可以得出另一條機械臂的整體結構造型。
機械夾爪的結構參照電動夾鉗式機械爪設計,由多個爪齒組合形成。在夾鉗式機械爪中,整個受力可以有各部分齒爪分攤受力,多齒爪的結構可以有效增大受力面積。鉗口內側設計為齒形狀,這樣在樹枝抓取夾持的時候會有足夠的摩擦力,防止有樹枝脫落的危險狀況發生。整個機械爪的張合運動過程通過手爪末端的附帶電機的正反轉進行實現。
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