基于無人駕駛的步行插秧機輔助行走機構(gòu)及其控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、水稻作為人類的主要糧食作物養(yǎng)育著世界近50%的人口,在人類的生存和發(fā)展中占有重要地位。水稻約占我國糧食總產(chǎn)量的40%,是我國第一大糧食作物,其生產(chǎn)關(guān)乎國家的糧食安全。然而近年來,一方面,隨著人口增長,水稻需求量越來越大;另一方面,可耕地資源及農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的減少,提出對水稻生產(chǎn)更加高效、節(jié)約資源、減輕勞動強度和改善作業(yè)環(huán)境等要求,實現(xiàn)水稻栽植機械自動化作業(yè)是解決上述問題的有效途徑,因此,研究智能化水稻栽植機械有著非常重要的意義。步行插秧機

2、是三種類型(高速、普通乘坐和步行插秧機)中唯一雙腳與土地接觸的作業(yè)方式,由于北方寒地插秧季節(jié)氣候寒冷,雙腳與冰冷的土地接觸,是一項非常艱苦的勞動,年復(fù)一年,很多農(nóng)民患上了關(guān)節(jié)炎等疾病。步行插秧機由于其輕便、操作靈活、過埂和防陷性能好,特別適用于泥腳深的水田,是一種不可或缺的機型。無人駕駛技術(shù)可以免去農(nóng)民下田的生產(chǎn)環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)化成本?。ㄑ兄瀑M用3000元左右),而且可以充分發(fā)揮回轉(zhuǎn)式移栽機構(gòu)的高效率。該研究以步行插秧機為平臺,通過設(shè)計輔助行

3、走機構(gòu)代替人工駕駛,并設(shè)計遙控系統(tǒng)和末端氣動執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)步行插秧機智能化田間作業(yè),主要研究內(nèi)容包括:
  (1)通過分析步行插秧機在人工駕駛情況下的田間作業(yè)過程,插秧機自身的液壓仿形系統(tǒng)原理和液壓升降系統(tǒng)的機構(gòu)關(guān)系,發(fā)明了兩種不同的輔助行走機構(gòu),針對輔助行走機構(gòu)設(shè)計方案一,分析了機構(gòu)運動規(guī)律,建立機構(gòu)的運動學和動力學模型;
  (2)借助CAA技術(shù),利用Visual Basic6.0軟件開發(fā)平臺,根據(jù)輔助行走機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和

4、步行插秧機自動化田間作業(yè)的運動要求,確定機構(gòu)優(yōu)化目標。基于所建立的運動學模型,開發(fā)了計算機輔助優(yōu)化設(shè)計與分析軟件。同時,利用課題組提出的“參數(shù)導(dǎo)引”啟發(fā)式優(yōu)化算法對機構(gòu)進行快速優(yōu)化,得出了滿足無線遙控步行插秧機田間作業(yè)要求的參數(shù)組;
  (3)依據(jù)優(yōu)化參數(shù)組,應(yīng)用CAD2007軟件進行二維圖紙繪制,并用CATIA軟件建立三維模型,進行零件之間干涉檢查,完成機構(gòu)裝配,將建立好的虛擬樣機模型經(jīng)中間格式轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入到ADAMS仿真軟件中,

5、添加運動副、驅(qū)動及載荷得到虛擬仿真模型,完成仿真分析后,將相關(guān)數(shù)據(jù)輸出,根據(jù)仿真結(jié)果分析輔助行走機構(gòu)的升降高度和插秧機在升降過程中傾斜度變化關(guān)系,并與優(yōu)化軟件和機構(gòu)分析結(jié)果相對比,檢驗理論模型的正確性;
  (4)為驗證設(shè)計方案二的可行性,進行物理樣機試制與裝配,并設(shè)計了單片機信號傳輸與處理模塊和末端氣動執(zhí)行模塊,最后在水田規(guī)格為10×20 m,泥水深度為15~25 cm中進行遙控試驗,插秧機的行走速度設(shè)定為0.45m/s和0.9

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