鏈夾式大蔥移栽機的設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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通過查找文獻(xiàn)資料，了解發(fā)展現(xiàn)狀。 第3周—第4周?? ??設(shè)計總體方案。?? 第5周—第9周??? 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。 第10周—第13周?? 撰寫設(shè)計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。 第14周 ? 整理資料準(zhǔn)備答辯。 七、主要參考文獻(xiàn) [1] 黃于明，趙章忠編著.蔥蒜類蔬菜栽培技術(shù)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，1996. [2] 蹼良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社，2001.6. [3] 成人先.機械設(shè)計手冊第 3 卷[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008.1. [4] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2003.7. [5] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)第六版[M].北京:高等教育出版社，2002. [6] 楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版[M].北京:高等教育出版社，2007. [7] 武科，陳永成，畢新勝.幾種典型的移栽機[J].農(nóng)機化，2009(03)：12-14. [8] 韓占全，封俊，曾愛軍.我國旱地栽植機械的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)， 2000(08)：29-31. [9] 胡軍，封俊，曾愛軍，秦貴,王永濤.大蔥移栽機的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].農(nóng)機化研究， 2002(01)：39-41. [10] 金誠謙，吳崇友，袁文勝.鏈夾式移栽機栽植作業(yè)質(zhì)量影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2008(09)：196-198. [11] 孔卓.棉花移栽機的虛擬樣機設(shè)計[D].山東理工大學(xué)，2006. [12] 熊耐新.棉花裸苗移栽機構(gòu)設(shè)計與試驗研究[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011. [13] 潘啟明.楊樹速豐林扦插作業(yè)技術(shù)裝備的設(shè)計與研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2010. [14] 肖衛(wèi)兵.煙草移栽機栽植器的設(shè)計與試驗研究[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010. [15] 胡軍.撓性圓盤式大蔥移栽機的優(yōu)化設(shè)計與試驗研究[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003. [16] 章世秀.油菜移栽機的研制[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009. 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 AdvancedRobotics,Vol.16,No.6,p.557560(2002) VSPandRoboticsSocietyofJapan2002.Alsoavailableonline- Technicalnote Averticallymovingrobotabletogriphandrailsforbullet5re-bullet5ghting HISANORIAMANONationalResearchInstituteofFireandDisaster,3-14-1Nakahara,Mitaka,Tokyo181-8633,Japan,amanofri.go.jp Keywords:Fire-bullet5ghtingrobotics;disasterresponserobotics;rescuerobotics;urbansearchandrescue.1.INTRODUCTION Therearemanyhigh-risecondominiumsandladdertracksareusedagainsthigh-risebuildingbullet5re.However,theirheightismuchhigherthanthereachableheightoftheladders.Ontheotherhand,therehavebeensomestudiesofrobotsmovingverticallyonwallsbymeansofsuckers.However,theirclimbingspeedandreliabilitywas notsufbullet5cientforuseinanactualbullet5re-bullet5ghtingoperation.Therefore,Iproposeaverticallymovingrobotthatutilizesbalconyhandrailsasastep.Ihavedevelopedafull-sizetrialrobotwithahybridcontrolsystemthatconsistsofnon-linearfeedbackandsequentialmethods.Finally,Iconcludedthattheverticallymoving robotisusefulforbullet5re-bullet5ghtingagainsthigh-risecondominiumsfromtheresultsofexperiments.Thus,Iintroducetheoutlineoftherobotandexplaintheperformanceoftherobot. 2.OUTLINEOFTHEROBOTAphotographoftherobotisshowninFig.1.Thedimensionsare4.0minheight,0.5minwidthand0.4mindepthapproximately.Themassisabout38.5kg.The robotconsistsoftwogrippersandthreeseriallinks.Thethreelinksareconnectedwithrotatingjoints;thetwogrippersareinstalledthroughrotatingjointsoneachendoftheconnectedlinks.Grippers1and2arethesame,althoughtheyareinstalledinreverseforthe connectedlinks.Links1and3arethesameexceptfortheinstalledelectricaldevices.Thecomputeranditsinterfacesystemsaremountedtolink1,themotordrivecircuitsareinstaledtolink3.Links1and3areinstalledtothelink2symmetrically. Therobotworksonanelectricalpowerofdirectcurrent48Vandthepowerissuppliedfromoutside.Thepowersupplylinesareconnectedtothecenteroflink2.Directcurrentmotorsareusedasactuators.Theirratedpoweris150W. 558 H.Amano Figure1.Photographofverticallymovingrobot.Inordertocontroltherobot,Iuseahybridcontrollerconsistingofajointspacecontrollerandasequentialcontroller.Thejointspacecontrollerisdesignedbased onthenon-linearfeedbackmethod.Thedesiredtrajectorieswereplanedforthejointspacecontroller. 3.ROBOTMOTIONInthissection,Iexplaintherobotmotionbriebullet6y.AsideviewoftherobotmotionisshowninFig.2.Theshapeoftherobotisshownroughlyeachstraight linerepresentseachlinkandgripperoftherobot,andthejointsoftherobotarerepresentedbycircles.Themotionisdividedintothefollowingbullet5veparts.Step1.Therobotreleasesthelowerbullet6orhandrail.Gripper2isliftedvertically. Step2.TherobotswingsGripper2tooutsideofthebalcony.Step3.Gripper2isliftedup.Gripper2andLink3gothoughtheinsideofLink2.EachlinkandGripper2keepssomespacebetweenthehandrailstoavoid collisionwiththeobstaclesstickingoutfromthebalcony.Step4.Gripper2isliftedupalso.Theupperbullet6oorintervalisnotclearatthebeginningofthemotion.ThentherobottemporarilyliftsGripper2ashigh aspossible.Step5.Gripper2isletdownverticallyandgetscaughtpassivelythehandrailoftheupperbullet6oor. Therobothasgoneuponebullet6oor,comparingthebullet5nalstateandinitialstateofthemotion.Therobotclimbsbullet6oorsoneafteranotherbyrepeatingthismotion. Averticallymovingrobotabletogriphandrails 559 Figure2.Outlineofrobotmotion.Howevertherobotisupsidedown,andthusitisneededtoswitchjoint1tojoint4,joint2tojoint3,joint3tojoint2andjoint4tojoint1forclimbingnextbullet6oorup. 4.PERFORMANCEIperformedexperimentsatseveralbullet6orintervalsfrom2.50to3.20matintervalsof0.10m.Therobotwasabletoclimbbullet6oorswhoseintervalisupto3.10m. Therequiredtimedependsonthebullet6oorinterval.Idiscustherequiredtimetoclimbonebullet6oor,dividingthemotionattheendofStep3showninFig.2.Therequiredtimeofthebullet5rstpartdependsonthelowerbullet6oorinterval.Althoughthesecondpartdependsonboththelowerandupperbullet6oorintervalstrictly,Iregard itasdependingonlyonthesecondpart.Theassumptionagreeswellwiththeexperimentalresults.Therequiredtimeofthebullet5rstpartisshowninTable1andthesecondpartisshowninTable2.Itisshownonlytheresultsofevery0.20minthetablestomakethetablessimples.Thetimeforswitchingcontrollersisincluded inthesecondpart.Forexample,ittakes18.8sinthecasewhenthelowerbullet6orintervalis3.10mandtheupperbullet6oorintervalis2.50m.Theclimbingspeedis0.149m/sinthiscase.Iconsideredthattherobotclimbsthemeanvalueofthelowerandupperbullet6or interval,i.e.therobotclimbs2.8minthiscase. 560 H.AmanoTable1.Timerequiredforbullet5rstpart Lowerbullet6orinterval(m)2.502.702.903.10Time(s) 6.236.496.787.13 Table2.Timerequiredforsecondpart Lowerbullet6orinterval(m)2.502.702.903.10Time(s) 11.6711.1610.599.90 Themaximumspeedis0.182m/sontheconditionthatbothlowerandupperbullet6orintervalsare3.10m.Theslowestcaseisthatbothbullet6oorintervalsare2.50mandthespeedis0.140m/s.Icalculatedthemeanvalueoftheclimbingspeed.Itis0.161m/s. 5.CONCLUSIONSTheauthorconcludesthattheverticallymovingrobotdesignedisusefulforbullet5re-bullet5ghtingagainsthigh-risecondominiums.Itbecomesclearthatthisrobotcanclimb upbuildingswithinareasonabletime.Furthermore,thisrobotcanclimbbuildingswhosebullet6oorintervalvariesfrom2.50to3.10m.Therobotisjustafull-sizetrialmodelandthereexistssometechnicalproblemswithwaterresistance,durability,andreliabilitytodeploytherobotinbullet5restations anduseitinactualbullet5re-bullet5ghting.However,thebasicpartsofthedevelopmenthavebeencompleted. REFERENCES1.H.Amano,T.J.TarnandK.Osuka,Developmentofverticallymovingrobotwithgrippinghandrailsforbullet5rebullet5ghtingnumericalsimulationstudy,in:Proc.2000JapanUSAFlexible AutomationConf.(2000).2.H.Amano,K.OsukaandT.J.Tarn,Experimentalstudyofverticallymovingrobotwithgrippinghandrailsforbullet5rebullet5ghting,in:Proc.5thInt.Conf.onMotionandVibration,Vol.1,p.293298(2000). 3.H.Amano,K.OsukaandT.-J.Tarn,Developmentofverticallymovingrobotwithgrippinghandrailsforbullet5rebullet5ghting,in:Proc.Int.Conf.onIntelligentRobotsandSystems,p.661667(2001). AdvancedRobotics,Vol.16,No.6,p.55356(2002) VSPandRoboticsSocietyofJapan2002.Alsoavailableonline- Technicalnote FirerobotsdevelopedbytheTokyoFireDepartmentKAZUYOSHIMIYAZAWA TokyoFireDepartment,Otemach1-3-5Chiyoda-ku,Tokyo100-8119,JapanKeywords:Firebullet5ghtingrobotics;disasterresponserobotics;rescuerobotics;bullet5eldrobotics;deployed robotics.1.INTRODUCTIONFIREROBOTSFORTHESAFETYOFCITIZENSRemarkablechangesincitystructuresandthesocialenvironmentcontinueto diversifydisastersinthe21stcentury.Todaysdisastersarehighlyformidableforbullet5rebullet5ghterstohandleandbullet5rerobotsareinwiderusethaninthepast.Firerobotstaketheplaceofbullet5rebullet5ghtersforefbullet5cientbullet5regroundoperationsincircumstanceswherebullet5rebullet5ghtersbullet5nddifbullet5cultyintheiractivitiesbecauseof explosions,toxicleakage,heat/thicksmokehazards,etc.Asanoverallsupportforemergencyresponse,theTokyoFireDepartmentdevelopsthelatesthigh-technologyrobotsthatcopewithmajorurbandisasters. 2.OVERVIEW2.1.Unmannedmonitornozzlevehicle(Rainbow5)(Fig.1)Thisrobotdealswithpetrochemicalcomplexbullet5res,aircraftcrashbullet5res,oil/fatbullet5res causedbyoverturnedtanktracks,seriousbullet5reswithintenseradiantheat,explosionhazardbullet5res,etc.Table1. Modelsofbullet5rerobotsModel Pieces Usage Unmannedmonitornozzle 4 Firebullet5ghtinglarge-scalebullet5resvehicle(Rainbow5) majoroilbullet5resRemote-control1 tunnelbullet5resbullet5rebullet5ghtingvehicle (JetFighter)Firebullet5ghtingrobot 1 bullet5re-resistive(prototype) buildingbullet5resRescuerobot 1 Rescuehazardousmaterial/ (Robocue) toxicgasdisastersUnderwaterrobot 6 searchandrescue(WaterSearch) inwaterReconnaissancerobot 1 Factbullet5nding thicksmoke/toxicgasdisasters (FireSearch) 554 K.MiyazawaTherobotisequippedwithanobstacleremovertogetridoffallenobjects,hazardousmaterialsdrums,etc.Atwo-nozzlesystemisappliedtotherobot.Water andfoamaredischargedat5000and3000l/min,respectively.2.2.Remote-controlbullet5rebullet5ghtingvehicle(JetFighter)(Fig.2) Thisrobothandlesurbandisastersliketunnelbullet5res(e.g.telephonecabletunnelbullet5res)andundergroundshoppingbullet5res.Therobotispropelledbytheforceofhigh-pressurewaterdischargeandamotor. 2.3.Firebullet5ghtingrobot(prototype)(Fig.3)Thisremote-controlbullet5rebullet5ghtingrobotbullet5ghtsbullet5resinbullet5re-resistantbuildingsorundergroundmallswhichareinaccessibletobullet5rebullet5ghtersduetobullet6ames,thicksmoke orheat.Therobotiscomprisedofabody,apressurizer,ageneratorforapressurizerandacontrolboard.Therobotdischargeswaterat200l/min.Ahead-mountdisplaypresentsthree-dimensionalimagesfortheeffectiveoperationoftherobot. 2.4.Rescuerobot(Robocue)(Fig.4)Thisrescuesandretrievesavictimwithapairofhi-techmanipulators.Itmovesonengine-drivenrubbercrawlers. Asenseofgrippingforceissignaledbacktoanoperatorforbetteroperability. Figure1.Unmannedmonitornozzlevehicle(Rainbow5). Figure2.Remote-controlbullet5rebullet5ghtingve-hicle(JetFighter). Figure3.Firebullet5ghtingrobot(prototype). Figure4.Rescuerobot(Robocue). FirerobotsdevelopedbytheTokyoFireDepartment 555 Figure5.Underwaterrobot(WaterSearch). Figure6.Reconnaissancerobot(FireSearch).2.5.Underwaterrobot(WaterSearch)(Fig.5) Thisremote-controlrobotisusedfortheefbullet5cientsearchandrescueofvictimsinwaterwhenbullet5rebullet5ghtersdivingisdifbullet5cultbecauseofweatherconditionsorthedepthofthewater.Usingthreepropellersforhorizontalandverticalmovements,itcandivetoadepthof110m. Itsultrasonicdetector(sonar)bullet5ndsobstaclesinpollutedwater.2.6.Reconnaissancerobot(FireSearch)(Fig.6) Incaseofdifbullet5cultyofbullet5rebullet5ghtersentrytoadisasterscenewiththicksmokeortoxicgases,thisremote-controlrobotrespondsforfactbullet5nding.Itentersdisaster-hitspotsforgasdensitymeasurement,photographyinthicksmoke,situationassessmentwithamonitorcamera,etc. 3.CHALLENGESFORFIREROBOTSAlthoughthelatesttechnologyisemployedinourbullet5rerobots,theirfunctionsareneveronsatisfactorylevels.Someoftheproblemsareasdetailedbelow. 3.1.HeatresistanceFirerobotsneedtohaveheatresistancefortheircontrolsystem,whichmustbeprotectedfromheatdamage. Althoughawater-coolingsystemisapparentlythemostpractical,itislesseffectiveinpractice.Itisindispensabletodevelopanepochalcoolingsystem.3.2.Mobility Itisrequiredthatbullet5rerobotsmoveupanddownstairs.Thereareseveralmeanstoadoptforthegreatermobilityofrobots,liketheemploymentofcrawlersorspecialwheels.Manyofourrobotsareequippedwithcrawlers.However,thisdrivingmechanismhasmanylimitationsonspeedandload.Itis necessary,therefore,todevelopmoreadvanceddrivingsystems. 556 K.Miyazawa3.3.Powersources Aspowersourcesforbullet5rerobots,severalmeanssuchasinternalcombustionengines,batteries,externalpowersuppliesarepossible.Althoughthereisnoperfectmeans,thebatterysystemisapromisingpowersource.Waterpressureisapowersourcethatcannotbeignored. 3.4.SignaltransmissionsystemTherearetwosignaltransmissionsystemsradioandwire.Currentlywireismorereliablethanradio.However,technicaldevelopmentsofrobotsindicateradio systemsastheissuetobeconsideredinthefuture.3.5.Autonomy Ourbullet5naltargetisthedevelopmentofautonomousbullet5rerobotsthatcandecidebythemselveswhatactionstotakebyassessingsurroundingsituations.Togivebullet5rerobotsthecapabilityofautonomy,wehavetointroducemechanicalbrainsintoourrobots. 4.CONCLUSIONSTheTokyoFireDepartmenthas14piecesofsixmodelsofbullet5rerobots.Wewouldliketoupgradebullet5rebullet5ghtingrobotspracticallyandwearethinkingof developinghigh-performancehaz-matresponserobots.Inthefuture,wewouldliketodevelopmulti-purpose,autonomousbullet5rerobotswiththesamemobilityandjudgmentasbullet5rebullet5ghters.