全自動植樹車說明書-合肥學(xué)院-wenkub
2022-08-31 10:06:59 本頁面
【正文】 公里，占國土面積的４２．２％，接近我國的半壁江山。合 肥目 錄一、設(shè)計(jì)背景二、作品功能及指標(biāo)三、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四、運(yùn)動和動力分析五、控制設(shè)計(jì)六、作品創(chuàng)新點(diǎn)七、應(yīng)用前景八、總結(jié)與感謝九、主要參考文獻(xiàn)附錄：實(shí)物照片一、設(shè)計(jì)背景地球是人類唯一的家園，隨著工業(yè)化不斷發(fā)展，環(huán)境問題日益嚴(yán)重， 沙漠化、水土流失、沙塵暴已經(jīng)越來越嚴(yán)重地影響到人類的生存和發(fā)展，解決這些問題已到了刻不容緩的地步。人類無節(jié)制地砍伐森林是產(chǎn)生這些環(huán)境問題的主要原因。由于這些情況，我國迫切需要快速、高效的植樹方法及裝備。針對上述情況，我們提出一種新的方案：設(shè)計(jì)一種自動植樹機(jī)，在無人控制的情況下，完成植樹過程。機(jī)器能夠自主運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，完成成片樹林植樹，并能按照要求的幾何排列形狀植樹。三、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖31 全自動植樹機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖 植樹機(jī)主要?jiǎng)幼鞯膱?zhí)行順序依次為：小車（鉆頭）到達(dá)預(yù)定位置鉆坑；前行一段距離（根據(jù)我們作品的尺寸為21cm）；機(jī)械手轉(zhuǎn)至車箱抓取樹苗，同時(shí)同步傳送帶將樹苗移動到指定位置，在取苗之后，同步傳送帶再前移一個(gè)微小距離為下次動作作好準(zhǔn)備；機(jī)械手將樹苗送到樹坑位置，放入樹坑并抓穩(wěn)扶直；覆土機(jī)構(gòu)的覆土構(gòu)件移至地面，完成覆土動作；鎮(zhèn)土機(jī)構(gòu)的氣缸完成360度的壓土動作，然后覆土構(gòu)件抬起；植樹機(jī)按以上過程循環(huán)工作。（整個(gè)機(jī)構(gòu)如圖32所示），工作原理是電機(jī)固定在絲杠上，電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動絲杠旋轉(zhuǎn)并作上下運(yùn)動，絲杠下端安裝鉆頭完成鉆坑操作。起始位置距地面一定高度。10限位擋板9覆土構(gòu)件8鉸鏈7絆軸6連桿5銷4支架3齒輪1限位開關(guān)2電機(jī)圖33 覆土機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖工作原理是：電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪3具有曲柄的作用，它帶動連桿作平面運(yùn)動，聯(lián)結(jié)在連桿端部的滑塊接觸到地面，開始工作行程，完成覆土功能。同步傳送帶傳動具有穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點(diǎn)，滿足移苗操作要求，該機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)光電傳感器，具有定位識別功能，提高了移苗操作的精確程度，有利于機(jī)械手準(zhǔn)確抓取樹苗。每個(gè)裝苗容器放置一棵樹苗，樹苗能夠平穩(wěn)、可靠、連續(xù)傳送。10蝸輪6限位擋板13蝸桿12限位開關(guān)11螺桿9限位開關(guān)8手指7手指5限位開關(guān)4電機(jī)3限位開關(guān)2導(dǎo)向軸1電機(jī) 13圖35 機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖工作原理為：蝸輪10可以相對機(jī)架旋轉(zhuǎn)360度，螺桿11通過螺旋傳動帶動智能手指7和8作升降運(yùn)動，智能手指的開合由電機(jī)4帶動繞線控制。 （5）鎮(zhèn)土機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 人工植樹中，鎮(zhèn)土是用腳壓實(shí)實(shí)現(xiàn)的，腳可在樹坑的任意位置踩壓。此外，兩個(gè)傾斜安裝的鎮(zhèn)壓裝置構(gòu)成一個(gè)“V”字型，通過鎮(zhèn)土，樹苗附近形成一個(gè)凸臺，這樣下雨時(shí)，不會積聚大量雨水，避免樹苗被淹死，有利于提高成活率。 其中：桿3的 傳動比i=60/10=6圖43覆土機(jī)構(gòu)接觸地面位置（狀態(tài)D）（2）從狀態(tài)C到狀態(tài)D（見圖43），V型塊開始接觸地面，桿桿3繼續(xù)繞鉸鏈同步轉(zhuǎn)動，但是此時(shí)V型塊（由鉸鏈結(jié)構(gòu)決定的）幾何鎖合消失，機(jī)構(gòu)多出一個(gè)自由度，出現(xiàn)欠驅(qū)動現(xiàn)象。得到： 。機(jī)構(gòu)的地面覆土過程此時(shí)覆土機(jī)構(gòu)變?yōu)榍瑝K機(jī)構(gòu)（見圖45），自由度為1。圖45 覆土構(gòu)件工作分析圖 如圖建立直角坐標(biāo)系對C點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動分析。傳動比 i=60/10=6，為提高效率要求轉(zhuǎn)盤在1秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動180度角,則電機(jī)最小轉(zhuǎn)速：n=660=180 r/min電機(jī)做的功轉(zhuǎn)化為輪輪輪3的動能。五、控制設(shè)計(jì)植樹機(jī)控制系統(tǒng)由一個(gè)主控制器、兩個(gè)擴(kuò)展板組成，控制系統(tǒng)通過程序來實(shí)現(xiàn)各個(gè)機(jī)構(gòu)的功能。通過控制器改變電機(jī)的速度大小，使鉆頭接近地面時(shí)以低速轉(zhuǎn)動，獲得更大的力矩；其它情況高速運(yùn)動，以達(dá)到提高植樹效率的目的。子程序如圖所示：再利用控制器使裝苗容器略微前移，讓開傳感器位置，以利于下一棵村苗就位。其中智能手指上的2個(gè)傳感器通過開和關(guān)之間的切換，可以實(shí)現(xiàn)有樹時(shí)，抓取到位即停；無樹
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