电动轮式移动平台及菠萝收获机械关键技术研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xifeng125
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在各类农业移动平台当中,全方位轮式移动平台有着结构简单、移动灵活和维护费用低等优点。随着移动平台无人化、电动化和轻量化的研究趋势,电动轮式移动平台成为研究的热点,也更适合执行菠萝收获、叶菜收获和农药喷洒等工作。本文的研究目的是通过对电动轮式移动平台及菠萝收获机械关键技术的研究寻找出理想的实现方案,完成的主要研究内容有:  首先,重点研究电动移动平台转向系统的关键技术:通过深入研究各种转向系统的方案,找到了四轮转向机构灵活性和制造成本的平衡点,提出了一种基于四轮阿克曼转向的新型四轮转向饥构;分析各种轮毂电机的分布方式对移动平台的受力状态的影响,确定了动力系统方案。  其次,利用拓扑优化方法,寻找出给定条件下最优的侧架拓扑结构,并根据优化结果设计车架;综合车架、轮架和主要受力元件,进行了静力学强度校核;根据强度校核的结果,对车架局部再进行了拓扑优化;通过理论分析探讨了偏转刹车方案的可行性,得出了偏转刹车和电动碟刹配合的方案。  然后,通过实验验证了偏转刹车的可行性,发现刹车的最大加速度和理论计算基本相符;通过测试获得了整车的点头自振和侧滚自振的特性参数;对所选用的轮毂无刷电机进行了性能测试,获得了转速扭矩特性曲线和堵转力矩。  最后,在电动轮式移动平台的基础上,展开对菠萝收获机械的研究。分析和掌握菠萝的植株形态和生长特点;探讨菠萝从采摘、码垛、储存到卸载一系列的自动化收获工艺方案;根据工艺了安案设计用于菠萝采摘、码垛、储存和卸载的机械结构;重点分析和研究采摘机构中的输送带机构和定位机构,获得了定位机构的工作空间和位置反解。  根据上述研究的结果制作了的电动轮式移动平台的样机,实现了转向系统、动力系统和偏转刹车的功能。为上层的控制系统、导航系统和挂载的农业器械等提供一个稳定可靠、移动灵活、通用性强和高效率的电动轮式移动平台。研究出了一套自动化菠萝收获的方案,并根据方案对关键的机械结构进行了参数化设计。  
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