①行駛狀態:l、m為0(為減小機器人碰撞的幾率,必要時可將機器人靠向車體方向收回一定角度,以增加機器人的離地間隙)。
②抓根狀態:l減小、m增大,動臂下降,機械手腕液壓臂仲長調整機器人中軸線與伐根中軸線的角度,至機器人將伐根七部罩住,兩軸線重合為止。
③旋切進給狀態:此時機器人旋切筒轉動,旋切刀開始切割伐根的側根,l進一步減小降低機器人的高度,m也進一步增大保持兩軸的重合,至側根全部被切斷為止。
④拔根提起狀態:夾緊液壓缸啟動后,四個機械抓夾緊伐根,此時l開始逐漸增大,動臂提升機器人將伐根拔出,m將根據實際情況適時調整。因為此時伐根大部分已在旋切筒內,所以依靠行走地盤將m值側重于保持機器人的穩定,最后依靠行走底盤將伐根送到指定地點歸堆或裝車。整個仿真運動的實時效果見圖5。
3伐根清理機器人各工作狀態極限位置的參數測量
利用SolidWorks2007提供的測量工具,可以準確地測量設計需要的參數,通過這些參數與實際工作要求的參數進行比較,并根據比較結果實時地修改設計參數以滿足實際工作需要。
行駛狀態,機器人可根據路況適當調整高度和角度,避免因碰撞障礙物而損壞機器人。在抓根和旋切進給狀態,按照機器人的工作要求,以大興安嶺地區的落葉松、樺樹等伐根形狀和根系分布的數據為依據(大興安嶺地區的落葉松、樺樹等伐根形狀為三角形和五角形,根系分布為片狀,沒有中央主根),主側根即為主根,人土20-30cm后則向伐根周圍分布(因再往下就是巖石),伐根徑級在25-5Ocm時主側根徑級平均為10-20cm,長度平均為200-300cm。根據采伐規程要求,伐根高度應離地6cm。鑒于此,該樣機的旋切筒能切人土層的最大深度達到40cm即可。但在實際上,可根據不同需要加大旋切筒的入土深度和改變旋切筒的直徑來滿足對不同徑級伐根的作業要求,同時也能促進機器人的系列化和通用化。通過對整體模?}")在這兩個狀態下機器人相應參數的測量表明,整套裝置完全滿足設針要求(以地表為水平,機器人在動臂的控制下最大降很高度為5O0mm,最大提升高度為2000mm )。且通過鼠標拖動可知,在液壓缸工作允許范圍內,適當修改液壓缸伸縮行程或更換不同型號液壓缸即可滿足對不同地區、不同樹種伐根清理的要求。利用C05MOSMotion2006仿真運動時的"碰撞干涉檢查"功能提供的碰撞千涉部位,通過對機械手臂和接日的測量,分析其產生碰撞干涉的原因,實時修改設計參數,然后重做運動仿真,直至沒有碰撞于涉為止,由此既可達到優化設計的目的,SolidWorks2007也將自動更新其零件庫和裝配模型。
4結束語
綜上所述,在充分利用SolidWorks2007強大的參數化特征建模功能和蘭維動態裝配技術,結合COSMdSMution2000運動力學仿真功能,實現了伐根清理機器人在采用新的行走底盤后整套工作裝置參數化特征建模和三維動態運動仿真。從整個虛擬設計和運動仿真的過程中可以看出,通過在計算機軟件平臺下對整套裝置的設計和仿真分析,能夠及時地發現設計中的缺陷,并根據分析結果進行實時改進,為以后利用更加專業的力學分析軟件進一步分析機構的工作原理和性能、再次優化改進作好準備,也為進行物理樣機的試制提供了試驗依據,可顯著地縮短研發周期,降低設計成本.一次建模分析加上數據材料的收集總共用時不到兩周,其工作效率提高非常明顯。實踐證明,本次建模與運動仿真分析具有實際的指導意義,有助于伐根清理機器人的進一步改制推廣。
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