農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)（agriculture and smart mobile platform）是運(yùn)用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和控制能力并利用傳感器技術(shù)對(duì)環(huán)境的分析和反饋對(duì)四輪移動(dòng)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向伺服系統(tǒng)的精確和智能控制以達(dá)到移動(dòng)平臺(tái)能攜帶各類(lèi)機(jī)器智能運(yùn)作的綜合平臺(tái)。該平臺(tái)能按預(yù)定的路線(xiàn)，速度等要求運(yùn)動(dòng)，并具有一定的避障，爬坡，制動(dòng)等功能。農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)由平臺(tái)機(jī)架，前輪，前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪，后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)計(jì)算和控制系統(tǒng)，傳感器分析和反饋系統(tǒng)等構(gòu)成。前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)部分的基礎(chǔ)，本論文將對(duì)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)計(jì)工作如下：1：介紹國(guó)內(nèi)外各農(nóng)業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的工作原理，優(yōu)勢(shì)，不足和適應(yīng)條件和適應(yīng)范圍，綜合分析各農(nóng)業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)提出自己的設(shè)計(jì)概念，做可行性分析和各準(zhǔn)備工作。2：對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的功能需求和設(shè)計(jì)概念確定農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。3：綜合移動(dòng)平臺(tái)工作要求選擇伺服電動(dòng)機(jī)和減速器。4：對(duì)農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的骨架和整體布局的設(shè)計(jì)。5：對(duì)農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)整體機(jī)構(gòu)的分析，找出不足之出，提出改進(jìn)方案并完善。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)，移動(dòng)機(jī)器人，智能平臺(tái)。agriculture and smart mobile platform design abstract: intelligent mobile platform is the agricultural use of computers in the computing and control and make use of sensor technology on the environment analysis and feedback on the four-wheel-drive mobile robots servo system and steering precision servo systems and intelligent control to achieve the mobile platform can carry various types of machine intelligence the operation of an integrated platform .the platform according to a predetermined line, the speed of movement, etc., and has a barrier wall, climbing, braking and other functions. agriculture and smart mobile platform by platform rack, front, front-wheel steering systems, rear, rear-wheel drive system, computer and control systems, sensor analysis and feedback systems, etc.。front-wheel steering system and rear-wheel drive system is the agricultural part of the smart mobile platform basis, the paper will be front-wheel steering system and rear-wheel drive system specific institutional design and motion analysis. 1: introduction of the agricultural robot at home and abroad the status and trends of various agricultural robot working principle, advantages, shortcomings and to adapt to the conditions and adapt the scope of a comprehensive analysis of the design of agricultural robot design concept of their own, so the feasibility of analysis and the preparation work. 2: the function of the demand for agricultural robot design concept and to determine the agricultural intelligent mobile platform and the servo steering system, servo-driven design method. 3: an integrated mobile platform demanding servo motor and reducer selection. 4: intelligent mobile platform for agriculture and the overall layout of the skeleton design. 5：intelligent mobile platform for agriculture an analysis of the organization as a whole to identify the deficiencies, to improve and perfect the program.key words: agriculture, mobile robots, intelligent platform. 目錄第一章 緒 論-5-1-1前言- 5 -1.2 課題研究的背景和意義- 6 -1.3國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀- 6 - 1.3.1移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展歷史- 6 - 1.3.2農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀- 7 -第二章 機(jī)構(gòu)整體選擇-8-2.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇- 8 - 2.1.1燃料機(jī)構(gòu)動(dòng)力和電能機(jī)構(gòu)動(dòng)力的比較- 8 - 2.1.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇- 8 -2.2電能動(dòng)力的設(shè)計(jì)- 8 -2.3移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇- 8 - 2.3.1幾種移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)性能對(duì)比- 8 - 2.3.2移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇- 9 -2.4輪子配置的選擇- 9 - 2.4.1移動(dòng)輪個(gè)數(shù)的比較- 9 - 2.4.2移動(dòng)輪個(gè)數(shù)的選擇- 10 -2.5四輪驅(qū)動(dòng)和控制方式選擇- 10 - 2.5.1幾種重要四輪結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和控制方式的比較- 10 - 2.5.2幾種重要的四輪驅(qū)動(dòng)和其控制方式的分析- 11 - 2.5.3四輪驅(qū)動(dòng)和控制方式選擇- 12 - 2.5.4選擇方案運(yùn)動(dòng)方式分析- 12 -2.6驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)安裝和傳動(dòng)方式的選擇- 12 - 2.6.1傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式- 12 - 2.6.2新型電機(jī)的安裝方式- 13 - 2.6.3傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式與新型電機(jī)的安裝方式的比較- 13 -2.7 轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)安裝和傳動(dòng)方式的選擇- 14 -第三章 機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)-14-3.1前輪和轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)- 14 - 3.1.1輪外胎的設(shè)計(jì)- 14 - 3.1.2前輪軸和軸上零件的設(shè)計(jì)- 14 - 3.1.3前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-16 -3.2后輪和驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)- 16 - 3.2.1后輪驅(qū)動(dòng)方法的設(shè)計(jì)- 16 - 3.2.2定子傳動(dòng)連接方法- 17 - 3.2.3電機(jī)輸出軸和減速器輸出軸軸上零件設(shè)計(jì)- 17 -3.3平臺(tái)骨架的設(shè)計(jì)- 18 -3.4移動(dòng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)- 19 -第四章 電機(jī)和減速器-19-4.1各類(lèi)電機(jī)的對(duì)比初步選擇- 19 -4.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇- 20 - 4.2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇原則- 20 - 4.2.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器的選擇- 21 -4.3 轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇- 22 -第五章 移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析-23-5.1直線(xiàn)行走運(yùn)動(dòng)分析- 23 -5.2轉(zhuǎn)向行走運(yùn)動(dòng)分析- 23 -參考文獻(xiàn)-25-致謝-26- 第一章 緒 論1.1前言農(nóng)業(yè)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的地位，代表著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)水平，農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，也是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要的組成部分他設(shè)計(jì)的好壞直接影響農(nóng)業(yè)機(jī)器人功能的實(shí)現(xiàn)情況。本設(shè)計(jì)致力于設(shè)計(jì)一臺(tái)低成本性能優(yōu)越結(jié)構(gòu)緊湊美觀(guān)的農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)，從研究課題的意義和可行性出發(fā)，分析國(guó)內(nèi)外各相類(lèi)似設(shè)計(jì)，綜合其設(shè)計(jì)方法和理念，從解讀和對(duì)比各類(lèi)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找出合適的方法。本設(shè)計(jì)的要求和指標(biāo)如下：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，轉(zhuǎn)向靈活，機(jī)動(dòng)性好。外形尺寸適于果園或蔬菜溫室環(huán)境，并 具有一定高度的離地間隙。2)平臺(tái)自重小于60kg，載重量大于150kg，總重230kg左右。3)爬坡能力不小于，垂直越障能力大于30mm o4)峰值速度0.5m/s左右，工作速度大約0.3m/s，加速度。 5)車(chē)體具有防塵性，可在自然裸露山地上行駛。6)平臺(tái)車(chē)體能直線(xiàn)行走、轉(zhuǎn)向行走和制動(dòng)。 可將移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)分為幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)：1)設(shè)計(jì)整體方案的對(duì)比與選擇。2)前輪和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部分。3)后輪和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分。4)移動(dòng)平臺(tái)整體骨架部分。5)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)和減速器選擇。6)移動(dòng)平臺(tái)直線(xiàn)行走、轉(zhuǎn)向行走和制動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析。1.2 課題研究的背景和意義機(jī)器人技術(shù)是一種面向未來(lái)的、現(xiàn)代化的高新技術(shù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)與其它高新技術(shù)之間的融合和相互滲透程度也越來(lái)越廣泛。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)、日本、德國(guó)以及西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛了，充分運(yùn)用于汽車(chē)制造業(yè)、造船業(yè)、芯片制造業(yè)、電子等領(lǐng)域中。 農(nóng)業(yè)機(jī)器人是一種以農(nóng)產(chǎn)品為操作對(duì)象，兼有模擬人類(lèi)智能感知和四肢行動(dòng)功能、可重復(fù)編程的柔性自動(dòng)化或者半自動(dòng)化設(shè)備。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究于上世紀(jì)80年代初拉開(kāi)序幕，日本、法國(guó)和美國(guó)已成為農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究的先鋒。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作用可以簡(jiǎn)單歸納為以下幾點(diǎn):1)緩解農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的不足;2)替代人類(lèi)從事臟、累、辛苦的勞動(dòng);3)替代人類(lèi)從事機(jī)械式的單調(diào)勞動(dòng);4)獲得高品質(zhì)、高附加值的農(nóng)產(chǎn)品;5)實(shí)現(xiàn)植物工廠(chǎng)內(nèi)的無(wú)菌化生產(chǎn);6)吸引更多年輕的有識(shí)之士從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外，農(nóng)業(yè)機(jī)器人具有先進(jìn)的感知能力，大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)和強(qiáng)勁的處理能力。所以，在未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程信息化中，農(nóng)業(yè)機(jī)器人將起到舉足輕重的作用。 目前，農(nóng)業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用在移栽、嫁接、噴藥、采摘、果實(shí)分級(jí)等領(lǐng)域，其中采摘是水果生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一，果樹(shù)采摘機(jī)器人是最可能得到廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。果樹(shù)采摘機(jī)器人可充分利用機(jī)器人的信息感知功能，對(duì)被采摘對(duì)象的成熟程度進(jìn)行識(shí)別，從而保證采摘的果實(shí)的質(zhì)量，并能夠大大提高采摘的工作效率。各農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極進(jìn)行果樹(shù)收獲自動(dòng)化的研究，真正達(dá)到代替人類(lèi)完成采摘任務(wù)，且實(shí)用化、普及化，尚需要解決提高智能化程度和降低生產(chǎn)成本兩個(gè)技術(shù)難題。在國(guó)外果樹(shù)采摘機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，我國(guó)在這方面的研究尚在起步階段。但隨著科技水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)規(guī)?；牟粩喟l(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人將逐漸在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用?？梢灶A(yù)計(jì)，在21世紀(jì)提高農(nóng)業(yè)工程的自動(dòng)化水平將成為我國(guó)農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)，用于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方面的各類(lèi)機(jī)器人作為高級(jí)自動(dòng)化設(shè)備，在我國(guó)也將得到推廣應(yīng)用。 農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要的組成部分，是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的整體構(gòu)件運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作的核心部分，他的設(shè)計(jì)合理與否直接影響到農(nóng)業(yè)機(jī)器人的功能和智能效果。 所以農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的研究設(shè)計(jì)將對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)巨大的機(jī)會(huì)，屆時(shí)會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)出深淵的影響。1.3國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展歷史移動(dòng)機(jī)器人的研究始于60年代末期。斯坦福研究院(sri)的nils nilsseo和charles rosen等人，在1966年至1972年中研發(fā)出了取名shakey的自主移動(dòng)機(jī)器人。目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)，在復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。與此同時(shí)，最早的操作式步行機(jī)器人也研制成功，從而開(kāi)始了機(jī)器人步行機(jī)構(gòu)方面的研究，以解決機(jī)器人在不平整地域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研制出了多足步行機(jī)器人。70年代末，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和傳感技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人研究又出現(xiàn)了新的高潮。特別是在80年代中期，設(shè)計(jì)和制造機(jī)器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司開(kāi)始研制移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。90年代以來(lái)，以研制高水平智能型移動(dòng)平臺(tái)。1.3.2農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.2.1國(guó)外情況20世紀(jì)90年代以來(lái)，“精確農(nóng)業(yè)”技術(shù)的研究與應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家受到了普遍的重視，已被國(guó)際農(nóng)業(yè)科技界認(rèn)為是21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的先導(dǎo)性技術(shù)之一。各個(gè)國(guó)家先后研制出各種農(nóng)業(yè)機(jī)器人.如日本早在20世紀(jì)7.年代后期，已研制出嫁接機(jī)器人，扦插機(jī)器人，移摘機(jī)器人，采摘機(jī)器人，這不僅可以減少農(nóng)民的辛苦，而且減少了除草劑對(duì)環(huán)境的污染。西班牙發(fā)明了采摘柑橘機(jī)器人，英國(guó)開(kāi)發(fā)了采蘑菇機(jī)器人，法國(guó)研制的分揀機(jī)器人，美國(guó)發(fā)明了一種多用途的自動(dòng)聯(lián)合收割機(jī)等等。1.3.2.2國(guó)內(nèi)情況我國(guó)目前已開(kāi)發(fā)出來(lái)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人由：耕耘機(jī)器人，除草機(jī)器人、施肥機(jī)器人，噴藥機(jī)器人、蔬菜嫁接機(jī)器人、收割機(jī)器人，采摘機(jī)器人等。我國(guó)已研制成功蔬菜嫁接機(jī)器人，并成功進(jìn)行試驗(yàn)性嫁接生產(chǎn)，由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的蔬菜機(jī)器人解決了蔬菜幼苗的柔嫩性，易損性和生長(zhǎng)不一致性等難題，可廣泛用于黃瓜，西瓜，甜瓜等菜苗的嫁接，我國(guó)還成功的研制了采摘西紅柿機(jī)器人，他帶有彩色攝像頭，能夠判斷果實(shí)的生熟，由于位置的誤差，采摘成功率為70%，但對(duì)于實(shí)際的需要，這個(gè)數(shù)字是可以接受的，東北林業(yè)大學(xué)研制出林木球果采摘機(jī)器人，它的應(yīng)用有望克服我國(guó)的森林資源危機(jī)，改進(jìn)我國(guó)的森林資源的利用。 農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)示意圖 第二章 機(jī)構(gòu)整體選擇2.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇2.1.1燃料機(jī)構(gòu)動(dòng)力和電能機(jī)構(gòu)動(dòng)力的比較 性能指標(biāo)重量反映時(shí)間與控制器的配合度體積控制性能價(jià)格負(fù)載性能穩(wěn)定性影響燃料動(dòng)力機(jī)構(gòu)笨重慢差大差一般好差有電能動(dòng)力機(jī)構(gòu)輕快好小好貴一般好無(wú)說(shuō)明：1農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人必須有控制系統(tǒng)而控制系統(tǒng)的能源是電驅(qū)動(dòng)。 2伺服電機(jī)普遍昂貴。 3在田間作業(yè)要考慮對(duì)環(huán)境的影響。2.1.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇結(jié)合燃料機(jī)構(gòu)動(dòng)力和電力機(jī)構(gòu)動(dòng)力的各性能和適應(yīng)條件等因素最后得出結(jié)論采用電能驅(qū)動(dòng)方式為農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式。2.2電能動(dòng)力的設(shè)計(jì)電能驅(qū)動(dòng)以電動(dòng)機(jī)為主動(dòng)源，由于農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)在田地間工作，所要求速度為低速但驅(qū)動(dòng)力要求較大，但普遍電動(dòng)機(jī)為高速電機(jī)，所以要在電動(dòng)機(jī)后加一高變速比的減速器，且移動(dòng)平臺(tái)為智能性移動(dòng)平臺(tái)對(duì)控制性要求較高所以要求電動(dòng)機(jī)為伺服電動(dòng)機(jī)。 初步設(shè)計(jì)：伺服電動(dòng)機(jī)加高變速比減速器的組合作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。2.3移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇2.3.1幾種移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)性能對(duì)比越障能力越野性能小型化通過(guò)性穩(wěn)定性轉(zhuǎn)向性能載重自重速度腿足式aaadaadd普通履帶式cbbabbbb特種履帶式bbbbabbb普通輪式dccabcaa特種輪式bccbbcba2.3.2移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)是移動(dòng)平臺(tái)的較高的速度和轉(zhuǎn)向靈活性、較低的成本、較大的載重能力、較少的能量消耗以維持其最大續(xù)航能力。因此，履帶式或足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)都不太適合。此外，果園土壤條件也非常適合輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)走行要求，因此，我選擇輪式機(jī)構(gòu)。2.4輪子配置的選擇2.4.1移動(dòng)輪個(gè)數(shù)的比較2.4.1.1兩輪機(jī)構(gòu) 兩輪機(jī)構(gòu)可分為兩種一為前后輪布置二為左右輪布置，但兩種情況對(duì)地面的接觸只有兩個(gè)點(diǎn)而不能靜止立于地面，需要利用人的體重和移動(dòng)來(lái)求穩(wěn)定行走或利用陀螺效應(yīng)來(lái)達(dá)平衡，而農(nóng)業(yè)機(jī)械要求再低速下行走且工作路況不好所以不宜采用兩輪機(jī)構(gòu)。2.4.1.2三輪機(jī)構(gòu) 三輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足一般的需求，在移動(dòng)機(jī)械中運(yùn)用較廣，但三輪機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，一旦受到偏置載荷，很容易發(fā)生翻傾，負(fù)載能力較低，且農(nóng)業(yè)作物一般為壟式栽種，所以輪子宜用左右兩排輪式布置，所以三輪式不宜采用。2.4.1.3四輪機(jī)構(gòu) 四輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，負(fù)載能力較強(qiáng)，容易控制，運(yùn)用較廣泛，且技術(shù)較為成熟，且其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中間位置有較大的空隙，與地面無(wú)接觸點(diǎn)。2.4.1.4大于四輪結(jié)構(gòu) 大于四輪結(jié)構(gòu)雖然穩(wěn)定性和負(fù)載能力較強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，難于控制，不宜在運(yùn)載農(nóng)業(yè)機(jī)械中采用。2.4.2移動(dòng)輪個(gè)數(shù)的選擇鑒于上述不同輪個(gè)數(shù)的性能和適應(yīng)條件的比較，覺(jué)得四輪機(jī)構(gòu)較適應(yīng)與農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，所以選擇四輪結(jié)構(gòu)。2.5四輪驅(qū)動(dòng)和控制方式選擇2.5.1幾種重要四輪結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和控制方式的比較1四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)獨(dú)立轉(zhuǎn)向。 2前輪轉(zhuǎn)向，后輪差速驅(qū)動(dòng)。 3前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，后輪為自由輪。 4后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向。 各類(lèi)型輪說(shuō)明：可操作標(biāo)準(zhǔn)輪 非動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)輪 動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)輪非動(dòng)力全向輪 聯(lián)結(jié)輪2.5.2幾種重要的四輪驅(qū)動(dòng)和其控制方式的分析四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式是一種可以在平面內(nèi)獲得任意運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)方式，可以完全控制機(jī)器人在平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)自由度(兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)分量和一個(gè)自身姿態(tài)旋轉(zhuǎn)分量)，具有全向運(yùn)動(dòng)能力的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)使機(jī)器人可以向任意方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而之前不需要做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且這種輪系可以滿(mǎn)足一邊做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一邊旋轉(zhuǎn)的要求，達(dá)到終狀態(tài)所需要的任意運(yùn)動(dòng)要求。這運(yùn)動(dòng)方式雖好，但該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，制作成本較貴，且器控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，對(duì)其要求較高，不易控制。在農(nóng)業(yè)機(jī)器中要求不要那么高，所以不宜采用。前輪轉(zhuǎn)向后輪差速驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)一般，易于控制，但差速器的構(gòu)造復(fù)雜，體積大，如果是前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)后輪為自由輪的運(yùn)動(dòng)方式，其工作主動(dòng)部件過(guò)于集中且后輪自由，一旦受到偏置載荷，會(huì)偏移前預(yù)定軌跡，所以工作不夠穩(wěn)定。而后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)綜合了上述各運(yùn)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)且改進(jìn)其不適宜，后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)能提供獨(dú)立的動(dòng)力互不干涉，前輪沒(méi)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)節(jié)省成本但有獨(dú)立的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提高其運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，且整體設(shè)計(jì)合理，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，雖然其運(yùn)動(dòng)自由度和靈活度沒(méi)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)獨(dú)立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)強(qiáng)，但其擁有的自由度和靈活度足夠適應(yīng)于農(nóng)業(yè)工作中，在工作中能達(dá)到直線(xiàn)行走、轉(zhuǎn)向行走、旋轉(zhuǎn)行走、制動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)較合理適應(yīng)。所以選擇后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)前輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)方式作為農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方式。移動(dòng)輪2.5.3四輪驅(qū)動(dòng)和控制方式選擇 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向 智能移動(dòng)平臺(tái)的初步設(shè)計(jì)方案示意圖此設(shè)計(jì)初步估計(jì)為四個(gè)輪子四個(gè)伺服電機(jī)一個(gè)平臺(tái)骨架，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于控制，且成本不高。2.5.4選擇方案運(yùn)動(dòng)方式分析后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)前輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式的分析，前輪能正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)兩種模式，兩前輪的運(yùn)動(dòng)方式為22=4種，后輪能正傳和反轉(zhuǎn)兩種模式，兩后輪的運(yùn)動(dòng)方式為22=4種，所以總的運(yùn)動(dòng)方式為44=16運(yùn)動(dòng)方式，但有很多形式在實(shí)際應(yīng)用中并不實(shí)用，能使用的有效方式只有幾種，下圖是其幾種重要的運(yùn)動(dòng)方式直線(xiàn)行走、轉(zhuǎn)向行走、旋轉(zhuǎn)行走、制動(dòng)。 直線(xiàn)行走 轉(zhuǎn)向行走 旋轉(zhuǎn)行走 制動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)幾種中重要的運(yùn)動(dòng)方式示意圖2.6驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)安裝和傳動(dòng)方式的選擇2.6.1傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式電機(jī)放于行動(dòng)輪之上采用齒輪、鏈條、皮帶等中介傳遞動(dòng)力傳動(dòng)。電機(jī)放置于與輪子中線(xiàn)同一水平采用固定電機(jī)外殼用轉(zhuǎn)子連接輪子傳動(dòng)。傳統(tǒng)電機(jī)的安裝示意圖：式安裝式安裝 2.6.2新型電機(jī)的安裝方式電機(jī)放置于與輪子中線(xiàn)同一水平采用固定電機(jī)轉(zhuǎn)子由定子帶動(dòng)輪子傳動(dòng)。新型電機(jī)的安裝示意圖：伺服電機(jī) 2.6.3傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式與新型電機(jī)的安裝方式的比較傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式中電機(jī)上置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，傳動(dòng)效率低，反映時(shí)間慢，當(dāng)一邊傳動(dòng)是會(huì)出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象，齒輪傳動(dòng)承載能力大、尺寸緊湊、允許轉(zhuǎn)速高、效率高、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比精確等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)齒輪傳動(dòng)的距離長(zhǎng)是其效率不高不合遠(yuǎn)距離傳送動(dòng)力，且齒輪制作成本高，無(wú)過(guò)載保護(hù)，由于其工作性質(zhì)對(duì)環(huán)境有要求，需要另外安裝固定和保護(hù)元件。帶傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、有過(guò)載保護(hù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)、安裝維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，但傳動(dòng)效率較低、帶壽命較短、傳動(dòng)比不精確、軸承和軸受力較大。鏈傳動(dòng)兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的部分優(yōu)特點(diǎn)，但瞬時(shí)傳動(dòng)比有變化、有噪聲/不適合急速反轉(zhuǎn)/有時(shí)需要張緊裝置。而傳統(tǒng)電機(jī)的安裝方式中電機(jī)中置的設(shè)計(jì)省略了復(fù)雜的中間傳動(dòng)，采用直接軸連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，效率較高，在一定的程度上改進(jìn)了上各間接傳動(dòng)的不足，但其安裝結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，單邊受力，工作不穩(wěn)定，對(duì)電機(jī)要求較高，新型電機(jī)的安裝方式進(jìn)一步解決了傳統(tǒng)電機(jī)中置安裝的不足，動(dòng)力系統(tǒng)安于輪子中心空余部分，將動(dòng)力系統(tǒng)和輪子一體設(shè)計(jì)，達(dá)到完美的結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝對(duì)稱(chēng)，受力均衡，所以我將選擇電機(jī)中置定子傳動(dòng)的新型電機(jī)的安裝和傳動(dòng)方式作為農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)安裝和傳動(dòng)方式。2.7 轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)安裝和傳動(dòng)方式的選擇第三章 機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)3.1前輪和轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)3.1.1輪外胎的設(shè)計(jì)由于農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)的工作環(huán)境為地況較差的田間和地間，表面有疏松的泥土，所以要選擇抓地性能比較好的輪外胎設(shè)計(jì)，而選擇輪子外表右“八”形齒的輪外胎就達(dá)到了工作的要求。 輪外胎示意圖3.1.2前輪軸和軸上零件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，在水平軸向有旋轉(zhuǎn)自由度，在縱向無(wú)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)自由度，所以要有軸承，選擇雙單列向心球軸承的重復(fù)保險(xiǎn)約束。在軸向無(wú)移動(dòng)自由度，并承受小量軸向受力，所以安裝雙螺母約束，兩軸承上對(duì)稱(chēng)承載輪子，軸則立于支架上。 前輪中軸的受力情況：其中、為移動(dòng)平臺(tái)前輪支架對(duì)軸的壓力，、為地面?zhèn)鬟f給移動(dòng)平臺(tái)平臺(tái)前輪軸承的反向支撐力。由受力平衡方程和約束對(duì)稱(chēng)可得：=假如平臺(tái)重心在平臺(tái)的前后輪中心對(duì)稱(chēng)位置，設(shè)平臺(tái)的總質(zhì)量為m,則=mg=270kg9.8=330.75n前輪中軸的受力簡(jiǎn)圖：前輪中軸的剪力圖：前輪中軸的彎矩圖：其中，為軸上近視的均布載荷。經(jīng)軸的受力情況和圖示受力分析可得其危險(xiǎn)截面長(zhǎng)20mm處所受力為剪力。前輪中軸的校核：軸徑d=17mm所以軸截面面積所以經(jīng)查表可得a3號(hào)鋼的許應(yīng)剪切應(yīng)力=（1220）mpa式中的為安全系數(shù)，雖然農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作地面質(zhì)量不高，平臺(tái)在其表面工作不穩(wěn)定，要求有較高的安全系數(shù)，=8.219非常安全，校核得設(shè)計(jì)合理。3.1.3前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，在豎直軸向有旋轉(zhuǎn)自由度，在軸縱向無(wú)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)自由度，當(dāng)工作軸向受壓時(shí)或但平臺(tái)被提起時(shí)能承受較大載荷的軸向受力，所以要有軸承，選擇雙單列圓錐滾子軸承的約束。能和轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，所以要安裝聯(lián)軸器。軸連接轉(zhuǎn)向輪帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套連接平臺(tái)骨架，固定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 前輪轉(zhuǎn)向系示意圖3.2后輪和驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.2.1后輪驅(qū)動(dòng)方法的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求后輪驅(qū)動(dòng)為移動(dòng)平臺(tái)唯一的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，要求提供大轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)穩(wěn)定，效率高，壽命長(zhǎng)，易于更換零件。所以采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)減速器中置的設(shè)計(jì)方案，其傳動(dòng)方式為固定減速輸出軸而利用電機(jī)和減速器整體轉(zhuǎn)動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)方式。3.2.2定子傳動(dòng)連接方法 定子傳動(dòng)連接方法正向示意圖 定子傳動(dòng)連接方法側(cè)向示意圖3.2.3電機(jī)輸出軸和減速器輸出軸軸上零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：后輪支架要被輪子支撐，且要支撐較大的載荷，初步設(shè)計(jì)后輪支架被后輪左右蓋所支撐，電機(jī)和減速器的輸出軸要被支撐，并能承受小量載荷和高速運(yùn)動(dòng)是能減少摩擦提高其運(yùn)動(dòng)效率和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。減速器要與后輪支架固結(jié)，并能傳遞較大的旋轉(zhuǎn)扭矩載荷。結(jié)構(gòu)緊湊，軸承要有固定零件約束，不能暴露于環(huán)境中，方便加固體潤(rùn)滑膏。 電機(jī)和減速器輸出軸軸上零件結(jié)構(gòu)示意圖 連軸器連接方式示意圖3.3平臺(tái)骨架的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求能連接移動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)工作輪，傳遞后輪動(dòng)力于前輪，前輪的轉(zhuǎn)向能作用與整臺(tái)移動(dòng)平臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在平臺(tái)骨架上安裝各類(lèi)附加功能配件機(jī)器，如施藥配件、采摘機(jī)械手臂、播種機(jī)器等等。 平臺(tái)骨架設(shè)計(jì)示意圖 3.4移動(dòng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì) 移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)向行走示意圖 移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)直線(xiàn)行走示意圖 第四章 電機(jī)和減速器4.1各類(lèi)電機(jī)的對(duì)比初步選擇電機(jī)的選擇對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響明顯，它不但直接影響平臺(tái)的尺寸和結(jié)構(gòu)安排，并且對(duì)運(yùn)動(dòng)靈活性起關(guān)鍵作用。一般直流電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，價(jià)格也便宜，但一般直流電機(jī)的控制性能不好，工作速度不穩(wěn)定，只能用于對(duì)速度控制要求不高的機(jī)械中，不宜用于智能性移動(dòng)平臺(tái)。農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常采用具有良好調(diào)速性能的各種直流電機(jī)，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。選擇電機(jī)關(guān)鍵是對(duì)于伺服電機(jī)和各種直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的比較。伺服電機(jī)的特點(diǎn)是功重比大，能保證足夠的速度，且有反饋環(huán)節(jié)，不需要加入測(cè)速傳感器(如:光電編碼器)充當(dāng)反饋環(huán)節(jié);能自動(dòng)保證速度和位置精度，具體來(lái)說(shuō)伺服電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn): a調(diào)速性能好，運(yùn)行穩(wěn)定，且自身有反饋環(huán)節(jié)，不需要加入測(cè)速傳感器。 b整體體積小，功重比大。 c電機(jī)的負(fù)載特性硬，有較大的過(guò)載能力，確保運(yùn)行速度不受負(fù)載沖擊的影響。但是伺服電機(jī)本身的速度非常高，通常需要使用減速器。直流電機(jī)沒(méi)有測(cè)速傳感器，沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，需另加測(cè)速傳感器，雖然直流電機(jī)自身配有減速器，但速度仍較高，應(yīng)用與農(nóng)業(yè)智能移動(dòng)平臺(tái)中仍需減速器。步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)是同樣功率下的重量比直流電機(jī)和伺服電機(jī)大，體積也大。但步進(jìn)電機(jī)是開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需測(cè)速器件，也不需要減速器，減少了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。根據(jù)輕量化和簡(jiǎn)單緊湊設(shè)計(jì)原則，移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器選用伺服電機(jī)加減速器。4.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇4.2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇原則電機(jī)功率估算與平臺(tái)受力密切相關(guān)，借助汽車(chē)動(dòng)力性分析方法可知平臺(tái)行駛過(guò)程中，通過(guò)輪胎與地面的相互作用，支撐并推動(dòng)其前進(jìn)。因此必須分析沿行駛方向作用于平臺(tái)的各種外力，即推動(dòng)平臺(tái)行駛的驅(qū)動(dòng)力和阻礙平臺(tái)前進(jìn)的行駛阻力。根據(jù)力的平衡關(guān)系，在平臺(tái)行駛過(guò)程中其驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力應(yīng)該保持平衡。即平臺(tái)行駛方程： =式中驅(qū)動(dòng)力，= t是電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，是減速傳動(dòng)比，是傳動(dòng)效率?？傂旭傋枇?。平臺(tái)在非結(jié)構(gòu)化道路上緩慢行駛時(shí)，假設(shè)忽略空氣阻力，則平臺(tái)行駛的總阻力為=+其中 （滾動(dòng)阻力）：由地面和車(chē)輪相互作用產(chǎn)生。 = 為滾動(dòng)阻力系數(shù)，w為重力垂直地面的分力 （坡道阻力）：上坡行駛時(shí)克服其重力沿坡道的分力。 = 為坡度角,g 為平臺(tái)重力 （加速阻力）平臺(tái)直線(xiàn)行駛時(shí)，要克服本身的慣性力，即加速阻力。 = 為直線(xiàn)行駛加速度（越障阻力）平臺(tái)在爬越障礙時(shí)，由于輪地接觸面的改變，增加了一個(gè)額外的運(yùn)動(dòng)阻力，稱(chēng)為障礙阻力。貝克曾把自然障礙分成兩大類(lèi):矩形和四基本型，其中四基本型包括:上坡、下坡、溝坑、筑堤等。移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主要困難之一就是爬越這些障礙。=g 其中g(shù)為平臺(tái)重力,a為平臺(tái)重心離前輪中心的距離，b為重心離后輪中心的距離，為地面附著系數(shù)，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，h為障礙物體高度，d輪子的直徑。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)并參考前文api的結(jié)構(gòu)參數(shù)，假設(shè)平臺(tái)總重270kg，行駛于壓土路面條件下，查得滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.03，附著系數(shù)0.5, a=b=380mm, l=760mm,障礙物高度假設(shè)為40mm, d=2r=465mm，估算各種越障情況下的障礙阻力為: =(10001200)n 另外設(shè)平臺(tái)行駛最大加速度為a=0.2，平臺(tái)行駛路面的最大坡度=20所以有： =0.032709.80.9397=74.593n=2709.80.342=904.932n=2700.2=54n=1200n = =+=74.593n+904.932n+54n+1200n=2233.525n該平臺(tái)采用兩輪驅(qū)動(dòng)，因此在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算過(guò)程中，每個(gè)輪系只需要提供平臺(tái)所需平地和爬坡功率的1/2。假設(shè)傳動(dòng)系的效率= 0.98，減速器的效率為= 0.95則平臺(tái)平地行駛 (v=0.3m/s)電機(jī)所需驅(qū)動(dòng)功率為: p=4.2.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器的選擇據(jù)上述分析為保險(xiǎn)和安全因素驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率要帶到370w400w。對(duì)比各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，選用sz系列電機(jī)型號(hào)為:130sz09/h3，電機(jī)轉(zhuǎn)速2000 rpm，電壓24v,功率400 w，減速器為 j90px型減速器，速比36，輸出轉(zhuǎn)速56 r/min。具有體積小、重量輕、力能指標(biāo)高、噪音低、產(chǎn)品系列化程度高、零部件通用化程度強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械及自動(dòng)化控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件或驅(qū)動(dòng)裝置。所選電機(jī)的技術(shù)說(shuō)明如下：驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min電機(jī)電壓/v電機(jī)功率/w最大 電流 /a允許順逆速 差r/min輸出最大轉(zhuǎn)矩/mn.m130sz09/h320002440016.501301912 所選減速器的技術(shù)說(shuō)明如下： 驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器型號(hào)速比傳動(dòng)效率輸出轉(zhuǎn)速r/min輸出轉(zhuǎn)矩/n.mj90px360.955610.1718電機(jī)和減速器重6.5kg,移動(dòng)平臺(tái)平地行駛的最高速度為： 4.3 轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇平臺(tái)的轉(zhuǎn)向?qū)ξ恢镁纫髧?yán)格，而速度要求不高，雖然步進(jìn)電機(jī)適合這一要求，但步進(jìn)電機(jī)體積較大，很難與車(chē)輪裝配，功率小，負(fù)載能力低，而伺服電機(jī)雖有傳感測(cè)速器，但通過(guò)減速器后的轉(zhuǎn)角角度就不能用電機(jī)的傳感測(cè)速器來(lái)精確計(jì)算，仍須另加傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)角，從輕量化設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)原則，選擇zyt型直流減速電機(jī)，依靠光電編碼器精確測(cè)量轉(zhuǎn)向角度，已達(dá)到能精確控制前輪轉(zhuǎn)向角度。所選電機(jī)和減速器的技術(shù)說(shuō)明如下：驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速/ rpm電機(jī)電壓/v電機(jī)功率/w最大電流/a加速器型號(hào)減速比輸出轉(zhuǎn)速/rpm最大轉(zhuǎn)矩/n.m90zyt05600024855.2j70px2162829電機(jī)重量為3.5kg第五章 移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析。此處省略nnnnnnnnnnnn字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯參 考 文 獻(xiàn)1中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械華科學(xué)研究院編，實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(上)，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.2國(guó)家機(jī)械工業(yè)局編.中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品目錄(14).機(jī)械工業(yè)出版社.3楊明忠，朱家誠(chéng)主編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢：武漢理工大學(xué)出版社.4譚建榮，張樹(shù)有，陸國(guó)棟，施岳定編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出版社.5中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，劉巽爾主編.極限與配合.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社.6崔新民，國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)，新農(nóng)村，2001年 01期.7閆樹(shù)兵，基于虛擬樣機(jī)技術(shù)農(nóng)業(yè)輪式移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械子系統(tǒng)研究，（碩士生畢業(yè)論文），南京農(nóng)業(yè)大學(xué).8機(jī)械工程手冊(cè).第二版.機(jī)械工業(yè)出版社.9機(jī)械工程手冊(cè).第六卷.機(jī)械工業(yè)出版社.10劉鴻文編，材料力學(xué)(第四版)，高等教育出版社.11哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編，理論力學(xué)（第六版），高等教育出版社.致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以圓滿(mǎn)地完成離不開(kāi)饒洪輝老師的精心監(jiān)督和指導(dǎo)，在整個(gè)學(xué)習(xí)和做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，饒老師對(duì)我悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，為我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍；他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學(xué)識(shí)，給我留下了深刻的印象，對(duì)我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識(shí)，而且在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力上有了很大的提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一方面我深感自己知識(shí)的貧乏和平時(shí)鍛煉的重要性，深刻領(lǐng)會(huì)到實(shí)踐與理論的差異性；另一方面，通過(guò)這次獨(dú)立的設(shè)計(jì)，更加堅(jiān)定了繼續(xù)努力學(xué)習(xí)的信念，深深體會(huì)到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合是學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)的重要途徑，同時(shí)也是搞好教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我提高了獨(dú)立思考問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)各種方式收集、查找相關(guān)資料。在此過(guò)程中我刻苦努力，虛心請(qǐng)教，不放過(guò)任何難點(diǎn)與疑問(wèn)。設(shè)計(jì)中的很多問(wèn)題都親自前往車(chē)間看產(chǎn)品相關(guān)設(shè)備和工人的實(shí)踐操作。這使我忘不了指導(dǎo)老師對(duì)我的多層次的認(rèn)真的技術(shù)指導(dǎo)和真誠(chéng)幫助。在此，我再次向他致以我最真誠(chéng)的敬意和衷心的感謝。最后，我要感謝我的父母，是他們給了我上大學(xué)的機(jī)會(huì)，給了我生活的信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣；我還要感謝大學(xué)的所有老師，是他們無(wú)私地教導(dǎo)我，使我掌握了農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，為這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)和我以后的學(xué)習(xí)與工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝他們多年的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)！附錄i 外文文獻(xiàn)翻譯估計(jì)導(dǎo)致工程幾何分析錯(cuò)誤的一個(gè)正式理論sankaraharigopalakrishnan，krishnansuresh機(jī)械工程系，威斯康辛大學(xué)，麥迪遜分校，2006年9月30日摘要：幾何分析是著名的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助工藝簡(jiǎn)化 “小或無(wú)關(guān)特征”在cad模型中的程序，如有限元分析。然而，幾何分析不可避免地會(huì)產(chǎn)生分析錯(cuò)誤，在目前的理論框架實(shí)在不容易量化。本文中，我們對(duì)快速計(jì)算處理這些幾何分析錯(cuò)誤提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚?。尤其，我們集中力量解決地方的特點(diǎn)，被簡(jiǎn)化的任意形狀和大小的區(qū)域。提出的理論采用伴隨矩陣制定邊值問(wèn)題抵達(dá)嚴(yán)格界限幾何分析性分析錯(cuò)誤。該理論通過(guò)數(shù)值例子說(shuō)明。關(guān)鍵詞:幾何分析;工程分析;誤差估計(jì);計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)1. 介紹機(jī)械零件通常包含了許多幾何特征。不過(guò)，在工程分析中并不是所有的特征都是至關(guān)重要的。以前的分析中無(wú)關(guān)特征往往被忽略，從而提高自動(dòng)化及運(yùn)算速度。舉例來(lái)說(shuō)，考慮一個(gè)剎車(chē)轉(zhuǎn)子，如圖1(a)。轉(zhuǎn)子包含50多個(gè)不同的特征，但所有這些特征并不是都是相關(guān)的。就拿一個(gè)幾何化的剎車(chē)轉(zhuǎn)子的熱量分析來(lái)說(shuō)，如圖1(b)。有限元分析的全功能的模型如圖1(a)，需要超過(guò)150,000度的自由度，幾何模型圖1(b)項(xiàng)要求小于25，000個(gè)自由度，從而導(dǎo)致非常緩慢的運(yùn)算速度。圖1(a)剎車(chē)轉(zhuǎn)子 圖1(b)其幾何分析版本除了提高速度，通常還能增加自動(dòng)化水平，這比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的有限元網(wǎng)格幾何分析組成。內(nèi)存要求也跟著降低，而且條件數(shù)離散系統(tǒng)將得以改善;后者起著重要作用迭代線(xiàn)性系統(tǒng)。但是，幾何分析還不是很普及。不穩(wěn)定性到底是“小而局部化”還是“大而擴(kuò)展化”，這取決于各種因素。例如，對(duì)于一個(gè)熱問(wèn)題，想刪除其中的一個(gè)特征，不穩(wěn)定性是一個(gè)局部問(wèn)題:(1)凈熱通量邊界的特點(diǎn)是零。(2)特征簡(jiǎn)化時(shí)沒(méi)有新的熱源產(chǎn)生; 4對(duì)上述規(guī)則則例外。展示這些物理特征被稱(chēng)為自我平衡。結(jié)果，同樣存在結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題。從幾何分析角度看，如果特征遠(yuǎn)離該區(qū)域，則這種自我平衡的特征可以忽略。但是，如果功能接近該區(qū)域我們必須謹(jǐn)慎，。從另一個(gè)角度看，非自我平衡的特征應(yīng)值得重視。這些特征的簡(jiǎn)化理論上可以在系統(tǒng)任意位置被施用,但是會(huì)在系統(tǒng)分析上構(gòu)成重大的挑戰(zhàn)。目前，尚無(wú)任何系統(tǒng)性的程序去估算幾何分析對(duì)上述兩個(gè)案例的潛在影響。這就必須依靠工程判斷和經(jīng)驗(yàn)。在這篇文章中，我們制定了理論估計(jì)幾何分析影響工程分析自動(dòng)化的方式。任意形狀和大小的形體如何被簡(jiǎn)化是本文重點(diǎn)要解決的地方。伴隨矩陣和單調(diào)分析這兩個(gè)數(shù)學(xué)概念被合并成一個(gè)統(tǒng)一的理論來(lái)解決雙方的自我平衡和非自我平衡的特點(diǎn)。數(shù)值例子涉及二階scalar偏微分方程，以證實(shí)他的理論。本文還包含以下內(nèi)容。第二節(jié)中，我們就幾何分析總結(jié)以往的工作。在第三節(jié)中，我們解決幾何分析引起的錯(cuò)誤分析，并討論了擬議的方法。第四部分從數(shù)值試驗(yàn)提供結(jié)果。第五部分討論如何加快設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)度。2. 前期工作幾何分析過(guò)程可分為三個(gè)階段:識(shí)別:哪些特征應(yīng)該被簡(jiǎn)化；簡(jiǎn)化：如何在一個(gè)自動(dòng)化和幾何一致的方式中簡(jiǎn)化特征；分析:簡(jiǎn)化的結(jié)果。第一個(gè)階段的相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)很多。例如，企業(yè)的規(guī)模和相對(duì)位置這個(gè)特點(diǎn)，經(jīng)常被用來(lái)作為度量鑒定。此外，也有人提議以有意義的力學(xué)判據(jù)確定這種特征。自動(dòng)化幾何分析過(guò)程，事實(shí)上，已成熟到一個(gè)商業(yè)化幾何分析的地步。但我們注意到，這些商業(yè)軟件包僅提供一個(gè)純粹的幾何解決。因?yàn)闆](méi)有保證隨后進(jìn)行的分析錯(cuò)誤，所以必須十分小心使用。另外，固有的幾何問(wèn)題依然存在，并且還在研究當(dāng)中。本文的重點(diǎn)是放在第三階段，即快速幾何分析。建立一個(gè)有系統(tǒng)的方法，通過(guò)幾何分析引起的誤差是可以計(jì)算出來(lái)的。再分析的目的是迅速估計(jì)改良系統(tǒng)的反應(yīng)。其中最著名的再分析理論是著名的謝爾曼-morrison和woodbury公式。對(duì)于兩種有著相似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和剛度矩陣設(shè)計(jì)，再分析這種技術(shù)特別有效。然而，過(guò)程幾何分析在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的剛度矩陣會(huì)導(dǎo)致一個(gè)戲劇性的變化，這與再分析技術(shù)不太相關(guān)。3. 擬議的方法3.1問(wèn)題闡述我們把注意力放在這個(gè)文件中的工程問(wèn)題，標(biāo)量二階偏微分方程式(pde): 許多工程技術(shù)問(wèn)題，如熱，流體靜磁等問(wèn)題，可能簡(jiǎn)化為上述公式。作為一個(gè)說(shuō)明性例子，考慮散熱問(wèn)題的二維模塊如圖2所示。圖2二維熱座裝配熱量q從一個(gè)線(xiàn)圈置于下方位置列為coil。半導(dǎo)體裝置位于device。這兩個(gè)地方都屬于，有相同的材料屬性，其余將在后面討論。特別令人感興趣的是數(shù)量，加權(quán)溫度tdevice內(nèi)device(見(jiàn)圖2)。一個(gè)時(shí)段，認(rèn)定為slot縮進(jìn)如圖2，會(huì)受到抑制，其對(duì)tdevice將予以研究。邊界的時(shí)段稱(chēng)為slot其余的界線(xiàn)將稱(chēng)為。邊界溫度假定為零。兩種可能的邊界條件slot被認(rèn)為是:(a)固定熱源，即(-kt)n=q，(b)有一定溫度，即t=tslot。兩種情況會(huì)導(dǎo)致兩種不同幾何分析引起的誤差的結(jié)果。設(shè)t(x，y)是未知的溫度場(chǎng)和k導(dǎo)熱。然后，散熱問(wèn)題可以通過(guò)泊松方程式表示:其中h(x，y)是一些加權(quán)內(nèi)核?，F(xiàn)在考慮的問(wèn)題是幾何分析簡(jiǎn)化的插槽是簡(jiǎn)化之前分析，如圖3所示。圖3defeatured二維熱傳導(dǎo)裝配模塊現(xiàn)在有一個(gè)不同的邊值問(wèn)題，不同領(lǐng)域t(x，y):觀(guān)察到的插槽的邊界條件為t(x，y)已經(jīng)消失了，因?yàn)椴垡呀?jīng)不存在了（關(guān)鍵性變化）!解決的問(wèn)題是:設(shè)定tdevice和t(x，y)的值，估計(jì)tdevice。這是一個(gè)較難的問(wèn)題，是我們尚未解決的。在這篇文章中，我們將從上限和下限分析tdevice。這些方向是明確被俘引理3、4和3、6。至于其余的這一節(jié)，我們將發(fā)展基本概念和理論，建立這兩個(gè)引理。值得注意的是，只要它不重疊，定位槽與相關(guān)的裝置或熱源沒(méi)有任何限制。上下界的tdevice將取決于它們的相對(duì)位置。3.2伴隨矩陣方法我們需要的第一個(gè)概念是，伴隨矩陣公式表達(dá)法。應(yīng)用伴隨矩陣論點(diǎn)的微分積分方程，包括其應(yīng)用的控制理論，形狀優(yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化等。我們對(duì)這一概念歸納如下。相關(guān)的問(wèn)題都可以定義為一個(gè)伴隨矩陣的問(wèn)題，控制伴隨矩陣t_(x，y)，必須符合下列公式計(jì)算23:伴隨場(chǎng)t_(x，y)基本上是一個(gè)預(yù)定量，即加權(quán)裝置溫度控制的應(yīng)用熱源?？梢杂^(guān)察到，伴隨問(wèn)題的解決是復(fù)雜的原始問(wèn)題;控制方程是相同的;這些問(wèn)題就是所謂的自身伴隨矩陣。大部分工程技術(shù)問(wèn)題的實(shí)際利益，是自身伴隨矩陣，就很容易計(jì)算伴隨矩陣。另一方面，在幾何分析問(wèn)題中，伴隨矩陣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。表現(xiàn)為以下引理綜述:引理3.1已知和未知裝置溫度的區(qū)別，即(tdevice-tdevice)可以歸納為以下的邊界積分比幾何分析插槽:在上述引理中有兩點(diǎn)值得注意:1、積分只牽涉到邊界slot;這是令人鼓舞的?；蛟S，處理剛剛過(guò)去的被簡(jiǎn)化信息特點(diǎn)可以計(jì)算誤差。2、右側(cè)牽涉到的未知區(qū)域t(x，y)的全功能的問(wèn)題。特別是第一周期涉及的差異，在正常的梯度，即