景觀園林機(jī)械手?jǐn)?shù)字化設(shè)計方法

目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 景觀園林修剪的作業(yè)特點 1
1.1.1 景觀園林人工修剪作業(yè)模式 1
1.1.2 景觀園林機(jī)械化修剪作業(yè)模式 2
1.2 景觀園林機(jī)械發(fā)展動態(tài) 2
1.2.1 景觀園林機(jī)械的發(fā)展趨勢 2
1.2.2 自動化修剪機(jī)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 3
1.3 園林機(jī)械設(shè)計開發(fā)理論現(xiàn)狀 6
1.3.1 虛擬樣機(jī)技術(shù) 6
1.3.2 園林機(jī)械虛擬樣機(jī)開發(fā)技術(shù)的現(xiàn)狀 6
1.4 園林機(jī)械手的性能要求 8
1.4.1 工作范圍要求 8
1.4.2 作業(yè)功能要求 9
1.4.3 工作載荷要求 10
1.5 園林機(jī)械手設(shè)計方案 13
1.5.1 園林機(jī)械手的總體方案 13
1.5.2 園林機(jī)械手基本組成 14
第2章 園林機(jī)械手復(fù)雜曲面的運(yùn)動學(xué)分析與軌跡規(guī)劃 16
2.1 園林機(jī)械手運(yùn)動學(xué)問題概述 16
2.2 改進(jìn)D-H方法 17
2.2.1 D-H方法介紹 17
2.2.2 改進(jìn)的D-H方法連桿坐標(biāo)系的描述 17
2.2.3 改進(jìn)D-H方法的參數(shù)確定的齊次變換矩陣 18
2.3 園林機(jī)械手運(yùn)動學(xué)方程的建立 19
2.3.1 園林機(jī)械手參數(shù)及其坐標(biāo)系的建立 19
2.3.2 園林機(jī)械手正運(yùn)動學(xué)方程 20
2.3.3 園林機(jī)械手逆運(yùn)動學(xué)求解 23
2.4 園林機(jī)械手運(yùn)動求解的MATLAB仿真分析 25
2.4.1 園林機(jī)械手MATLAB仿真模型 25
2.4.2 園林機(jī)械手運(yùn)動學(xué)求解仿真 26
2.5 園林機(jī)械手修剪造型軌跡規(guī)劃 30
2.5.1 軌跡規(guī)劃概述 30
2.5.2 園林機(jī)械手空間分析 32
2.5.3 園林機(jī)械手笛卡兒空間軌跡規(guī)劃 37
2.5.4 園林機(jī)械手各軸速度規(guī)劃 44
2.6 基于MATLAB軌跡插補(bǔ)運(yùn)算仿真 46
2.6.1 平面直線插補(bǔ)仿真 46
2.6.2 平面圓插補(bǔ)弧仿真 47
2.6.3 空間直線仿真 49
2.6.4 空間圓弧插補(bǔ)仿真 50
2.6.5 半球螺旋插補(bǔ)仿真 51
2.6.6 結(jié)果分析 52
第3章 園林機(jī)械手設(shè)計和仿真分析 53
3.1 園林機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 53
3.1.1 刀具系統(tǒng)三維設(shè)計 53
3.1.2 升降機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計 53
3.1.3 伸縮機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計 54
3.1.4 過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計 55
3.1.5 機(jī)械手整機(jī)虛擬裝配 56
3.2 基于ADAMS運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真的原理 56
3.3 園林機(jī)械手造型運(yùn)動軌跡仿真 57
3.3.1 基于ADAMS仿真環(huán)境的搭建 57
3.3.2 基于ADAMS運(yùn)動學(xué)逆解仿真 58
3.3.3 基于ADAMS運(yùn)動學(xué)正解仿真 61
3.4 園林機(jī)械手造型軌跡的動力學(xué)仿真 61
3.4.1 動力學(xué)仿真環(huán)境的設(shè)置 61
3.4.2 圓球軌跡動力學(xué)仿真 62
3.4.3 圓柱軌跡動力學(xué)仿真 64
3.4.4 圓錐軌跡動力學(xué)仿真 68
3.4.5 圓臺造型動力學(xué)仿真 72
第4章 園林機(jī)械手關(guān)鍵零部件的有限元分析與優(yōu)化 77
4.1 有限元分析原理 77
4.2 機(jī)械手底座有限元分析 77
4.2.1 機(jī)械手底座靜力分析 77
4.2.2 機(jī)械手底座模態(tài)分析 80
4.2.3 機(jī)械手底座的優(yōu)化 82
4.3 機(jī)械手手臂有限元分析 82
4.3.1 機(jī)械手手臂靜力分析 82
4.3.2 機(jī)械手手臂模態(tài)分析 84
4.3.3 機(jī)械手手臂的優(yōu)化 86
4.4 機(jī)械手刀架有限元分析 86
4.4.1 機(jī)械手刀架靜力分析 86
4.4.2 機(jī)械手刀架模態(tài)分析 88
4.4.3 機(jī)械手刀架的優(yōu)化 90
4.5 機(jī)械手本體有限元分析 91
4.5.1 機(jī)械手本體模型的建立與簡化 91
4.5.2 機(jī)械手本體關(guān)鍵零部件模態(tài)分析與優(yōu)化 92
第5章 園林機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計 95
5.1 機(jī)械手控制系統(tǒng)需求分析 95
5.1.1 機(jī)械手控制系統(tǒng)功能需求 95
5.1.2 機(jī)械手控制系統(tǒng)可靠性需求 96
5.2 機(jī)械手控制系統(tǒng)總體架構(gòu) 96
5.2.1 總體控制方案 96
5.2.2 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 97
5.2.3 下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 98
5.2.4 系統(tǒng)硬件平臺搭建 99
5.3 機(jī)械手控制系統(tǒng)功能設(shè)計 100
5.3.1 矩陣鍵盤 100
5.3.2 圖形用戶界面 104
5.3.3 上、下位機(jī)通信設(shè)計 106
5.3.4 位置檢測系統(tǒng) 111
5.3.5 控制信號檢測 112
5.4 機(jī)械手造型程序設(shè)計 113
5.4.1 自動修剪半球形程序設(shè)計 114
5.4.2 自動修剪圓柱形程序設(shè)計 115
5.4.3 自動修剪圓錐形程序設(shè)計 116
5.5 園林機(jī)械手“虛實結(jié)合”試驗研究 117
5.5.1 機(jī)械手“虛實結(jié)合”聯(lián)機(jī)試驗軟件平臺簡介 117
5.5.2 機(jī)械手“虛實結(jié)合”聯(lián)機(jī)試驗原理 118
5.5.3 虛實實驗系統(tǒng)搭建 118
5.5.4 園林機(jī)械手“虛實結(jié)合”虛實仿真實驗 124
第6章 園林機(jī)械手整機(jī)制造與試驗研究 127
6.1 園林修剪機(jī)整機(jī)布局方案分析 127
6.2 承載機(jī)構(gòu)選用與分析 127
6.2.1 不同承載機(jī)構(gòu)選用與分析 129
6.2.2 機(jī)械手后置承載機(jī)構(gòu)設(shè)計 130
6.3 園林機(jī)械手關(guān)鍵零部件的設(shè)計與選型 131
6.3.1 旋轉(zhuǎn)底盤選型及動力分析 131
6.3.2 伸縮機(jī)構(gòu)動力選型及動力分析 132
6.3.3 過載防護(hù)機(jī)構(gòu)的分析與優(yōu)化 133
6.4 園林機(jī)械手樣機(jī)制造 138
6.5 園林機(jī)械整機(jī)裝配和調(diào)試 139
6.6 機(jī)械手的修剪試驗 140
參考文獻(xiàn) 142