畢業(yè)設(shè)計（論文）輪式液體肥施肥機器人設(shè)計

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1、中國石油大學(xué)（華東）畢業(yè)設(shè)計中國石油大學(xué)（華東）畢業(yè)設(shè)計輪式液體肥施肥機器人設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué) 號： 專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化 06-5 班指導(dǎo)教師： 2006 年 6 月 25 日中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計摘 要本文通過對于國內(nèi)外現(xiàn)有的施肥機器人發(fā)展?fàn)顩r的調(diào)查，建立了作者自己在此方向的構(gòu)想。參考現(xiàn)有的機械的外觀設(shè)計，考慮到農(nóng)田的復(fù)雜地形以及野外使用的特殊情況，提出了自己的施肥機器人方案。此方案采用液體肥料。由于氨水的低成本，高肥效，其具有較一般肥料更高的性價比，所以此設(shè)計主要用于施用氨水。本設(shè)計具有以往普通施肥機不具有的多個優(yōu)點，不僅完善了在液體施肥方面的不足，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的高效化

2、、節(jié)約化，而且省人力，更會使人么體會到勞動的快樂。 “快樂農(nóng)夫”是作者的設(shè)計宗旨。文中還對國內(nèi)外現(xiàn)有的其他種類的施肥機器人進行了簡要介紹，以便讀者可以同時更廣泛的了解施肥機器人。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: :農(nóng)業(yè)；液體肥料；施肥；輪式；機器人中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTIn this paper, the author established his own ideas in this direction through the development of the current state of fertilization robot investigations at home

3、and abroad. Reference to the existing mechanical designs, taking into account the complex terrain of farmland and field use of the special circumstances the author made his fertilization program robots. This program uses liquid fertilizer. As the ammonia is low cost and high fertilizer and the ferti

4、lizer has a higher cost than normal, so this design is mainly used for application of ammonia. The design has many advantages than previous ordinary fertilizer. It not only improved the deficiency in the liquid fertilizer, achieve high efficiency of agriculture, conservation of, and save manpower, a

5、nd also will make people appreciate the joy of labor. Happy Farmer is the authors design purpose. The article also introduced other types of fertilizer robot on the domestic and foreign to readers so that they can have a broader understanding of fertilizer robot.Keywords: agriculture; liquid fertili

6、zer; fertilization; wheel; robot中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計I目 錄第第 1 1 章章 前前 言言.1 11.1 農(nóng)業(yè)機器人概述 .11.1.1 農(nóng)業(yè)機器人的定義 .11.1.2 農(nóng)業(yè)機器人的特點 .21.2 農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展?fàn)顩r .21.2.1 國外 .21.2.2 國內(nèi) .41.3 現(xiàn)在已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機器人 .41.3.1 農(nóng)產(chǎn)品自動采摘與收獲機器人 .41.3.2 嫁接機器人 .51.3.3 移栽機器人 .51.3.4 施肥機器人 .51.3.5 農(nóng)產(chǎn)品分級機器人 .61.3.6 擠奶機器人 .61.3.7 其它作業(yè)機器人.71.4 農(nóng)業(yè)機器人移動平臺

7、 .81.4.1 定位和導(dǎo)航 .81.4.2 農(nóng)業(yè)機器人移動機構(gòu) .91.5 當(dāng)前存在的問題 .101.5.1 農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展局限 .101.5.2 理想農(nóng)業(yè)機器人尚待解決的關(guān)鍵問題 .11第第 2 2 章章 輪式液體肥施肥機器人總體設(shè)計輪式液體肥施肥機器人總體設(shè)計.13132.1 施肥機器人說明與總體圖 .13中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計II第第 3 3 章章 減速箱的設(shè)計減速箱的設(shè)計.15153.1 減速箱總體方案設(shè)計 .153.1.1 確定傳動方案 .153.1.2 發(fā)動機的選擇 .153.1.3 機構(gòu)的總傳動比及各級傳動比的分配 .173.1.4 傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算 .

8、183.2 零件的設(shè)計計算 .193.2.1 V 帶的設(shè)計.193.2.2 錐齒輪組一設(shè)計 .223.2.3 錐齒輪組二設(shè)計 .263.2.4 軸的初算 .313.2.5 軸承的選用 .323.3 減速器有關(guān)零件及整體結(jié)構(gòu)圖 .32第第 4 4 章章 方向控制與電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計方向控制與電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計.34344.1 渦輪蝸桿控制器 .344.2 平行四邊形結(jié)構(gòu)的聯(lián)動設(shè)計 .354.3 電機驅(qū)動電路的設(shè)計 .36致致 謝謝.3939參考文獻參考文獻.4040附附 錄錄.4343附錄 A JD173 的主要技術(shù)規(guī)格與參數(shù).43附錄 B 輪式液體肥施肥機器人模型實物圖 .44中國石油大學(xué)（華

9、東）本科畢業(yè)設(shè)計1第 1 章 前 言隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，智能機器人已在眾多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的機械通常存在著這樣或那樣的缺點。為了解決這個問題，國內(nèi)外都在進行農(nóng)業(yè)機器人的研究。智能化和自動化技術(shù)的長足進展，如近幾年出現(xiàn)的耕耘機器人、嫁接機器人、農(nóng)藥噴灑機器人、瓜果采摘機器人、溫室管理機器人等1，都是現(xiàn)代高科技在農(nóng)業(yè)上綜合運用與發(fā)展的結(jié)果。使用農(nóng)業(yè)機器人可以提高勞動生產(chǎn)率,解決勞動力的不足改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害提高作業(yè)質(zhì)量。農(nóng)業(yè)機器人的問世，有望改變傳統(tǒng)的勞動方式，改善農(nóng)民的生活勞動狀態(tài)。我國是一個農(nóng)業(yè)大國,雖然農(nóng)業(yè)人口眾多，但隨著工

10、業(yè)化進程的不斷加速，進入21世紀(jì)后，農(nóng)業(yè)勞動力不足的問題將日益凸現(xiàn)2。在日本、美國等發(fā)達國家,農(nóng)業(yè)人口少隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；⒍鄻踊?、精確化,勞動力不足的矛盾越來越突出,許多作業(yè)項目如蔬菜、水果的挑選與采摘等都是勞動密集型工作,再加上農(nóng)時季節(jié)要求,勞動力短缺的問題越來越突出。因此，世界各國對農(nóng)業(yè)機器人非常重視，投入了大量的資金和人力進行機器人的研究開發(fā)。1.1 農(nóng)業(yè)機器人概述1.1.1 農(nóng)業(yè)機器人的定義農(nóng)業(yè)機器人是一種集傳感技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、人工智能技術(shù)、通訊技術(shù)、中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計2圖像識別技術(shù)、精密及系統(tǒng)集成技術(shù)等多種前沿科學(xué)技術(shù)于一身的機器人3。也是融合檢測傳感技術(shù)、信息處理

11、技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機械技術(shù)和計算機技術(shù)等多種技術(shù)于一體的交叉學(xué)科與綜合。1.1.2 農(nóng)業(yè)機器人的特點農(nóng)業(yè)機器人是一種以農(nóng)產(chǎn)品為操作對象、兼有人類部分信息感知和四肢行動功能、可重復(fù)編程的柔性自動化或半自動化設(shè)備4。它能減輕勞動強度,解決勞動力不足,提高勞動生產(chǎn)率和作業(yè)質(zhì)量，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害。與工業(yè)機器人相比，農(nóng)業(yè)機器人具有以下特點5：（1）作業(yè)對象的嬌嫩性和不確定性（2）作業(yè)環(huán)境的非結(jié)構(gòu)性（3）作業(yè)動作的復(fù)雜性（4）操作對象和價格的特殊性1.2 農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展?fàn)顩r1.2.1 國外（1）日本日本是研究農(nóng)業(yè)機器人最早的國家之一，日本的農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展也最為成熟。早

12、在20世紀(jì)70年代后期，隨著工業(yè)機器人的發(fā)展，已研制出多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機器人，如嫁接機器人、育苗機器人、農(nóng)藥噴灑機器人、扦插機器人、施肥機器人、黃瓜采摘機器人和葡萄采摘機器人等理論與應(yīng)用都居世界前列。（2）美國中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計3美國的農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展也非?？?。由于美國自身科學(xué)技術(shù)發(fā)達，領(lǐng)土廣闊，農(nóng)業(yè)機械化程度很高,其行走式農(nóng)業(yè)機器人理論技術(shù)發(fā)展得非常成熟6。 （3）西班牙西班牙發(fā)明的采摘柑橘機器人由一臺裝有計算機的拖拉機、一套光學(xué)視覺系統(tǒng)和一個機械手組成，能夠從桔子的顏色、大小和開關(guān)判斷出是否成熟并決定能不能夠采摘。它每分鐘摘柑桔60個，是人工采摘的7倍7。另外，采摘柑桔機器人能

13、夠依靠裝有視頻箱的機械手對當(dāng)即采摘下來的柑桔按大小進行分類。（4）英國英國西爾索研究所開發(fā)的采蘑菇機器人裝有錄像機、紅外線測距儀和視覺分析軟件，能夠首先確定哪些蘑菇可以采摘以及屬于哪種等級，然后測出其高度以便進行采摘。它每分鐘能摘蘑菇40個，比手工快兩倍8。（5）法國法國研制的分揀機器人能在潮濕骯臟的環(huán)境里工作，把大個番茄和小粒櫻桃加以區(qū)別，然后分別裝運開來。它還可用來分揀不同大小的土豆，并且不會碰壞它們。（6）丹麥丹麥科學(xué)家研制出一種可用于農(nóng)田除草的機器人。這不僅可以減少農(nóng)民的辛苦，而且能夠大幅度減少除草劑的使用。這種機器人有4只輪子，由電池驅(qū)動。除草機器人使用1 臺照相機來完成地面掃描，它

14、還攜帶著識別中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計4軟件，使用15 種不同的參數(shù)來描述雜草的大小和對稱性等外部特征，最終通過GPS（全球定位系統(tǒng)）來給雜草定位9。1.2.2 國內(nèi)我國目前已開發(fā)出來的農(nóng)業(yè)機器人有：耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥機器人、蔬菜嫁接機器人、收割機器人、采摘機器人等。我國已研制成功蔬菜嫁接機器人并成功進行了試驗性嫁接生產(chǎn)10。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的蔬菜機器人解決了蔬菜幼苗的柔嫩性、易損性和生長不一致性等難題，可以對蔬菜的砧木和穗木進行自動化嫁接，可廣泛用于黃瓜、西瓜、甜瓜等菜苗的嫁接。目前，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的科技人員對機器人的機器結(jié)構(gòu)和控制軟件進行了改進，提高了機器作業(yè)的可

15、靠性及其操作的方便性11。蔬菜嫁接機器人的研制成功，為我國發(fā)展溫室栽培的蔬菜瓜果嫁接的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化提供了一種先進的作業(yè)設(shè)備。我國還成功地研制出了采摘西紅柿機器人。它帶有彩色攝像頭，能夠判斷果實的生熟。東北林業(yè)大學(xué)研制出林木球果采集機器人。1.3 現(xiàn)在已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機器人1.3.1 農(nóng)產(chǎn)品自動采摘12與收獲機器人（1）番茄收獲機器日本N.Condo等人研制的番茄收獲機器人，機器人從識別到采摘完成的速度大約15s/個，成功率75%左右。（2）林木球果采摘機器人中國東北林業(yè)大學(xué)的陸懷民研制了林木球果采摘機器人，這種機器人中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計5采摘效率是500kg/天，是人的3050倍。

16、而且采摘時對母樹的破壞較小，采凈率高。（3）茄子采摘機器人日本國立蔬菜和茶葉研究所與岐阜大學(xué)聯(lián)合研制了茄子采摘機器人。該機器人系統(tǒng)采摘成功率為62.5，工作速度為64.1s/個。1.3.2 嫁接機器人嫁接栽培是克服瓜菜連茬病害和低溫障礙的有效途徑，抗病、增產(chǎn)效果顯著，被廣泛用于黃瓜、西瓜、甜瓜、茄子、西紅柿栽培。嫁接機器人可大幅提高嫁接速度，明顯降低勞動強度,并提高嫁接成活率。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)率先研制成功自動插接法、自動旋切貼合法嫁接技術(shù)，實現(xiàn)了蔬菜幼苗嫁接的精確定位、快速抓取、良好切削。操作者只需把砧木和穗木放到相應(yīng)供苗臺上,機器人能完成砧木、穗木的取苗、切苗、接合等嫁接過程的自動化作業(yè),嫁接速

17、度600棵/h，成功率95%以上,促進了果蔬生產(chǎn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化13。1.3.3 移栽機器人機器人可提高移栽操作質(zhì)量和工作效率。臺灣K.C.Ting和Y.Yang等人研制的移栽機器人，把幼苗從600穴的育苗盤中移植到48穴的苗盤中。機器人本體部分由4個自由度執(zhí)行結(jié)構(gòu)和夾持器組成，位于頂部的視覺傳感器確定苗盤尺寸和苗的位置,力覺傳感器保證夾持器夾住而不損傷蔬菜苗。在苗盤相鄰的情況下，單個苗移栽的時間在2.63.25s之內(nèi)。1.3.4 施肥機器人中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計6日本開發(fā)的能在水田中自動行走，進行深層作業(yè)的水稻施肥機器人。其行走部分是能在狹窄的稻秧間行走的窄型橡皮車輪，四個輪子均可橫

18、向轉(zhuǎn)動90度。施肥裝置是把糊狀肥料經(jīng)過肥料泵加壓、由噴嘴向土中施肥，噴嘴兩個一組共有四組，利用噴嘴柄把噴嘴插入土中15cm，進行點注深層施肥。機器人能沿著水稻壟自動行走，能自動保持作業(yè)部分的深度，自動控制施肥量，機器人工作時無人操縱。通過前方傳感器自動檢測地頭的土埂，在設(shè)定的土坯處自動停止，轉(zhuǎn)動90度，再橫向移動8條稻壟，再轉(zhuǎn)動90度，繼續(xù)向相反方向進行作業(yè)。美國明尼蘇達州一家農(nóng)業(yè)機械公司的研究人員推出的施肥機器人別具一格，它會從不同土壤的實際情況出發(fā)，適量施肥，它的準(zhǔn)確計算合理的減少了施肥的總量，降低了農(nóng)業(yè)成本。由于施肥科學(xué)，使地下水質(zhì)得到改善。1.3.5 農(nóng)產(chǎn)品分級機器人機器人可完成農(nóng)產(chǎn)品

19、的分級,大幅提高分選的均一性,降低產(chǎn)品破損率，提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,改善勞動條件。英國研制的分揀機器人,采用光電圖像識別和提升分揀機械組合裝置，把大的西紅柿和小的櫻桃加以區(qū)別, 然后分揀裝運。也能把土豆進行分類，且不擦傷外皮。美國每年有50%以上的蘋果經(jīng)過該設(shè)備處理。1.3.6 擠奶機器人1992年荷蘭開發(fā)了擠奶機器人。根據(jù)計算機管理的乳頭位置信息,用超聲波檢測器自動找到牛的乳頭位置,用計數(shù)型機械手進行奶頭清洗和擠奶等作業(yè)。2004年12月2日,中國第1個擠奶機器人被安置在蒙牛澳亞示范牧場。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計7牧場擠奶示范區(qū)展示著機器人式、轉(zhuǎn)盤式等現(xiàn)代化擠奶平臺,其中轉(zhuǎn)盤式平

20、臺1次可同時為60頭奶牛擠奶,是目前我國最大的擠奶機14。1.3.7其它作業(yè)機器人(1) 剪羊毛機器人澳大利亞研制了剪羊毛機器人。首先將羊固定在可作3個軸心轉(zhuǎn)動的平臺上,然后將有關(guān)羊的參數(shù)輸入計算機，據(jù)此算出剪刀在剪羊毛時的最佳運動軌跡，然后用液壓傳動式剪刀剪下羊毛。機器人要比熟練的剪毛工剪得快。(2) 葡萄樹修剪機器人1991年英國研制了葡萄樹修剪機器人。根據(jù)電腦模型法則，利用攝像機檢測樹枝，用帶剪刀機械手修剪。(3) 變量噴灑機器人農(nóng)業(yè)機器人發(fā)揮信息采集和處理方面的優(yōu)勢，通過準(zhǔn)確測定溫室內(nèi)植物的需水量，進行精確定點的灌溉控制，通過檢測土壤狀況控制施肥的數(shù)量，降低成本。機器人用于噴灑農(nóng)藥，可

21、避免人體接觸農(nóng)藥,提高噴灑農(nóng)藥的準(zhǔn)確性，減少農(nóng)藥用量和降低污染。(4) 田間作業(yè)機器人15用于野外作業(yè)的農(nóng)業(yè)機器人可在平整土地等方面發(fā)揮作用。如機器人運用激光技術(shù)平整土地，在地畦邊上安裝信號機，履帶機器人接受激光后便自動調(diào)節(jié)高低平整土地。用激光控制的機器人，可選擇最佳運行路線，減少生產(chǎn)成本。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計8(5) 自行走耕作機器人16自行走耕作機器人是在拖拉機的基礎(chǔ)上加上一些方位傳感器、嵌入式智能系統(tǒng)等，可在耕作場內(nèi)辨別自身位置推動執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)無人駕駛，配上各種農(nóng)具，能進行各種田間作業(yè)。隨著GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的應(yīng)用，衛(wèi)星導(dǎo)航，精確定位行駛成為可能。自行走耕作機器

22、人是農(nóng)業(yè)機器人中技術(shù)比較成熟的一種，已達到實用性階段。1.4 農(nóng)業(yè)機器人移動平臺1.4.1 定位和導(dǎo)航17移動機器人定位是其導(dǎo)航控制中的一個重要問題。目前，定位方法主要有：1)利用內(nèi)傳感器進行定位；2)信標(biāo)定位；3)基于環(huán)境模型的方法；4)基于多傳感器融合信息的定位。（1）電磁導(dǎo)航該方法是讓低頻電流流過埋設(shè)在路徑下的電纜，然后用安裝在機器人上的線圈檢測電纜周圍產(chǎn)生的磁場，并根據(jù)該信息控制方向，以實現(xiàn)沿規(guī)定路徑的導(dǎo)航控制。（2）超聲波導(dǎo)航使用主動超聲作為信標(biāo)，移動機器人車身上裝有超聲接收器，測得移動機器人和信標(biāo)的距離和方位從而估計移動機器人的位姿。另外也可將超聲發(fā)射和接收做為一體。（3）激光導(dǎo)航

23、一種方案是用一個指向標(biāo)發(fā)出旋轉(zhuǎn)掃描激光光束，再利用機器人上的中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計9若干個傳感器來檢測，從而求出指向標(biāo)的方向和到指向標(biāo)的距離。（4）視覺導(dǎo)航移動機器人利用視覺傳感器獲取的信息進行定位，從而實現(xiàn)智能行駛是一種大有潛力的技術(shù)，是移動機器人導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢。1.4.2 農(nóng)業(yè)機器人移動機構(gòu)農(nóng)業(yè)移動機器人大體分為兩類:一是在大面積農(nóng)田作業(yè)的室外型，一類是在大棚溫室或設(shè)施內(nèi)作業(yè)的室內(nèi)型。不論哪一類,絕大多數(shù)都需要移動作業(yè)。移動機器人按照行走機構(gòu)可分為車輪式、履帶式、輪-履帶式和人形結(jié)構(gòu)4種18。（1）輪式行走機構(gòu)車輪式行走機構(gòu)最簡單,應(yīng)用也最為廣泛。常見的機構(gòu)有四輪或三輪式機器

24、人。根據(jù)移動特性可以分為非全方位和全方位移動機器人兩種。（2）履帶式行走機構(gòu)除輪式結(jié)構(gòu)以外,履帶式行走機構(gòu)近來也多有研究，特別是在軍用方面，由于小型履帶式移動機器人在軍事偵察、作戰(zhàn)、反恐、掃雷排險、防范核化污染等危險、惡劣環(huán)境下以及物料搬運中具有廣闊的應(yīng)用前景,因而受到世界各國的高度重視19。（3）輪-履帶式行走機構(gòu)鑒于輪式和履帶式移動機構(gòu)的優(yōu)缺點，機器人移動方式還有一種輪-履帶式行走機構(gòu)，這種機構(gòu)在兼顧了前兩者的優(yōu)點的同時，還開發(fā)出了擺臂的新功能,已逐漸成為現(xiàn)代地面移動機器人的發(fā)展趨向20。機器人的車體中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計10由車身、車輪、擺臂、履帶、小輪、壓緊輪構(gòu)成，也有的車體

25、采用四履帶形式的。（4）步行機構(gòu)雙足步行機器人研究是一個很誘人的研究課題,而且難度很大。因為人形行走機構(gòu)在靜態(tài)時是平衡的,但在步行時,整個質(zhì)心會發(fā)生偏移而產(chǎn)生動不平衡。如果不能維持動態(tài)不平衡,機器人會傾倒。但是，隨著智能控制技術(shù)的進步,人形機器人將會得到廣泛的應(yīng)用。1.5 當(dāng)前存在的問題1.5.1 農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展局限農(nóng)業(yè)機器人雖已有重大發(fā)展，但是由于在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的歷史還比較短，從20世紀(jì)90年代開始，機器人才開始在一些發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，所以仍有不少瓶頸問題等待突破。農(nóng)業(yè)機器人的工作特點是作業(yè)、移動同時進行，其行走不是連接出發(fā)點和終點的最短距離，而是具有狹窄的范圍、較長的距離且遍及整

26、個田間表面。農(nóng)業(yè)機器人需要知道自身相對于外部世界的位置和周圍環(huán)境。因此，定位導(dǎo)航是農(nóng)業(yè)機器人基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)，也一直是農(nóng)業(yè)機器人的研究重點和難點。定位是確定機器人在其作業(yè)環(huán)境中所處位置的過程。更具體地說是利用先驗環(huán)境地圖信息、機器人位姿的當(dāng)前估計以及傳感器的觀測值等輸入信息，經(jīng)過一定的處理和變換，產(chǎn)生更加準(zhǔn)確的對機器人目前位姿的估計。就目前的研究狀況來說，農(nóng)業(yè)機器人可以代替人類完成某些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，但研究多處于實驗室的試驗階段，無法達到實用普及的程度。其有兩個原因：一是農(nóng)業(yè)機器人的智能中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計11程度沒有達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點要求農(nóng)業(yè)機器人具有相當(dāng)?shù)闹悄芎腿嵝?/p>

27、生產(chǎn)的能力以適應(yīng)復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)環(huán)境。從目前的技術(shù)水平來看，在自動導(dǎo)航、視覺辨識定位等方面已經(jīng)具有成熟的解決方案。但總的來講，目前智能系統(tǒng)的發(fā)展還不夠完善，很多任務(wù)無法由農(nóng)業(yè)機器人單獨完成。二是農(nóng)業(yè)機器人的成本過高。機器人智能水平的提高一般都要增加計算機控制系統(tǒng)軟硬件的復(fù)雜度，這就必然使其成本提高。所以，即使是農(nóng)業(yè)機器人具備了相當(dāng)?shù)闹悄?，能夠完成某種任務(wù)，但是由于其開發(fā)難度極大，制造成本過高，仍然難以實際應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機器人的成本問題成為制約其進一步研究應(yīng)用的瓶頸問題。1.5.2 理想農(nóng)業(yè)機器人尚待解決的關(guān)鍵問題（1）適應(yīng)性問題由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有種類的多樣性，作業(yè)條件的多變性，迫切要求農(nóng)業(yè)機器人具有開放

28、性的智能和柔性生產(chǎn)的能力，以適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，現(xiàn)在開發(fā)的農(nóng)業(yè)機器人很多是用于特定生產(chǎn)環(huán)境的，具有很大的局限性，適應(yīng)性問題還有待進一步提高。（2）高可靠性和易操作性農(nóng)業(yè)機器人的使用者是農(nóng)民，不是具有農(nóng)業(yè)機械知識的工程師，因此要求農(nóng)業(yè)機器人具有高可靠性和良好的操作性，這就需要在農(nóng)業(yè)機器人中廣泛地引入人工智能技術(shù)，提高其生產(chǎn)自動化程度和穩(wěn)定性，減少人工的操作。（3）價格問題中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計12由于農(nóng)業(yè)機器人運用很多高新技術(shù)，開發(fā)和生產(chǎn)成本較高。因此價格較高，而且我國農(nóng)業(yè)以個體經(jīng)營為主，農(nóng)民購買力有限，普及困難。需要在降低農(nóng)業(yè)機器人成本的同時實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的規(guī)模化。（4）兼容性問題不同廠家生產(chǎn)

29、的機器人系統(tǒng)互不兼容，與計算機的接口方式也不盡相同，難以進行升級和維修。因此需要制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)規(guī)范，提高農(nóng)業(yè)機器人的兼容性。我國目前還處于農(nóng)業(yè)機械化的初級階段，發(fā)展農(nóng)業(yè)機器人要從我國實際情況出發(fā)，目前要緊跟國際農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展的步伐進行一些基礎(chǔ)性研究，設(shè)計制造一些適應(yīng)我國國情的農(nóng)業(yè)機器人，并初步應(yīng)用于一些形成規(guī)模的經(jīng)濟價值較高的作物種植中。雖然現(xiàn)階段在我國大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機器人是不現(xiàn)實的，但是，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)機器人這一現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的先進生產(chǎn)工具，將逐漸在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計13第 2 章 輪式液體肥施肥機器人總體設(shè)計2.

30、1 施肥機器人說明與總體圖施肥機器人的前視圖、俯視圖、軸測圖分別如圖 2-1,2-2,2-3 所示，從圖上我們可以看出，施肥機器人主要由五大部分組成,分別是動力源部分、減速差速器部分、方向控制部分、儲料箱部分、施肥控制部分。動力源部分主要是為機構(gòu)的運行提供足夠的動力，其包括柴油機和發(fā)電機，發(fā)電機由柴油機帶動發(fā)電，這樣一來可以保證機構(gòu)有源源不斷的電能來源。減速差速器部分包括減速箱、差速器、離合器，這三者可以實現(xiàn)機構(gòu)的啟?？刂婆c動力的分配，其中位于大帶輪上的離合器采用電磁離合器，這樣一來更有利于電控。方向控制部分，只要有一對蝸輪蝸桿和電動機組成。儲料箱的儲量大約是 0.1。施肥控制部分采用手動開關(guān)

31、控制，3m這樣可以是結(jié)構(gòu)簡單，同時也不會增加太多的勞動量，而且結(jié)構(gòu)可靠。圖 2-1 施肥機器人前視圖中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計14圖 2-2 施肥機器人俯視圖圖 2-3 施肥機器人軸測圖中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計15第 3 章 減速箱的設(shè)計3.1 減速箱總體方案設(shè)計3.1.1 確定傳動方案 帶差速器的圓錐齒輪減速器總體布置如圖 3-1 所示。圖 3-1 帶差速器的圓錐齒輪減速器示意圖3.1.2 發(fā)動機的選擇一般農(nóng)業(yè)機械中多以柴油發(fā)動機為原動機。柴油發(fā)動機是已經(jīng)系列化的定型產(chǎn)品，在進行機械設(shè)計時，要根據(jù)中作載荷的大小以及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、啟動特性、運載情況、工作環(huán)境、安裝要求、空間尺寸

32、、經(jīng)濟性等要求從產(chǎn)品目錄中選擇柴油機的類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，最后確定具體型號。（1）柴油機類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇如無特殊要求，一般選用小馬力柴油機。小馬力柴油機一般屬于一般用途的全封閉式自冷式柴油機，具有高效、節(jié)能、噪音小、振動小、運行中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計16可靠安全的特點，適宜于無特殊要求的各種農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，所以設(shè)計時應(yīng)該優(yōu)先選用。柴油機的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)防護要求選擇，同一類型的柴油機又有幾種安裝形式，可根據(jù)不同的安裝要求選擇。（2）發(fā)動機容量的確定 柴油機輸出功率的確定.1 當(dāng)已知工作及的阻力為 F（N）或轉(zhuǎn)矩為 T（N.m） 、圓周速度為v(m/s)或轉(zhuǎn)速為 n(r/min

33、)時，柴油機的輸出功率為：=dPawPaaTnFVww95501000式中發(fā)動機輸出功率；dP工作機所需功率，kW；wP傳動裝置效率；a工作機效率。w于前輪，當(dāng)已知前輪的直徑 D（mm）,輪子的轉(zhuǎn)速為 n（r/min)時，輪子的圓周速度為：100060Dn當(dāng) D=500mm，時，得 n=2.546r/min。sm/2選擇柴油機型號時應(yīng)滿足下列條件：dcdkPP柴油機的額定功率（指在長期連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)條件下所能發(fā)出的功cdP中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計17率） ，單位 kW；過載系數(shù)（是工作機構(gòu)可能的過載情況而定，一般可?。﹌1.5-1 . 1k。 傳動裝置總效率的確定222a圓柱齒輪 8 級

34、 ，7.903圓錐齒輪 8 級 7.903離合器 ，5.901工作機（輪子） ，.900wV 帶 ，5.904軸承（滾珠） 。9.902（3）發(fā)動機的選用確定如下：kWFPafd3.3310002w式中 ；.900w，；5.9019.9027.9035.904；0.80433321a。N1200)4002001000400400(5 . 0fF所以 kWkPPdcd0.043.33.21選用柴油機（江淮動力，JD173，4.04kW）3.1.3 機構(gòu)的總傳動比及各級傳動比的分配（1）總傳動比的計算中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計1864.1960546. 21500wmnni所以，總傳動比64

35、.19i（2）傳動比的分配23. 22 . 244.619321iii3.1.4 傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算（1）功率由于地況復(fù)雜，以下按最大功率計算。圖 2-1 中減速器的各軸功率分別為： 高速軸功率 kWPP1.634.045.909.905.904211中間軸功率 kWPP47. 361. 37.909.901322低速軸功率 kWPP23. 37.9099. 0222323（2） 轉(zhuǎn)速高速軸的轉(zhuǎn)速 min/0 .7504300011rinnm中間軸的轉(zhuǎn)速 min/9 .3402 . 20 .75022rinnm低速軸的轉(zhuǎn)速 min/9 .15223. 29 .34033rinnm（3

36、） 各個軸的扭矩高速軸的扭矩 mNnPT0 .4675061. 395509550111中間軸的扭矩 mNnPT2 .979 .34047. 395509550222中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計19低速軸的扭矩 mNnPT7 .2019 .15223. 395509550333動力參數(shù)計算結(jié)果匯總?cè)绫?3-1 所示。表 3-1 動力參數(shù)計算結(jié)果項目功率 P(kW)轉(zhuǎn)速 n(r/min)軸的扭矩 T()mN 高速軸3.61750.046.0中間軸3.47340.997.2低速軸3.23152.9201.7傳動比19.64分配23. 22 . 24321iii3.2 零件的設(shè)計計算223.2.

37、1 V 帶的設(shè)計V 帶傳動部分傳動比為 i=4工作情況系數(shù) 由表 11.5 2 . 1AK計算功率 kWPKPAc85. 404. 42 . 1帶的型號 查圖 11.16 選 SPZ 型 小輪直徑 查表 11.6 取mmD631大輪直徑 1012)1 (nnDD mm48.249750300063)01. 01 (（設(shè)） 取 01. 0mmD2502大輪轉(zhuǎn)速 min/44.748250300063)01. 01 ()1 (2011rDnDn中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計20mmDDDm5 .156225063221 93.5263250212mmDD初選 mma350則 aaDLm22mm6

38、 .12163505 .9335025 .1562查表 11.12 取mmL1250求中心距與包角中心距 228)(414mmDLDLa 225 .938)5 .1561250(4145 .1561250mm367包角 o12o3 .57180aDD ooo1208 .1503 .5736763250180傳動比 008. 444.748300010nni帶根數(shù) 表 11.9 50. 10P 表 11.7 92. 0K 表 11.11 48. 00P 表 11.12 94. 0LK中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計21 LcKKPPPZ)(00 選用 3 根。83. 294. 092. 0)48

39、. 050. 1 (85. 4求軸上載荷 20)5 . 2(500qKKZPFc NZ1 .14790. 907. 0)92. 092. 05 . 2(90. 985. 45002軸上載荷 2sin20ZFFQ N1 .85428 .150sin1 .14732帶輪結(jié)構(gòu) HT 200 制造mmD631mmD2502sm/30由計算結(jié)果設(shè)計的帶輪如圖 3-1，3-2 所示圖 3-1 大帶輪中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計22圖 3-2 小帶輪3.2.2 錐齒輪組一設(shè)計齒輪組一的設(shè)計采用直齒錐齒輪，i2.2，如圖 3-3 所示。小齒輪材料 40Cr，調(diào)制處理硬度 241286HB，取平均值 260

40、HB。大齒輪材料 40SiMn，調(diào)制處理硬度 217255HB，取平均值 230HB。圖 3-3 錐齒輪組一（1）齒面接觸疲勞強度計算齒數(shù)和精度等級 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計23取 ,201Z44202 . 212 iZZ估計計算，查表 12.6，選擇 8 級精度。sm/6 . 2使用系數(shù) 由表 12.8 0 . 1AK動載系數(shù) 由圖 12.9 16. 1VK齒間載荷分配系數(shù)，由表 12.10，估計 HKmmNbFKA/100 91. 012 . 22 . 21cos221uu41. 012 . 2111cos222u 0 .2291. 020cos111ZZV3 .10641. 04

41、4cos222ZZV cos)11(2 . 388. 1 21VVavZZ70. 10cos)3 .10610 .221(2 . 388. 1 o 87. 0370. 1434avZ 32. 187. 01122ZKH齒向載荷分配系數(shù)，由表 12.20 及注釋取 =1.65 KK載荷系數(shù) ， K53. 265. 132. 116. 10 . 1KKKKKHVA中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計24轉(zhuǎn)矩 ， 1TmmNnPT4600044.74861. 31055. 91055. 961161彈性系數(shù)， 由表 12.12 EZMPaZE9 .189節(jié)點區(qū)域系數(shù)， 由圖 12.16 HZ5 . 2H

42、Z接觸最小安全系數(shù)，由表 12.14 minHS05. 1minHS接觸壽命系數(shù)， 由圖 12.18 NZ0 . 11NZ.012NZ認(rèn)為是載荷平穩(wěn)，可長期使用，不考慮使用壽命因素。材料極限接觸應(yīng)力 由圖 12.17c MPaH7101lim MPaH6802lim許用接觸應(yīng)力 MPaSZHNHH67605. 10 . 1710min11lim1 MPaSZHNHH64805. 10 . 1680min22lim2小輪大端分度圓直徑,取1d3.0R 32211)()5.01(7.4HHERRZZZuKTdmm5 .776487.80.52.81892 . 2).305 . 01 (.30000

43、4653. 27 . 4322）（驗算圓周速度及 ， bFKA中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計25 11)5 . 01 (ddRmmm.965.577)3 . 05 . 01 ( smndmm/8.52100060750.96510006011與估計值接近。NdTFmt1396.965460002211 12111cos12sin2ddbRRmm0 .2891. 012.5773 . 02mmNbFKA/1008 .490 .2813960 . 1與原估計相符。確定主要傳動尺寸大端模數(shù) m ，由表 12.3，取 m=4mmmmZdm88. 320.57711實際大圓分度圓直徑 d mmmZd8

44、020411 mmmZd17644422錐距 R mmZZmR7 .964420242222221齒寬 b mmRbR0 .297 .963 . 0(2)齒根彎曲疲勞強度計算齒形系數(shù) 由圖 12.30 FaY83. 21FaY中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計26 42. 22FaY應(yīng)力修正系數(shù) SaY 由圖 12.31 2.611SaY8.712SaY重合度系數(shù) 69. 070. 175. 025. 075. 025. 0avY齒間載荷分配系數(shù) 由表 12.10 FKmmNbFKA/1000 .4745. 169. 011YKF載荷系數(shù) ， K78. 265. 145. 116. 10 . 1

45、KKKKKFVA彎曲最小安全系數(shù)， 由表 12.14 minFS25. 1minHS彎曲壽命系數(shù)， 由圖 12.18 NY.0121NNYY尺寸系數(shù) 由圖 12.25 xY0 . 1xY材料極限彎曲應(yīng)力 MPaF6001lim MPaF5702lim許用彎曲應(yīng)力 MPaSYYFxNFF48025. 10 . 10 . 1600min11lim1 MPaSYYFxNFF45625. 10 . 10 . 1570min22lim2驗算 （式 12.40）1)5 . 01 (.74232121111umZYYYKTRRSaFaF8 .14112 . 2420)3 . 05 . 01 (3 . 069

46、. 062. 183. 24600078. 2.7412322FMPa中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計27 112212SaFaSaFaFFYYYY2 .13362. 183. 278. 142. 28 .1412FMPa驗算合格。3.2.3 錐齒輪組二設(shè)計齒輪組二的設(shè)計采用直齒錐齒輪，2.23，如圖 3-4 所示。小齒輪材料 40Cr，調(diào)制處理硬度 241286HB，取平均值 260HB。大齒輪材料 40SiMn，調(diào)制處理硬度 217255HB，取平均值 230HB。圖 3-4 錐齒輪組二（1）齒面接觸疲勞強度計算齒數(shù)和精度等級取 ,221Z中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計28.492223

47、. 212 iZZ估計計算，查表 12.6，選擇 8 級精度sm/.41使用系數(shù) 由表 12.8 0 . 1AK動載系數(shù) 由圖 12.9 10. 1VK齒間載荷分配系數(shù) ，由表 12.10 估計 HKmmNbFKA/100 91. 0123. 223. 21cos221uu41. 012 . 2111cos222u .12491. 022cos111ZZV4 .11841. 049cos222ZZV cos)11(2 . 388. 1 21VVavZZ72. 10cos).41181.1241(2 . 388. 1 o 87. 0372. 1434avZ 32. 187. 01122ZKH齒向

48、載荷分配系數(shù)，由表 12.20 及注釋 取 =1.65KK載荷系數(shù) ， K0.4265. 132. 110. 10 . 1KKKKKHVA中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計29轉(zhuǎn)矩 ， 1TmmNnPT97409.934047. 31055. 91055. 962261彈性系數(shù)， 由表 12.12 EZMPaZE9 .189節(jié)點區(qū)域系數(shù)， 由圖 12.16 HZ5 . 2HZ接觸最小安全系數(shù)，由表 12.14 minHS05. 1minHS接觸壽命系數(shù)， 由圖 12.18 NZ.0121NNZZ認(rèn)為是載荷平穩(wěn)，可長期使用，不考慮使用壽命因素。材料極限接觸應(yīng)力 MPaH7101lim MPaH68

49、02lim許用接觸應(yīng)力 MPaSZHNHH67605. 10 . 1710min11lim1 MPaSZHNHH64805. 10 . 1680min22lim2小輪大端分度圓直徑，取1d3.0R 32211)()5.01(7.4HHERRZZZuKTdmm87.36487.80.52.818923. 2).305 . 01 (.30974090.427 . 4232）（驗算圓周速度及bFKAmmddRm.274.387)3 . 05 . 01 ()5 . 01 (11 smndmm/2.31100060.9340.27410006021與估計值相近。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計30NdT

50、Fmt2626.274974092211mmddbRR.63191. 012.3873 . 0cos12sin2212111mmNbFKA/100.183.63126260 . 1與原估計相符。確定主要傳動尺寸大端模數(shù) m ，由表 12.3，取 m=4mmmmZdm97. 322.38711實際大圓分度圓直徑 d mmmZd8822411 mmmZd19649422錐距 R mmZZmR4 .1074922242222221齒寬 b mmRbR2 .324 .1073 . 0(2)齒根彎曲疲勞強度計算齒形系數(shù) 由圖 12.30 FaY75. 21FaY 22. 22FaY應(yīng)力修正系數(shù) SaY

51、由圖 12.31 3.611SaY96. 12SaY重合度系數(shù) 69. 072. 175. 025. 075. 025. 0avY中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計31齒間載荷分配系數(shù) 由表 12.10 FKmmNbFKA/1001 .8345. 169. 011YKF載荷系數(shù) ， K63. 265. 145. 110. 10 . 1KKKKKFVA彎曲最小安全系數(shù)，由表 12.14 minFS25. 1minHS彎曲壽命系數(shù)， 由圖 12.18 NY.0121NNYY尺寸系數(shù) 由圖 12.25 xY0 . 1xY材料極限彎曲應(yīng)力 MPaF6001lim MPaF5702lim許用彎曲應(yīng)力 MP

52、aSYYFxNFF48025. 10 . 10 . 1600min11lim1 MPaSYYFxNFF45625. 10 . 10 . 1570min22lim2驗算 1)5 . 01 (.74232121111umZYYYKTRRSaFaF.0227123. 2422)3 . 05 . 01 (3 . 069. 063. 175. 29740963. 2.7412322FMPa112212SaFaSaFaFFYYYY.322063. 175. 296. 122. 2.02272FMPa驗算合格。3.2.4 軸的初算中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計32軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要在初步估算出一段軸徑的基礎(chǔ)上

53、進行。初算軸徑可按扭轉(zhuǎn)強度計算:（1）mmnPcd9 .1844.74861. 311233111 mmdd8 .19%)51 (9 .18%5111（2）mmnPcd2 .249 .34047. 311233222 mmdd5 .25%)51 (2 .24%5122（3）mmnPcd9 .309 .15223. 311233333 mmdd5 .32%)51 (9 .30%5133式中 P軸所傳遞的功率，kW； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； C由材料和承載情況確定的系數(shù)。3.2.5 軸承的選用根據(jù)軸的初算結(jié)果，選用軸承的型號如表 2-2 所示。表 2-2 軸承的選用型號型號Cr/kwCor/kw

54、D/mmd/mmB/mmNo/r/min620514.07.8852251513000620619.511.36230169500620829.518.180401880003.3 減速器有關(guān)零件及整體結(jié)構(gòu)圖為了更為清楚的表達視圖情況，把減速器的整體圖在下面進行表示。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計33圖 3-5 減速器外觀圖圖 3-6 減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計34第 4 章 方向控制與電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計本設(shè)計采用蝸輪蝸桿控制，通過蝸輪蝸桿控制其中一個后輪的轉(zhuǎn)動，再通過平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)另一個后輪的隨動，這樣在控制一個后輪旋轉(zhuǎn)時，另一個后輪也會隨之轉(zhuǎn)動，由于采用平行四邊

55、形機構(gòu)使結(jié)構(gòu)更為簡單，且基本可以滿足工作需求，節(jié)省了成本，提高了效率。4.1 渦輪蝸桿控制器如圖 4-1 所示，蝸輪蝸桿采用右旋，當(dāng)電機通電正轉(zhuǎn)（順時針）時，蝸桿帶動蝸輪使蝸輪反轉(zhuǎn)（逆時針） ，而與蝸輪垂直安裝的一個后輪則會在扭矩的作用下向左擺動，實現(xiàn)了車體的右拐彎；當(dāng)電機通電反轉(zhuǎn)（逆時針）時，蝸桿帶動蝸輪使蝸輪正轉(zhuǎn)（順時針） ，而與蝸輪垂直安裝的一個后輪則會在扭矩的作用下向右擺動，實現(xiàn)了車體的左拐彎。圖 4-1 渦輪蝸桿控制器結(jié)構(gòu)圖 這種設(shè)計可以實現(xiàn)方向的電機控制，我們再通過遙控器控制電機即可中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計35以實現(xiàn)對于方向的控制，這種設(shè)計實現(xiàn)了人機的脫離，為實現(xiàn)車體的控制

56、奠定了基礎(chǔ)。4.2 平行四邊形結(jié)構(gòu)的聯(lián)動設(shè)計考慮到適應(yīng)性與成本問題，平行四邊形的結(jié)構(gòu)的聯(lián)動設(shè)計較為簡單，如圖 4-2 所示。圖 4-2 平行四邊形機構(gòu)圖在設(shè)計平行四邊形機構(gòu)時，考慮到對于不同地壟寬度的適應(yīng)性，在聯(lián)動桿上設(shè)置了三個間距，當(dāng)?shù)貕艑挾炔煌瑫r，可以做出適應(yīng)性的調(diào)節(jié)，以便使得輪子的邊緣正好坐落于地壟之間的溝槽內(nèi)，這樣有利于機構(gòu)整體運行的穩(wěn)定性，保證工作的效率以及可靠性。方向控制系統(tǒng)總圖如圖 4-3 所示。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計36圖 4-3 方向控制器總圖在實際工作過程中，可能還會遇到各種突發(fā)情況，如控制器的靈活性，適應(yīng)性，可靠性問題，這些問題的解決需要一套完整的機構(gòu)有效的工作

57、，才能順利的完成，所以此機構(gòu)是在考慮各方面的綜合因素后給出的方案。4.3 電機驅(qū)動電路的設(shè)計此部分通過設(shè)計制作一個簡單的輪式液體肥施肥機器人模型來說明控制與驅(qū)動電路部分的設(shè)計構(gòu)想，以下數(shù)據(jù)均為模型數(shù)據(jù)。遙控以及接收器是選自遙控小車的控制電路，無線遙控頻率 40Hz，最大有效遙控距離50m，其他部分自己設(shè)計。遙控控制電路圖如圖 4-4 所示。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計37圖 4-4 電機遙控控制與驅(qū)動電路圖采用電機型號分別為，驅(qū)動電機 45r/min,扭矩 15kg.cm。控制電機40r/min，扭矩 9kg.cm。繼電器采用最大電壓 24V。轉(zhuǎn)向控制的實現(xiàn)主要依靠置于后輪的控制電機來實現(xiàn)

58、，電機是上下放置的。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計38第 5 章 結(jié) 論通過本次設(shè)計工作得出以下結(jié)論：1.通過對于農(nóng)業(yè)實際問題的調(diào)查，提出在此方面的自己的看法，然后再以此為基礎(chǔ)進行詳細(xì)的設(shè)計。 2.聯(lián)系學(xué)過的渦輪蝸桿的有關(guān)特性，進行方向控制系統(tǒng)的設(shè)計，選用此機構(gòu)不但可以實現(xiàn)自鎖，而且有較大的傳動比。 3.平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，在實現(xiàn)小的方向角度上轉(zhuǎn)彎時，速度快，靈活性好，而且可以滿足要求，成本低，綜合性價比高。4.前后輪都采用可軸向移動式的設(shè)計，但地壟寬度不一樣時，可以通過調(diào)節(jié)輪子之間的距離來實現(xiàn)對于不同地壟寬度的適應(yīng)，適應(yīng)性好。5.減速器設(shè)計上按照傳統(tǒng)方法設(shè)計，采用兩級錐齒輪傳動，減速器

59、內(nèi)置了差速器，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，效率更高。6.機構(gòu)采用 JD173 型號的柴油機作為動力源，同時柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，給后輪的電動機提供電能，這樣一來，有效地解決了供能問題，可以在田地里長時間作業(yè)。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計39致 謝畢業(yè)論文馬上收尾，通過此次畢業(yè)設(shè)計，是我在機械設(shè)計以及電路控制方面有了跨越式的進步。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。在此過程中，既得到了同學(xué)們的無私幫助，更得到了齊明俠和沈蓉老師的大力支持，非常感謝兩位老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫

60、助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，他們放棄了自己的休息時間，他們的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他們表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)。正是因為有了他們，我所做的一切才更有意義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計40參考文獻 1 戴乃昌.農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展和應(yīng)用初探J農(nóng)機化研究,2009（2）: 241-243.2 閆樹兵,姬長英. 農(nóng)業(yè)機器人移動平臺的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.拖拉機與農(nóng)用運

61、輸車,2007,24（5）:13-15.3 崔勇.農(nóng)業(yè)機器人的研究與應(yīng)用淺探J.南方農(nóng)機,2008(1):33-37.4 張鐵中,魏劍濤.蔬菜嫁接機器人視覺系統(tǒng)的研究(I)J.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,4（4）:45-47.5 田素博.國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的研究進展J.農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2007（2）:3-5.6 胡桂仙,于勇,王俊.農(nóng)業(yè)機器人的開發(fā)與應(yīng)用J.中國農(nóng)機化,2002(5):45-47.7 湯修映,張鐵中.果蔬收獲機器人研究綜述J.機器人, 2005，27(1):90-94.8 方建軍.移動式采摘機器人研究現(xiàn)狀與進展J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2004,20(2):2.9 林寶龍.基于三維

62、視覺的水果采摘機器人技術(shù)研究D.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2004:68-7210 王建軍，武秋俊.機器人在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用J.農(nóng)機化研究,2007(7):中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計41174-17611 沈明霞,姬長英.農(nóng)業(yè)機器人的開發(fā)背景及技術(shù)動向J.農(nóng)機化研究, 2000(2):31-3512 Kondo N, Monta M, Fujiura TFruitharvesting robots in Japan J. Physical, chemical, biochemical and biological techniques and processes,1995,18(1-2):181-

63、18413 張鐵中,魏劍濤.蔬菜嫁接機器人視覺系統(tǒng)的研究(I)J.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,4(4):45-47.14 Spencer S. Robot milkmaids to become a commercial reality JIndustrial robot,1999,26(2):112-11415 李牧，陸懷民，方紅根，郭秀榮.我國農(nóng)林機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.森林工程, 2003,19(5):39-41.16 程躍.農(nóng)林業(yè)機器人的應(yīng)用與發(fā)展J.農(nóng)機科技推廣,2005(7):37.17 張明路，丁承君，段萍.移動機器人的研究現(xiàn)狀與趨勢J.河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,33(2

64、):110-114.18 閆樹兵,姬長英.農(nóng)業(yè)機器人移動平臺的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.拖拉機與農(nóng)用運輸車,2007,34(5):13-14.19 章小兵,宋愛國.地面移動機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.機器人技術(shù)及應(yīng)用,2005(2):19-20.20 李波,陳慧寶,徐解民,等.輪-履帶式車輛的力學(xué)性能研究J.機床與液壓,2005:42.中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計4221 陸永明,贠平利.機械設(shè)計課程設(shè)計（下冊）M.東營：中國石油大學(xué)出版社，2007.8.22 邱宣懷等.機械設(shè)計M.北京：高等教育出版社，1997. 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計43附 錄附錄 A JD173 的主要技術(shù)規(guī)格

65、與參數(shù)型號 JD173型式 單缸 四沖程 臥式 水冷 渦流式氣缸 活塞行程 73 68壓縮比 22112 小時功率 4.04kW超負(fù)荷功率 4.4kW標(biāo)定轉(zhuǎn)速 min/3000r燃油消耗率 hkWg/299機油消耗率缸 hkWg/9 . 4噴油壓力(MPa) 49. 023.13供油提前角 上止點前oo120 氣門間隙 35. 025. 025. 015. 0排進潤滑方式 離心飛濺冷卻方式 蒸發(fā)冷卻起動方式 手搖增速啟動凈重量 40kg外形尺寸 )(3322455 .437高寬長特點 設(shè)計先進、結(jié)構(gòu)緊湊、外掛新穎，具有體積小、重量輕、功率大、油耗少、噪聲低、性能穩(wěn)定、工作可靠、維修方便等特點中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計44附錄 B 輪式液體肥施肥機器人模型實物圖 圖 B-1 輪式液體肥施肥機器人模型實物圖