景觀園林機械手數(shù)字化設計方法

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