割草機器人機械系統(tǒng)設計與研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展,城市綠化進程逐漸加快,綠色草坪逐漸成為一種時尚,越來越多的國外家庭更注重生活環(huán)境的美化,這也帶動了家用草坪機械的發(fā)展。對小型家庭草坪的修剪和維護作業(yè)需要消耗掉大量的時間、資本和人力。此外在使用傳統(tǒng)割草機對草坪進行修剪時,還會帶來噪聲和廢氣等污染,嚴重影響了從業(yè)人員的身心健康。為了將勞動力從重復、枯燥的割草作業(yè)中解放出來,有必要研制一種自動化的小型割草機器人。
　　本文首先對國內(nèi)外現(xiàn)存的割草機器人進行了介紹和比較,指

2、出了現(xiàn)有割草機器人研制過程中的關鍵技術和存在的不足,并結合機器人的機構,選擇了四輪形式的車體結構設計方案。
　　針對割草機器人的工作環(huán)境、運動方式等要求,首先進行了機器人機械本體的設計,包括機器人車體、驅(qū)動輪、萬向輪等結構設計;然后,根據(jù)機器人在草坪環(huán)境下的受力模型,按照機器人的質(zhì)量和尺寸等參數(shù)確定了所需驅(qū)動電機的參數(shù),并以此為基礎進行了電機、減速箱的選型以及機械零件的設計;最后,結合割草機器人的任務特點,為其設計了特制的割草機構

3、。
　　最后,建立了割草機器人的機構數(shù)學模型,并在深入研究移動機器人的運動學模型與動力學模型基礎上,針對戶外工作環(huán)境下移動機器人的簡化動力學模型,利用后退方法設計了割草機器人非完整動力學的軌跡跟蹤模型,結合機器人自身特點應用matlab進行仿真,給出了控制仿真實驗分析結果,驗證了機器人良好的軌跡跟蹤特性;在實現(xiàn)了機器人軌跡跟蹤基礎之上,進一步討論了割草機器人的全區(qū)域覆蓋問題,包括區(qū)域充滿檢測標準、工作區(qū)域劃分和工作區(qū)間遍歷等。