香蕉高位大尺寸特点给香蕉的采摘带来很大的难度,目前以人工采摘作业为主的方式需耗费巨大的人力成本。提出一种香蕉果柄夹持和切割复合执行机构,该复合执行机构主要由夹持与摆切机构、电动链锯、摆头基座和液压系统所组成。夹持与摆切机构和履带行走的驱动动力均来自于安装在履带车底部的液压动力系统。针对香蕉果柄模拟直径为90~120 mm的夹持力学性能实验结果表明香蕉果柄夹持与切割复合执行机构可以稳定夹持60 kg的负载质量,负载越重需要的最小夹持力就越大,对应的减压阀调节压力也越大,在同一负载下香蕉果柄直径变大需要的夹持力也会增大。将香蕉果柄夹持与切割复合执行机构安装于适配的农业机器人末端,可一次性完成香蕉果柄的夹持、切割和整串香蕉的吊放作业。

磨损是引发密封失效的主要因素之一。针对复合运动的冲击活塞杆斯特封进行磨损寿命预测研究,活塞杆复杂的运动方式导致传统实验方法操作复杂、成本高。基于实际工况建立往复回转密封磨损寿命预测模型,对斯特封密封结构进行有限元分析,得到滑环唇口节点坐标值以及接触压力分布,综合考虑复合运动,模拟唇口轮廓、接触压力和接触长度随磨损时间累加的演化过程,并以密封面接触压力小于最大工作油压作为判断密封圈失效依据,实现斯特封的磨损寿命预测;最后通过实验证明寿命预测的准确性。结果表明随着磨损时间的累积,磨损速率逐渐减小,最大接触压力表现出先快速降低后缓慢降低的趋势,在该工况下的磨损寿命为64.8~70.2 h。

针对现有液压执行元件只能实现单一的往复直线运动或旋转运动,提出了一种新的液压执行元件———旋转推进液压缸.将传统叶片式液压马达和液压缸两种执行元件进行耦合,以液压马达的回旋运动部件取代液压缸体内的活塞部分,在同一液压源的作用下,在单一缸体内用两条油路就能实现具有负载能力的往复推进和旋转的复合运动.由于复合运动基于同一液压源,缸内的液压油可自动实现柔性的流量分配,使液压缸输出的旋转往复运动具有弹性进给和能量互补的优良的自适应特性.

针对直线式压电振动送料器设计与使用中出现的轨道匹配失效现象,设计试验样机对不同轨道及安装方式进行试验,采用两个激光位移传感器对轨道失效时不同位置的振动位移进行了测试,测试结果表明,轨道端点振幅大,中心位置振幅小,轨道两端点运动方向相反,即轨道在发生平移运动的同时也发生了转动。回转中心附近测试点位移为8.2μm,端点位移则可达到67.8μm。建立了无阻尼条件下轨道的平移与角运动的动力学方程,得到了轨道匹配有效的条件为端点角运动幅值分量小于平移运动幅值分量。理论分析结果表明减小轨道长度、振子安装角及支撑点的不对称度有助于解决轨道配合失效问题。