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機器人技術在林業與木工機械上的應用

機器人技術在林業與木工機械上的應用

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【摘要】:
機器人技,在林業與木工機械上的應用孔慶華東北林業大學,黑龍江哈爾濱15,40由于機器人技術的不斷發展和成熟,使它的應用領域不斷擴大。20多年來,在七九攻關和國家六計劃的支持下,我國機器人技術在各個應用領域取得了令人矚目的發展和進步。東北林業大學在國家六計劃和國家林業局的支持下,對機器人在林業與木工機械上的應用做了些大膽有效的嘗試,也取得了定的成果。?  1林木球果采集機人該機器人不僅可以在較短的林
  機器人技,在林業與木工機械上的應用孔慶華東北林業大學,黑龍江哈爾濱15,40由于機器人技術的不斷發展和成熟,使它的應用領域不斷擴大。20多年來,在七九攻關和國家六計劃的支持下,我國機器人技術在各個應用領域取得了令人矚目的發展和進步,東北林業大學在國家六計劃和國家林業局的支持下,對機器人在林業與木工機械上的應用做了些大膽有效的嘗試,也取得了定的成果。
 
  1林木球果采集機人該機器人不僅可以在較短的林木球果成熟期大量采集松樹種子,而且對森林的生態保護森林的更新以及森林的可持續發展等方面都有重要的意義。
 
  1.1結構及工作原理林木球果采集機器人主要由機械手行走機構50拖拉機液壓驅動系統和單片機控制系統組成。其中機械手由回轉盤立柱大臂小臂和采集爪組成,整個機械手共有5個自由度。在采集林木球果時,將機器人停放在距母樹35m處,操縱機械手回轉馬達使機械手對準其中棵母樹。然后單片機系統控制機械手大小臂同時柔性升起達到定度,采集爪張開并擺動。當對準要采集的樹枝時,大小臂同時運動,使采集爪沿著樹枝生長的方向趨近1.52叫然后采集爪的梳齒夾攏果枝。大小臂帶動采集爪按原路向后捋回,梳下枝上的球果,完成次采摘。然后下降81.2取對準下樹枝,重復上述動作。連捋數次后,將球果倒人拖拉機后部的集果箱中。采完棵樹,再轉動機械手對準下棵。
 
  主要性能參數最大工作坡度12.
 
  該項目獲國家林業局科技進步等獎。
 
  2新型智能伐根清理機器人結構及工作原理伐根清理機器人由液壓挖掘機改裝而成,機兩用,全液壓驅動,計算機控制,具有定的視覺功能,將挖掘機的鏟斗卸下,裝上機器人的終端執行器伐根清理旋切頭。該旋切頭為筒式結構。由兩個液壓馬達驅動下端有鋸齒的圓筒式刀具對伐根進行切削作業,伐根被切斷后,另有液壓缸驅動筒壁內的爪夾具將伐根夾緊,在大小臂的聯合作用下將伐根拔起并堆放到指定的位置。
 
  伐根清理機器人的作業程序如下駕駛員操縱液壓驅動的行走系統進人作業現場,手動調整旋切頭的位置;按下作業啟動鍵,機器人進入自動作業狀態。計箅機首先驅動具有六個自由度的機械手回轉掃描,通過攝象機視覺功能找到伐根的位置;然后進行伺服定位旋切夾緊拔起歸堆。單片機控制系統安裝在機器人的駕駛室內,操作人員利用攝像機和5.5英寸顯器組成的實時監控系統對作業目標伐根進行搜索。該機器人利用先進的液晶顯器,240128丁進行各種信息的顯,克服了利用常規的103信號顯方式只有少數專業人員才能理解的缺點,各種信息住處可以直接從屏幕推廣應用上讀取。
 
  2.2主要性能參數機械手最大作業半徑8m;機械手最小作業半徑4m;旋切裝置最大回轉速度300rAnin;機械臂回轉速度5rrain;液壓系統最大工作壓力16MPa;最大作業坡度12;清理伐根最大徑級550mm;清理伐根后坑穴直徑作業效率整車質量整車外形尺寸實驗及應用結果明,這種伐根清理機器人每臺班可清理伐根100個左右,是人工挖掘樹根的50倍。更換不同徑級和長度的旋切提拔裝置,可用于不同采伐跡地和地域。采用本機器人進行伐根清理對地破壞程度小減少跡地水土流失有利于采伐剩余物的充分利用能夠促進人工更新造林和保護生態環境。
 
  3旋切智能定心上木機器人結構及工作原理大型旋切智能定心上木機器人是以工業攝像機視頻控制為主,機械手接觸檢測為輔,在保持原木不用轉動的前提下,實現旋切原木的最優定心。這套機構和方法可以改變目前國際上最先進的激光檢測定心使原木旋轉360,由5個激光測距儀采點檢測的方法,既能大椹度減少檢測儀器的投資,又節約能源60.,以上,而且還提了定心精度。
 
  小型旋切智能定心上木機器人主要應用在小徑木旋切芯板的膠合板生產中,是國內應用面最廣的定心機,其生產量大,具有廣闊的推廣前景。它可以在速旋切的過程中實現動態檢測,充分利用小徑木資源,是旋切智能定心上木機器人的普及型產品。
 
  對智能定心上木機器人的工作要求是先將原木夾起,送入由兩臺工業攝像機構成的眼睛視野內定心。計箅機將根據兩個端面的形狀和中間彎曲的情況進行智能上木定心的優化計算,找出最佳的理論中心。
 
  旋切智能定心上木機器人軟件是用國際上最流行的此+6.0開發的。根據實際需要,軟件分為個基本模塊視頻數據采集處理模塊機械定心參數采集處理模塊定心優化模塊和驅動控制模塊,最后鏈接成可執行程序如,義視頻數據采集處理模塊完成1截面和4截面像的采集處理和分析,分別計算出這兩個截面的最大內包羅圓和圓心坐標;機械定心參數采集處理模塊完成2截面和3截面定心參數的采集和處理,根據6點定心理論分別計算出這2個截面的最大內包羅圓和圓心坐標;定心優化模塊根據定心優化理論,由上述4個截面的圓和圓心坐標計算出最大內包羅圓柱和旋切中心坐標;驅動控制模塊根據上述計算結果驅動執行機構,將原木送人旋切機夾緊點夾緊,完成個工作循環。
 
  主要性能參數機器人抓取原木行程范圍l.53.2ra;機器人抓取原木舉升范圍l.5l.9m;機器人抓取原木直徑范圍O.3l.6m;機器人抓取原木長度范圍l.82.6m;機器人抓取原木最大質量3.0t;機器人視覺定心精度1.0mm;經鑒定,該機器人可使單板出材率平均提3.5.我國現有膠合板廠3000多家,其中有規模可以上機器人的廠家超過300家,這些廠家的平均產量在8000每,如果按2400元3計算,年增經濟效益可達2.4億元左右,其產業化前景極為廣闊。
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