轨道式自动投料机器人设计

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《轨道式自动投料机器人设计》修改意见稿

1、“.....课题来源.研究的目的和意义.国内外发展状况发展水平与存在问题总体方案及基础技术指标.工作原理.设计的基本技术要求关键部件设计.行走装置行走轨道电动行走滑车部分定位识别装置部分.自动投料装置料仓卸料器控制部分.电源模块.控制终端及软件设计结语鸣谢参考文献设计总说明在工厂化水产养殖中，较多的成本往往在于人工成本和饲料成本，为了减少养殖过程中饲料的成本投入并降低人工劳动强度，提高生产效率。设计种基于控制的自动投料机制，该自动投饲系统能工作于高温高湿的水产养殖车间，能够排除相关养殖设备的干扰，实现对养殖车间的准确定位精准的投饲以及对投饲的相关数据进行记录存储。自动投饲系统在工厂化水产养殖中能够稳定运行，其基本的运行参数为运行速度至，投饲精度以上，定位精度最大偏差为。关键词工厂化水产养殖自动投饲轨道课题来源本题目来源于生产实际，在完成上下料的步奏后，将饲料进行定量的分配投料，手工搬运效率低，养殖环境高温高湿，操作环境差......”。

2、“.....实现搬运操作的柔性自动化，通过自动控制系统实现投料的量精确度以及位置的准确度，以提高生产效率，般工人难以胜任这工作。因此,投料过程的完全自动化已成为重要的研究课题。其中,十分重要的就是要应用投料机器人。.研究的目的和意义为了减少工厂化水产养殖过程中的人工成本和饲料成本,设计了种基于控制的轨道式工厂化水产养殖自动投饲系统。该系统自有电源供电,运行在高温高湿的工厂化水产养殖车间鱼池上方的型钢轨上,能够排除车间相关养殖设备对自动投饲系统运行的干扰,实现对工厂化水产养殖车间鱼池的准确定位精准投饲和投饲数据记录储。该系统的设计大大减少了水产养殖行业对于劳动力成本的投入。.国内外发展状况发展水平与存在问题近年来，趋于工业化的水产养殖方式成为水产行业发展的重要方向，各国工厂化水产养殖的技术的到了全新的开发，工厂化水产养殖这种新型的水产养殖方式规模在日益扩大。在工厂化水产养殖中，成本的投入集中于饲料成本和劳动力成本......”。

3、“.....逐渐趋于自动化的投料方式使得饲料的投放更加合理，既减少了不必要的饲料浪费，也降低了饲料残渣对水体的污染。各水产养殖强国致力于开发具有实际用途的系列化自动投料系统并取的了较好的成就，大大提高了饲料投放的精确度以及利用率，降低了劳动强度以及劳动成本的投入。然而，国内工程水产养殖起步晚，先进的自动养殖技术并没有得到很好的开发和应用，水产养殖饲料的投放基本都是人工投喂，劳动力投入高，劳动强度高，养殖效率较低。另外，已存在的投料机器已经无法满足现阶段高强度的工厂化水产养殖需求，新型的自动投料装置的开发仍停留在实验研究阶段，国内对于工厂化水产养殖的自动投料技术的开发有待深入。总体方案及基础技术指标.工作原理行走滑车投饲料仓和卸料器电能供给装置以及由组成的控制终端是构成自动投料装置的主要结构。自动投饲装置结构如图所示。投料装置的工作原理为在鱼池上方架设型钢轨道作为行走装置行走路径,并在对应鱼池的上方轨道上设置相应的定位识别点......”。

4、“.....实现自动定位，行走装置由直流电机驱动行走到设定区域，投饲装置由拉式传感器配合步进电机控制，使卸料器能够准确下料，完成投饲指令。自动投料系统由作为控制终端并连接控制触摸显示屏，系统内安装蓄电池作为电源模块提供电能。控制触摸屏是改变自动投料系统运行参数，制定系统运行的控制命令的外在结构同时也起到记录实际投料状况以及存储投料反馈数据的作用，所保存的数据为养殖人员查看养殖状况提供了方便。图自动投饲装置结构.设计的基本技术要求根据实际生产中工厂化水产养殖车间的实际情况并结合已有的试验养殖的情况，对自动投料系统稳定运行状态下各类参数状况进行分析，确定设计的基础技术参数要求如下表设计参数表关键部件设计.行走装置自动投料装置的行走装置包括行走轨道电动行走滑车以及定位装置。行走轨道行走轨道选择型号的型钢作为材料，结构如下图所示，该类型钢具有翼缘厚度大斜度较小的特点。根据实际水产养殖车间的情况，滑车行走轨道由部分钢轨结构拼接而成，纵向由两根平行的直段构成，其长度为......”。

5、“.....半圆直径为，可得到轨道总长度为。为了保证行走轨道的整体稳定性,钢轨采用缝隙处经焊接打磨处理使轨道形成光滑环形。养殖车间钢梁上设置个均匀分布的吊架吊装行走轨道，为保证行走钢轨整体的稳定性以及安全性能，段钢轨拼接处以及悬挂吊环连接处需要做作加固处理。行走轨道结构示意如图电动行走滑车部分电动行走滑车部分由轮行走滑车减速齿轮组电机以及安装平台组成，选定车轮材料为锻钢，其直径为。自动投料系统具备个行走滑车，牵引滑车在前通过简易的牵引机构牵引无动力滑车行走，牵型引机构有两个相互平行的型钢管与两行走滑车相连组成，牵引滑车同型钢连杆简易牵引，后者与钢杆焊接固定，保证两行走滑车之间的稳定性。为保证投料系统行走过程中的安全稳定型，由电机驱动的牵引滑车采用双前轮驱动的行走模式。选定减速传动齿轮组的减速比为，行走滑车最大运行速度为，据此可选择适当的直流电机，即可计算出电机最大转速为式中为电机最低转速，为减速齿轮组传动比为由式计算结果可选得型直流电机......”。

6、“.....另外，为了实现快速停启功能，行走系统配套使用型号为的制动器，其制动力矩为减速传动齿轮组结构如图所示，设定电机输出轴齿轮即齿轮的齿数为，与其啮合的齿轮轴主动齿轮即齿轮齿数为，另外对互相啮合的出轮组，齿轮轴从动齿轮以及驱动轮齿轮齿数分别为和，通过这样的齿轮组可实现减速比满足传动比要求图传动齿轮组定位识别装置部分投料系统是通过射频识别技术达到位置识别目的的。射频识别装置主要由应答器阅读器以及应用软件系统部分组成。本设计采用电子标签作为应答器，电子标签安装在各个鱼池正上方的钢轨上，存储各个相应鱼池的位置信息，阅读器通过射频识别技术采用非接触式的读取方式，可以获取电子标签所存储的位置信息，这是自动投料系统实现自动定位的基础。电子标签所表示的数据的收集与管理由应用软件系统部分完成。射频识别技术的工作原理是来自养殖人员设定的运行数据信号经由阅读器调制后通过其内部天线把载波信息播放出去，当电子标签进入载波信号范围内时......”。

7、“.....凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的位置信息，或者由标签调解所接受的载波信号并通过天线主动发送频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。应答器通常由天线耦合原件及芯片组成，般来说都是使用无源标签作为应答器，其工作电能由其耦合器作用来自应答器的电信号得到考虑水产养殖车间的工作环境，为了保证自动投料系统能够正常运行，选用型阅读器，该阅读器体积小，耐温耐湿，且据具备防水保护外壳，运行性能稳定，能够在水产养殖车间持续稳定的工作。阅读器的工作频率为，正常工作电压为，信号感应距离为，阅读器接口是与之间交流信息的通道。.自动投料装置投料装置由料仓卸料器以及控制部分构成。料仓料仓结构采用常见的圆筒形结构，料仓结构如图所示根据水产养殖车间所使用的养殖饲料可得，所使用的饲料其密度约为，系统运载的饲料量为，则设定每个料仓所承载的饲料质量为，可算得料仓容积为，取料仓容积为。设计料仓横截面尺寸以及高度时需要配合行走滑车尺寸......”。

8、“.....在实际的水产养殖过程中料仓在卸料过程中由于饲料流动的不均匀容易造成卸料口的“鼠洞”状况以及在料仓中形成粘性料拱，影响卸料动作的顺利完成。为了避免上述状况发生，提高投料的精确度，料仓应选择整体流型。经试验证实，聚四氟乙烯和不锈钢，其次为铝合金，等材料对于构造整体流型料仓较为适合。考虑到重量对行走装置的影响以及整个投饲系统减重的需求，选用镀锌钢板材料。料斗半顶角与料仓流型的配合是决定卸料能否顺利进行的重要因素，经试验的到料斗仓壁倾斜度与养殖饲料的休止角满足关系时比较合适，粒状料仓底部倾角应在之间，在满足该条件下应尽量减小料斗半顶角。考虑料仓结构和料仓承载量，此处取料仓顶部倾角为，换算出料斗半顶角为。整体流料卸料口尺寸的选择应恰当，避免尺寸太小导致卸料时形成拱料状况，机械性料拱的形成与圆形卸料口直径同饲料颗粒直径大小有关。卸料口尺寸应满足，实际测得饲料颗粒平均直径约为.，此处取卸料口直径为。料仓和料斗的过度区需要设置十字挡板......”。

9、“.....避免在卸料区域形成结管和料拱，使饲料能够顺利的投放。卸料器卸料器的设计选择带有个叶片的典型卧轴式叶轮卸料器，卸料器叶轮有效长度为其直径的倍，叶片端部设置的可调式弹性密封条有助于避免出现卸料过程出现卡料的状况，叶片和壳体内壁的间隙设计为，卸料器结构如图所示。控制部分控制部分主要由扩展位控模块步进电机等组成。料仓悬挂于行走滑车上，由固定环固定，固定环可减少行走滑车行走过程中料仓惯性对投饲精度的影响。自动投料装置的控制部分主要由悬吊料仓的拉式传感器传递的反馈信号经由控制终端处理完成对投料动作的控制，拉式传感器选用型。控制过程为投饲量的精准控制是由拉式传感器配合步进电机完成的，根据终端控制所设定的运行参数经由特殊的位控制模块输出控制信号控制步进电机驱动器驱动步进电机的运转，完成卸料动作。投料过程中拉式传感器反馈信号经由放大器调理到适当电压范围后由的扩展输入模块运送到做适当处理从而判断是否达到投饲量，投饲的控制部分原理图如所示。.电源模块为了适应养殖车间设备繁多......”。