果园升降平台机械臂优化设计与运动学分析

伍亚牛1刘向东2张佳喜1张平3吴亚铖4

1.新疆农业大学机电工程学院2.新疆理工学院机电工程学院3.新疆农业科学院农产品贮藏加工所4.塔里木大学机械电气化工程学院

摘要：为使果园升降平台作业空间满足南疆核桃果园作业要求，根据园内核桃树的栽培模式与树形参数，对折臂式升降装置进行优化设计、计算与仿真。通过分析机械设备升降作业要求和树冠对作业空间的限制条件，建立尺寸优化设计数学模型；在此基础上，基于D—H(Denavit—Hartenberg)参数法建立折臂式升降装置的连杆坐标系，利用MATLAB软件中的Robotics Toolbox对升降装置建立仿真模型，并对升降装置进行正向、逆向运动学分析；采用蒙特卡洛法模拟出升降装置的工作空间，并对升降装置进行轨迹规划仿真和分析。理论分析和仿真结果表明，优化后的折臂式果园升降装置结构合理，工作空间高度为980～4 728 mm，符合果园作业任务要求，为后续物理样机的设计制造和升降装置动力学分析提供理论依据。