林木球果采集機械手液壓系統
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  林木球果采集機器人屬示教再現型機器人。它的移動機構采用J-50拖拉機。它的機械手為5個自由度全液壓驅動的機械手,由計算機與電液比例調速閥進行電液比例控制?;凳值繅罕壤刂葡低徹ぷ髟砣繽?/span>4.2-8所示。
    機械手的5個自由度分別由回轉馬達25、大臂缸22、小臂缸17、腕部缸14和擺動缸8來控制。液壓缸11為梳齒狀采集爪的開合缸。梳齒狀采集爪寬0.5m、長0.85m,為上下2片,可開合。用它來抓取球果。下梳齒左右兩側最外面一齒是新月型側板,以防止摘下的球果從兩側滾出去。該機械手電液比例控制系統為雙泵雙回路電液比例控制系統。其中2、3為雙聯高壓齒輪泵,由J-50拖拉機的發動機直接驅動。1、4為電磁溢流閥,它的作用是當電磁鐵失電時為泵2、3工作,系統可調壓,電磁鐵得電時電磁溢流閥1、4使泵2、3分別卸載。全部電器元件均由24V蓄電池供電。左邊擺動缸8、開合缸11、小臂缸17及腕部缸14由泵3供油,為一獨立系統。右邊大臂缸22、回轉馬達25由液壓泵2供油,為另一獨立系統。
圖4.2-8機械手電液比例控制系統工作原理圖
    擺動缸8是驅動采集爪左右擺動的,由電磁6來控制,單邊擺動角度為135°,擺動速度由節流5來調節。閥7、16、21為雙向液壓鎖,是使采集爪擺動后定位之用的。缸11為采集爪開合缸,由電磁閥10來控制。最大開度為上下兩齒間距0.9m,由節流閥9來調節其開合時的運動速度。腕部缸14控制采集爪的俯仰,上下俯仰角可達90°。小臂缸17由電磁閥15來控制。由于腕部和小臂缸一般不同時工作,故采用同一電液比例調速閥12進行控制。大臂缸22由電磁閥20來換向,由電液比例調速閥19進行控制。從而構成雙泵雙回路的電液比例控制系統。該系統負責控制工作中的小臂或大臂與腕部之間的協調動作?;刈澩?/span>25通過蝸輪蝸桿和齒輪齒圈減速器驅動回轉盤并帶動機械手左右回轉。它的工作速度由節流閥23來調節,轉動方向由電磁閥24來控制。壓力繼電18是對大臂缸22進行過載?;さ?,當其作業過程中發生過載時即可發出電信號使泵卸載。
    林木球果采集機器人到達作業現場后,機械手自動作業程序如下:
    1)起動——將發動機與泵的離合器接合,按下起動鍵。這時電磁溢流閥l、4通電,使泵2、3處于待工作狀態(卸荷狀態);
2)起升定位——小臂先運動,大臂稍滯后2~3s運動,兩臂協調動作使采集爪直線上升達到作業高度;
    3)回轉定位——當采集爪達到作業高度時,由回轉馬達使采集對準作業樹枝;
    4)爪俯仰——由腕部缸調整采集爪的俯仰角對準作業樹枝;
    5)爪擺動——由擺動缸調整采集爪的傾斜角對準作業樹枝;
    6)爪張開——由開合缸控制采集爪張開;
    7)向前抓取——由大、小臂缸協調動作,使采集爪沿樹枝生長方向伸向樹枝;
    8)爪閉合——達到作業深度后采集爪閉合;
    9)向后作業——由大、小臂缸協調動作,使采集爪沿樹枝生長方向向外擼,將球果擼下;
    10)爪仰起——由腕部缸控制采集爪仰起到最大高度,使球果沿管道滾入集果箱中;
    11)降工位——下降一定高度對準下一作業樹枝,重復作業程序6~10的動作;
    12)轉工位——由回轉馬達驅動采集爪對準另一棵樹重復作業程序2~11的動作或對準支撐架準備?;?。
    13)?;?mdash;—降至最低位后,將大臂先落下,小臂稍滯后2~3s落下。
    脫開發動機與液壓泵的離合器,停泵關機。
    以上機械手各作業程序都由計算機通過電液比例系統的電磁換向閥,電磁溢流閥與電液比例調速閥控制各執行器來完成的。計算機對上述作業過程有“記憶”功能,如不重新調整,將按前次作業過程重復再現。

    機械手作業程序與電磁閥動作順序如下所示

≥≮

  回轉

  大臂

  小臂

  腕部

  擺動

  開合

  比例閥

  卸荷閥

  液壓泵

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  19

  12

  1

  4

  2

  3

  1

  起動

  +

  +

    +

  2

  起動定位

  +

  +

  +

  +

    +

  3

  回轉定位

  ±

  +

  +

    +

  4

  爪俯仰

  ±

  +

  +

    

  5

  爪擺動

  ±

  +

  +

    +

  6

  爪張開

  +

  +

    +

(續)

  回轉

  大臂

  小臂

  腕部

  擺動

  開合

  比例閥

  卸荷閥

  液壓泵

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  19

  12

  1

  4

  2

  3

  7

  向前抓取

  +

  +

  +

  +

  +

    +

  8

  爪閉合

  +

  +

    +

  9

  向后作業

  +

  

  ±

  +

  +

    +

  10

  爪仰起

  +

  +

  +

    +

  11

  降工位

  +

  +

    +

  12

  轉工位

  ±

  +

  +

    +

  13

  ?;?/span>

由于林木球果采集作業對動作精度不高,同時為了降低生產成本,便于推廣應用,故采用開環控制的計算機數字程序控制系統。其控制參數有6個電磁換向閥為12個開關量,加2個電磁溢流閥,共14個開關量,2個電液比例調速閥為兩個所示。

    林木球果采集機械人是由計算機控制的電液比例系統,能夠完成林木球果采集作業中的各種動作要求。性能良好,動作穩定。
圖4.2-9林木球果采集機器人計算機數字程序控制系統框圖

本文標題:林木球果采集機械手液壓系統


分類:液壓行業知識
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