自走式丘陵自平衡伐木机器人结构设计开题报告

 2021-08-08 14:38:10

1. 研究目的与意义

我国林区多处于南方丘陵地带,多陡坡,环境复杂,而林业长期以来依靠人工作业,工作环境恶劣,生产效率低,易发生人员伤亡事故。

我国现阶段伐木机械主要以便携式为主,主要是油锯,如051a型、gj85型,但在产品的安全性上还落后于发达国家,如stihl的036型和husqvarna的317xp型油锯。

由于丘陵地形的复杂性,人工进入林区易发生人员伤亡事故,所以人工作业不适合在丘陵地带广泛开展。

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2. 国内外研究现状分析

林业采伐机械起源是用于木材运输,最早是美国在1892年诞生了第一辆拖拉机,开创了林业机械化的起源,一直到二十世纪70年代,履带式集采拖拉机出现,使集材拖拉机获得了广大的认可。

在1913年,美国制成了蒸汽机集材绞盘机;1914年,德国制成了第一台双人动力链锯;二十世纪60年代后期,出现了伐区作业联合机,首次将各种单项的采伐作业结合起来,既能够节省采伐时间,还能大大提高工作效率。

然而,我国的林业采伐机械发展起步较晚,直到新中国成立后,我国才出现了伐木、集材、装车、运材、贮木等相关的设备。

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3. 研究的基本内容与计划

设计一种基于足式自平衡机器人并配以机械臂牵引链锯来完成伐木作业的自动化的伐木机器人。

该伐木机器人的底座是足式机器人,其机身是一个刚体,内部安装gps导航模块、距离传感器和视觉识别模块。

在机器人机身的顶部设有机械臂装置且机械臂的执行端设有链锯,在机器人主体的下部设有包括至少四条主足的行走部件,在机器人主体底部的电机驱动主足的上肢,在主足上肢内的电机驱动主足的下肢,位于主足下肢下端的电机驱动足垫机构,该足垫机构通过电机能够相对主足下肢做竖直升降运动,使得各不同主足能够分别位于水平面不同的位置处且能够保持机器人主体的平衡。

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4. 研究创新点

1、将常见的轮式或履带式底盘替换成足式机器人,可以适应高低不平的地形且自动保持平衡,能够在复杂地形下平稳作业。

2、由于采用自动化工作方式,可以替代人工作业,提高林业机械的机械化程度。

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