螺旋驱动式粮仓机器人行走机构设计与试验

作者：靳航嘉; 吴文福; 吴子丹; 韩峰; 董平; 徐岩^*

来源：农业工程学报, 2021, 37(02): 20-26.

• 粮食安全
• 机械化
• 试验
• 螺旋驱动
• 行走机构
• 行驶控制
• 粮面作业

目前粮仓管理中的粮面平整、施药、翻倒等作业主要靠人工完成,存在成本高、费时费力、工作环境差等缺点,且因粮面松软,现有粮面行驶机构存在易下陷、易倾覆和行驶不便的问题,亟需开发粮面行驶能力较强的机构为粮面作业提供移动平台。为此,该研究设计了一种螺旋驱动式粮仓粮面行走机构,主要由2个旋向相反的螺旋驱动轮组成。通过对螺旋驱动轮与粮面相互作用关系的分析,确定了机构的行驶控制方法并开发了相应的控制系统,可实现在粮面上前进、后退、旋转和差速转向行驶。试制了小型样机并对机构在不同驱动轮转速和转向组合下进行粮面行驶试验,试验结果表明:该行走机构粮面通行能力较强,行驶过程平稳;螺旋驱动轮转速为0.33、1.06、1.72和1.92 r/s时,行走机构的直线行驶速度分别为0.07、0.22、0.34和0.37 m/s,旋转行驶转速分别为0.10、0.24、0.39和0.53 r/s;直线行驶速度和旋转行驶速度均与驱动轮转速成正比例关系,比例系数分别约为0.197和0.251,拟合决定系数分别为0.999 5和0.993 3,线性相关性较高;在试验转速范围内,直线行驶时随着驱动轮转速的增大,滑转率逐渐增大,下陷深度逐渐减小;直线行驶速度越低,沉陷量越大,最大沉陷量70 mm,为浮筒直径的63.64%,滑转率均较小,最大滑转率约为2.49%,说明该机器人具有较好的粮面通行性。结果可为螺旋驱动式粮面行驶机器人的结构设计及其控制系统研发提供参考。

• 单位
  吉林工商学院