基于SolidWorks的伐根清理机器人虚拟设计与运动仿真

副标题#e#    在森林采伐剩余物中，伐根占有相当大的比重且用途很广，可用于硫酸盐纸浆生产、微生物工业和制造木塑料等，但由于伐根采掘相当困难，除少童采用人工挖掘或推土机、挖掘机挖掘外，大都任其留在来伐迹地自然腐朽，这祥不但浪费了资源，而且不利于人工或天然林营造，降低了林地利用率且易导致森林病虫害的发生。"新型智能伐根清理机器人"是由原东北林业大学刘晋浩教授等主持的国家863计划项目，该项目同时得到了国家林业局的资助，现己成劝地研赶出实体样机一台并通过了实地检测，申请了两项国家专利。
   
    随着国情与林情的发展，对缭济效益和环境适用性的要求越来越高，先期的试验产品采用的行走底盘为WY-60型挖掘机的底盘，虽然其具有可操纵性强、通过性高等优点，但其存在购价昂贵、维护费雌高、地表破坏严重等缺点，影想了伐根清理机器人的推广使用。本文站通过虚拟,}汁的方法，利用计算机三维仿真技术，在solidworks2007软件平台下将伐根清理机器人行走底盘更换为常林股份有限公司生产的2L30H轮式装载机底盘，并依据新底盘及机械连接臂的情况重新设计机器人与行走底盘机械臂的接口，利用COSMOSMotian2006软件对模型进行了运动仿真，对新设计的接门和机械臂进行了仿真运动测试及参数优化，省去了设计制造样机、进行反复试验及修改设计的环节，大大缩短了研发周期，降低了研发费用，对新产品的开发具有重大意义。
   
    1、伐根清理机器人和行走底盘的建模
   
    1.1伐根清理机器人的三维建模
   
    由于新型智能伐根清理机器人整体技术已经十分成熟，所以这里直接利用伐根清理机器人零部件的CAM图纸在SolidWorks2007软件里逐一建模，将全部零部件分类装配成箱体、抓具、切削简和刀具四个主要装配体。虽然本次建模并未要求对伐根清理机器人进行运动仿真，但为了今后的研究需要，还是按照能够进行虚拟仿真运动的要求进行零部件装配。其主要活动部分为旋切筒、机械抓手、机械抓手液压缸、箱体液压马达及其带动的齿轮组。伐根清理机器人总装配时，以箱体为基础进行虚拟样机模型装配，先插人箱体装配体作为固定件，然后按照自上向下的设计原则，依次插入其他装配体，在SolidWorks2007下三维建模的效果图如图1所示。

    
    1.2行走底盘的三维建模
   
    新的行走底盘选用的是常林股份有限公司的Z130H型轮式装载机的底盘，该型底盘具有尺寸适中、轮距大、行驶稳定、越障能力强〔最大越障高度为1030mm )、爬坡能力强(最大爬坡度)450)等特点。其铲斗最大装载质量达3000kg，铲土挖掘.力96kN(原用底盘WY-60型挖掘机机械臂的最大挖掘力100kN),动臂最大举高2850mm,因此该底盘更符合作业要求。在进行三维建模时充分发挥Solidworks2007软件几何约束和尺寸驱动等参数化特征建模的设计功能，利用底盘的实际尺寸直接进行三维建模，这样大大节省了建模时间，建模过程效果直观，且SolidWorks2007软件对特征的智能识别能力强，支持鼠标动态拖动，能够实时直观地查看各关节的自由度和活动特征，这些都为日后进行动态仿真做好了前期的准备工作。由于底盘建模的主要目的是在设计中表现整体的效果，所以在底盘建模时对不必要的特征作了简化，最终的建模效果图见图2。