蔬菜嫁接机夹苗机械手机构设计及仿真

    3机械手建模与动态仿真分析
   
    3.1机械手建模
   
    将初步确定尺寸的机构各件用SolidWorks建立模型，然后将其装配。并对部分尺寸进行修正，得机械手三维图，如图2所示。
   
    机械手夹持孔依据测得的秧苗茎杆平均尺寸确定。据测定，黄瓜苗横向1. 72 mm，纵向1.76 mm，南瓜苗横向2.73 mm,纵向3.79 mm，因而确定穗木夹持孔为半径1.7 mm圆孔，砧木夹持孔为长3.8mm、宽2.7mm的矩形孔。另外，在夹持爪内侧与苗接触部分加装弹性好、表面粗糙的橡胶材料，以夹紧秧苗，这样并不影响嫁接秧苗的成活率。这是因为有研究表明，压缩变形小于20%时，对秧苗的成活率影响非常小。
   

    3.2机械手动态仿直与分析
   
    为了检验机械手的动作和运动情况，用SolidWorks软件的COSMOSMotion插件对其进行动态分析，仿真时不考虑销轴的影响，销轴联接的两个部件间直接定义为旋转副。
   
    3.2.1定义约束和载荷。弹簧座板和掌板固定于地，连杆和内指、连杆和推杆、内指和掌板定义旋转副，推杆和掌板定义平移副。弹簧座板和推杆之间定义线性弹簧，弹簧刚度6.629 N·mm，长度20 mm，直径4 mm，丝径1 mm。在推杆上施加一个30 N的力，力的方向沿推杆。
   
    3.2.2进行干涉检查和仿真。单击菜单"运动"~"干涉检查"选择机械手整个模型进行干涉检查，经检查机械手各件间不存在干涉。然后，单击菜单"运动"~"智能构建器"~"仿真"，设置仿真"持续时间"为0.1 s,"帧的数目"为500，进行仿真，并将其运动过程制成AVI格式的动画演示结果表明，各机构部件的动作符合设计要求。
   
    3.2.3仿真与结果的输出。为了确定秧苗夹持点的运动和落苗空间，跟踪内外指夹苗点轨迹并将其"输出CSV"，用Excel将数据文件打开，并将数据传人Matlab，绘制出轨迹曲线如图3,4。
   

    从内外指夹苗点轨迹可见，外指最大位移9 mm，内指塌大位移7 mm，喂入苗的空间是它们的和16 mm，不仅可以保证苗的喂入，同时也应满足苗嫁接完成后下落的需要。
   
    4结论
   
    根据嫁接机的总体工艺要求和嫁接用黄瓜苗、南瓜苗跳物理机械性质，设计了嫁接机械手的结构，并用SolidWorks软件建模，用COSMOSMotion插件进行了动态仿真分析，证明该机构及动作可满足设计要求。