毕业设计（论文）-棚顶自动除雪机器人设计

摘要本文通过对棚顶自动除雪机器人的结构分析设计，让我们对棚顶自动除雪机器人有所了解，为冬季温室大棚除雪的深入研究奠定了基础。解析了棚顶自动除雪机器人的运动系统的组成和工作原理，并对运动系统内部结构做出系统分析，以此进行控制分析。本文主要研究的是分析棚顶自动除雪机器人运动过程的整体性能。在对棚顶自动除雪机器人的分析中，对运动性能进行改进，为温室除雪的进步做出实质性的进展。关键词：棚顶自动除雪机器人；机械结构；运动系统

AbstractInthispaper,throughthestructureanalysisanddesignoftheautomaticsnowremovalrobotontheroofoftheshed,wehavesomeunderstandingoftheautomaticsnowremovalrobotontheroofoftheshed,whichlaysafoundationforthein-depthresearchonthesnowremovalofthegreenhouseinwinter.Thispaperanalyzesthecompositionandworkingprincipleofthemotionsystemoftheroofautomaticsnowremovalrobot,andmakesasystematicanalysisoftheinternalstructureofthemotionsystem,soastocarryoutcontrolanalysis.Inthispaper,theoverallperformanceofautomaticsnowremovalrobotisanalyzed.Intheanalysisoftheautomaticsnowremovalrobotontheroof,themovementperformanceisimproved,whichmakessubstantialprogressfortheprogressofsnowremovalinthegreenhouse.Keywords:Roofautomaticsnowremovalrobot;Mechanicalstructure;Motorsystem目录TOC\o"1-3"\h\uTOC\o"1-3"\h\u10765第1章绪论 第1章绪论1.1研究背景及意义在北部地区，冬季大棚降雪会影响屋顶的透光率和隔热性，不利于植物生长，并影响大棚的整体强度和刚度。目前，农业温室除雪大多是人工的。根据相关数据，对于超过100米的温室，除雪需要4个人完成3-4小时。较长的除雪时间将导致其他房屋区域除雪的延迟，另一方面，这会影响温室中草帘的快速滚动，减少农作物的正常照明时间并影响生长的农作物。对于小雪或小雪，您基本上可以手动操作；如果遇到突然下雪或暴风雪，请手动清洁屋顶上的积雪，劳动强度大，除雪效率低，除雪时间长，温室可能被压碎。目前，一些热水融雪管用于去除温室屋顶的积雪，但是投资和运营成本很高。整体运输式温室除雪装置制造成本高，不适合于相邻多个温室屋顶除雪，不易推广应用。现有的机械化温室除雪装置具有快速移动空气以除雪的原理。它们具有效率低，噪声高和机械结构复杂的缺点，其应用范围受到限制[3]。目前，从除雪作业过程的角度来看，除雪机理和技术方法已经成熟。但是，在某些工作过程中，通常受设施表面，雪层厚度和温度条件的限制。从各种设施的表面去除冰雪的方法对除雪机械的应用施加了许多限制。因此，在未来的研究中，有必要将温室屋顶除雪要考虑的许多问题与道路除雪设备的成熟组件有效地结合起来，优化设计，相互学习，并开发适合于温室除雪的设备[4]。1.2国内外发展现状随着中国改革开放的不断深入，在借鉴，吸收和吸收国外先进技术成果的基础上，我国设施农业得到了快速发展和创新，设施面积和设施得到了不断完善。它发展迅速。温室的屋顶结构比较复杂，种类也不统一。这些因素使得家用温室冰屋机械的发展起步较晚。到目前为止，只有很少的国内公司和部门专门从事温室屋顶除雪设备的开发。为了减少积雪对温室生产的影响，冬季在大雪地区已采用了多种温室除雪方法和设备。随着中国设施农业的快速发展，温室的面积也在不断扩大。温室水果和蔬菜的生产给我国带来了巨大的经济利益。但是，东北冬季的持续降雪通常给温室产业带来灾难。因此，温室除雪已成为温室农业生产中要解决的主要问题。温室除雪设备应小型化，多功能化，易于操作和机电一体化的发展方向。去除积雪的目的是在不影响温室结构的情况下从温室的屋顶去除积雪。同时，必须快速有效地清除积雪。因此，未来，中国的温室除雪机械必须小型化，多功能，高效，易于操作。1.2.1国内发展现状中国机器人产业起步较晚。中国从1970年代初开始研究工业机器人。最初的研究进展缓慢。直到1985年，机器人的开发才被纳入国家计划。2015年，中国提出了“中国制造2025”战略，中国机器人技术有了质的飞跃[2-5]。目前，中国对机器人的需求非常高。近年来，每年安装的机器人数量一直位居世界第一。因此，自2012年以来，中国一直在研发和制造领域独立开发机器人。诸如广州数控，沉阳新松，东莞启帆，上海伏迪，安徽埃夫特等机器人品牌被许多企业用于工业生产，并取得了良好的效果[3,5]。在中国，机器人的应用主要集中在汽车制造，电子，金属加工和食品制造行业。随着机器人技术的深入发展，未来将越来越多的应用应用于医疗，军事，国防等行业。目前，中国已经掌握了机器人研发和制造的基本技术，但是在许多核心环节，例如一些关键部件，由于缺乏核心技术，这些产品仍然严重依赖进口，从而大大减少了进口。中国机器人产业。市场竞争力，带领几大国外品牌占领中国机器人市场。1.2.2国外发展现状从机器人的发展历史来看，自第二次工业革命以来，日本一直引领着机器人产业。长期以来，日本是世界上最大的机器人生产和经营国，拥有全球机器人总数的40％以上，并拥有世界一流的机器人技术。近年来，日本还出台了一系列针对机器人产业的政策。这些政策进一步发展了其技术创新，并且其作为“机器人王国”的地位更加稳定[7]。作为机器人的发源地，美国一直在稳步发展其机器人技术产业。先进的机器人技术还具有以下鲜明的特点：首先，它具有高精度，高稳定性和综合性能。其次，它更智能，尤其是机器人视觉技术已广泛应用于高端汽车和航空航天领域。最后，在军事工业等高度人工工业中，美国已基本用智能机器人取代了人工任务[8]。除了日本和美国在机器人技术领域的强势地位之外，由于英国，法国，德国和意大利等欧美主要国家的自身工业发展需求，它们也极大地发展了机器人产业。达到了很高的水平。从机器人销售的角度来看，根据联合国机器人协会提供的年度报告，机器人的生产和销售在过去十年中持续增长，并且增长率一直在增长，曾经达到30％以上[11]；特别是在亚洲在大多数发展中国家，美洲和其他地区，由于生产力发展的需要，对机器人的需求也在增加，这已成为机器人的主要购买方向。因此，长期以来，机器人产业具有巨大的市场潜力。从机器人行业的发展趋势来看，未来的机器人将具有以下特点：首先，多传感器融合技术将更多地应用于机器人，尤其是视觉传感器和其他生物传感器[12]。第二，未来的机器人将具有更多的多功能性。此外，机器人将具有更高的智能和更好的团队合作能力；最后，机器人在未来将具有更好的人机交互能力。1.2.3未来发展趋势1）加强对温室力学性能的研究，建立温室标准化模型，保证温室的承载能力，为温室除雪设备的研究奠定基础。2）向小型化，高速化和简单化的方向发展。除雪的目的不仅在于确保在不影响温室结构的前提下清除温室屋顶上的积雪，而且还可以快速有效地除雪。因此，将来，中国的温室除雪机械应小型化，高效，易操作，并适合农民使用。3）向多功能和机电一体化发展。为了提高机器的利用率，除雪机应发展为多功能机。辽宁工程大学的刘海峰设计了一种自动滚动式温室除雪机。该机具有两个功能：自动卷门，窗帘开启功能和智能除雪功能。这两个功能只能通过机械系统和电子控制系统的有机结合来实现。其中，机械系统包括变速机构，链条传动机构，垂直轴，滑雪板和运行轨道。结构设计包括V型滑雪板结构设计和跑道设计。电子控制系统的设计主要包括两部分：自动卷帘，窗帘电子控制系统和智能除雪电子控制系统。它仍在研究和试验中。4）在节省原材料和能源的基础上，我们开发了环保型融雪剂。它与传统的融雪剂使用方法脱颖而出，并开发了可生物降解的低成本融雪剂，从而减少了环境污染。许多研究人员使用造纸废液制得的复合雪融来开发酯，糖副产品雪融化，酒副产品雪融化和其他非氯化物雪融化以及混合雪融化。一些研究人员研究了使用乙酸废料（木醋溶液）为原料制备低成本CMA雪融剂的过程，花朵等基本上没有腐蚀和损坏，它们的性能优于氯化钠之类的氯化物融雪。5）除雪剂，环保融雪剂和人造除雪剂的有机结合。着眼于人文优势，共同开发除雪设备，尽快开发高性能高效温室除雪设备，减少人工除雪，实现除雪自动化。同时，将环保型融雪剂与人工除雪方法有机结合，使除雪达到理想的效果[4,5]。1.3研究的内容和方法这款棚顶自动除雪机器人研究内容主要包括前期资料查询、查找成功案例并且对案例进行分析，从而设计改造，并且对设计改造完的自动化机构进行分析，通过分析将棚顶自动除雪机器人分成机械设计控制系统和动力的选取，采用电气自动化控制系统，动力采用伺服电机方式，设计完成后进行可靠性分析，验证结束后进行产品说明和机械制图等主要工作[4]。提出设计思路和问题与老师和同学们进行设计分析，认真学习棚顶自动除雪机器人领域的相关资料，明确需要分析的成功案例，了解棚顶自动除雪机器人的机构和控制系统的相关知识，争取在毕业设计每个时间段内提前完成相应的任务，与此同时多了解一些棚顶自动除雪机器人结构及设计的相关参数和最新的技术发展。通过实际生产调查和相关行业查阅书籍资料，不断分析和优化成功案例的优点与不足，利用汇集的技术资料设计一款满足要求的棚顶自动除雪机器人[5]。1.4本章小结本章主要是对棚顶自动除雪机器人的研究背景、国内外的发展现状和需求分析进行了初步的研究[6]，对棚顶自动除雪机器人目前的状况有了比较清晰的认识和了解，明确了设计的内容和研究的方法，确定了接下来需要做的事情和研究计划，通过上述分析让自己对后期的资料研究、问题发现和设计分析更加的有信心。第2章机器人方案设计2.1总体方案1.方案一：除雪机器人通过步进电机作为动力源，通过步进电动机串接行星轮减速器结合同步带机构的传动方式，保证除雪机器人保证在棚顶平台上直线可控运动，采用风机吹雪除雪方式。（1）传动方式的选择：采用步进电机提供动力，通过齿轮同步带传动，机器人在轨道上做横向直线运动，为保证机器人可以对不同棚面进行作业，在机器人主题采用两轴运动，保证除雪无死角，以步进电机进行控制。（2）动力源：机器人移动和动作变化，采用步进电机，采用风机吹风除雪方式。（3）执行机构：执行机构：机器人腕部采用两轴运动，在机器人末端固定风机管出口，为除雪提供风力。2.方案二：除雪机器人采用全自动运行模式,首先到达温室的高端位置，然后将雪清除到低端位置。机器人前方的扫雪机构将积雪扫除，同时空气压缩机发出高压空气，通过吹雪喷嘴将积雪从屋顶吹出，剩余的积雪被送至机器人的边缘。下部推板顶。（1）移动机构：使用履带式传动机构，并且使用两个有源电动机作为动力源，它们分别位于机器人两侧的前后位置，并在两侧驱动履带。电机通过连接轴带动齿轮旋转，进而带动履带旋转，最终实现机器人的前行。（2）动力源：采用伺服电机驱动机器人行走，除雪采用空气压缩机提供动力。（3）执行装置：在电动机的作用下，空气压缩机通过飞轮和皮带驱动器驱动连杆，从而使空气压缩机运动，产生压缩气体，并将其存储在储气罐中。机器人通过控制板控制电磁气阀的开闭，从而控制由吹雪喷嘴吹出高压气体的时间，从而达到自动控制吹雪的目的。比较：上述二种方案中，方案一采用的是传统的风机吹雪方式，动力采用步进电机控制两轴运动；方案2采用比较先进的设计理念，但难以应用和普及，而方案一采用成熟除雪方式，这使得其稳定性和控制能力较好。所以考虑性价比和稳定性，选取第一种方案。除雪机器人包括机架部分、小车部分、导轨部分，机器人部分和出装部分，设计方案如图2-1所示。图2-1除雪机器人设计方案2.2机器人机构方案设计工业机器人按坐标系统可分为直角坐标机器人，圆柱坐标机器人，球面坐标机器人，关节型机器人和SCARA机器人：(1)圆柱坐标型该机器人只有一个旋转关节，其余为运动关节。它的空间定位是相对直观的，但它的移动对并不容易保护。手臂缩回时，可能会与其他物体碰撞。(2)直角坐标型它只有运动关节，运动部分似乎由三根垂直线组成，工作空间图形为矩形。简单的控制算法，无需耦合；占地面积大，工作空间小，结构刚性高，操作类似于数控机床。(3)球坐标型这是一个具有两个旋转关节的机器人，其余的都是运动关节。它具有较大的占地面积和较大的工作空间。具有结构紧凑，工作空间范围大的特点，但结构复杂。(4)关节型具有三个旋转关节的机器人动作灵活，工作空间大，结构紧凑，占地面积小，但运动学复杂，计算困难，计算量大。(5)SCARA型肩肘关节平行，关节轴共面，垂直平面刚性好，水平平面柔韧性好，结构轻巧，响应速度快，适合平面定位，垂直组装作业。经过对比关节型机器人占地面积小，结构紧凑，工作面积比较大，所以我们选择关节型机器人。机器人设计方案如图2-2所示。图2-2机器人设计方案2.3机器人传动方案设计2.2.1大臂部件设计动臂和前臂的俯仰动作将共同确定手腕在平面中的位置。底部有一个通孔。动臂通过孔连接到减速器，设计方案如图2-3所示。图2-3大臂部件设计2.2.2小臂部件设计小臂执行从+130º到-90º的俯仰运动，从而调节整个手腕的空间位置。驱动马达安装在驱动臂底座上，即大臂的关节上，并通过大臂底部的两个通孔连接到小臂底座。通过连杆的作用，实现了小臂座的俯仰作用。底部用平键连接，动臂和底杆用张力套连接，小臂部件设计方案如图2-4所示。图2-4小臂部件设计2.4技术路线

第3章重要零部件设计计算3.1大臂传动设计3.1.1电机选择大手臂的转动惯量：电动机转动惯量：J摆线减速器转动惯量：J大手臂总惯量：所以电动机的转矩为根据要求M电<M额，选P=2.5kw，n=1000r/min的SGMSV-25A3A21型电机3.1.2齿轮传动设计小齿轮材料为40Cr，经淬火和回火，硬度为241-286HBS。齿轮材料ZG35CrMo，调制处理，硬度190-240HBS，精度等级8。

取小齿轮齿数Z1=20，则Z2=i，Z1=5×20=100，大齿轮齿数Z2＝100。

根据齿面接触疲劳强度T=9.55×10=9.55×10×(3/75)×0.99=378180N·mm载荷系数=1.4齿宽系数=1弹性系数ZE=188.9节点区域系数=2.5小齿轮的接触疲劳强度极限=1150MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限=1120MPa。取工作寿命为15年，每年工作250天，2班制小齿轮的应力循环次数N1=60n1jLh=60×75×15×250×16=2.7×大齿轮的应力循环次数N2=N1/5=5.7×确定传动尺寸

（1）初算小齿轮分度圆直径d1t，代入[δH]中较小值（2）按K值对进行修正由圆周速度v= 4.46m/s动载荷系数=1.20齿间载荷分布系数=1.2齿向载荷分布系数=1.07使用系数=1.00所以载荷系数K==1.54按K值对进行修正 ==58.68mm（4）确定模数m以及主要尺寸m==2.93mm，取整m=3mm。中心距a=m()/2==180mm分度圆直径==60mm，==300mm齿宽b==60mm，取小齿轮齿宽=70mm，大齿轮齿宽=65mm齿顶高===3mm，齿根高===3.75mm3.2小臂传动设计3.2.1电机选择小手臂的转动惯量J3=34×0.22=1.36kg.m2电动机转动惯量J电3=100×0.52=25kg.m2摆线减速器转动惯量J减3=150×0.452=30.375kg.m2所以小手臂总的转动惯量为J总=23.43+1.36+25+30.375=80.165kg.m2对应在电动机上M电=9.45N.m根据要求M电<M额，选P=2.2KW，Y-H系列电机，转速n=800r/min。3.2.2齿轮传动设计选择小齿轮材料40Cr，调质处理，硬度241-286HBS。大齿轮材料ZG35CrMo，调制处理，硬度190-240HBS，精度8级。取小齿轮齿数=24，则=5×24=120，大齿轮齿数Z2＝120。按齿面接触疲劳强度设计。参数：T=9.55×10×=5.04×10N·mm载荷系数=1.4齿宽系数=1弹性系数ZE=188.9节点区域系数=2.5小齿轮接触疲劳强度极限为=1150MPa，大齿轮接触疲劳强度极限为=1120MPa。取工作寿命为15年，每年工作250天，2班制小齿轮的应力循环次数N1=60n1jLh=2.7×108，大齿轮的应力循环次数N2=N1/5=5.7×接触疲劳寿命系数为=1.08，=1.19安全系数为=1==1242MPa==1332.8MPa确定传动尺寸（1）初算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值=29.04mm（2）按K值对进行修正由圆周速度 =2.28m/s（3）参数动载荷系数=1.075齿间载荷分布系数=1.2齿向载荷分布系数=1.07使用系数=1.00载荷系数K==1.38按K值对进行修正==29.04=28.9mm（4）确定模数m以及主要尺寸m==1.2mm为了防止轮齿太小引起的意外折断，m一般不小于1.5-2mm，故m=3mm。中心距a=m()/2==216mm分度圆直径==72mm，==360mm齿宽b==72mm，取小齿轮齿宽=80mm，大齿轮齿宽=75mm齿顶高===3mm，齿根高===3.75mm3、按齿根弯曲疲劳强度校核参数（1）弯曲疲劳寿命系数=0.95，=0.98（2）齿形系数和应力校正系数=2.65，=1.58=2.16，=1.81（3）弯曲疲劳极限=710MPa，=710MPa（4）取弯曲疲劳系数=1.25可得==539.6MPa==556.64MPa（5）验算齿根弯曲疲劳强度===58.48MPa==54.61MPa弯曲疲劳强度足够了。3.3连接轴设计校核（1）计算齿轮的受力转矩T=9.55×10=9.55×10×(3/75)×0.99=378180N·mm圆周力==12606N径向力==4588.2N（2）计算支撑反力水平面受力图如图3-1(a)所示。+=×153=×(67+153)故=-1397.32N，=3190.88N垂直面受力图如图3-1(b)所示。+=×(67+153)=×67故=3839.10N，=8766.90N（3）画轴弯矩图水平面弯矩图见图3-1(c)图。垂直面弯矩图见图3-1(d)图。合成弯矩图见图4-2(e)图，合成弯矩M=。（4）画轴转矩图轴受转矩T=T，转矩图见图3-1(f)图。（a）（b）（c）（d）（e）（f）图3-1连接轴的受力分析（5）按弯扭合成应力进行强度校核fg段的中间截面为危险截面。取。当量转矩，查表知=70MPa，所以<。因此小轴1的强度满足要求，故安全。3.4联轴器和键的设计（1）连接伺服电机和联轴器的上部键，选择C型普通平键。查表GB/T1095-2003选键：b=4mm,h=4mm,L=20mm，键的强度校合。验算其挤压强度，查表得其许用压应力。键的工作长度（2）连接联轴器和滚珠丝杆键校核：连杆联轴器和滚珠丝杠上的键以及将电机输出轴连接到联轴器的键使用相同长度的A型键，这也可以满足相同负载扭矩的设计要求。初选YL1式凸缘联轴器，其转动惯量两孔径：d1=14mm,d2=14mm轴孔长度:L1=32mm,L2=52mm外径:D=71mm选择弹性套柱销联轴器YL1符合强度要求。

第4章控制系统设计4.1系统硬件设计选择4.1.1PLC控制系统设计的基本原则任何类型的电气控制系统都旨在满足受控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。在实际设计过程中，设计原则通常涉及很多方面。最基本的设计原则可归纳为四点。1.设计原则（1）完整性原则。最大限度地提高工业过程或机械的控制要求。（2）可靠性原则。确保计算机控制系统的可靠性。（3）经济原则。控制系统简单，实用（4）开发原则.I/O接口和通信功能有生产开发和流程改进的空间。2.评估控制任务根据系统要求的控制任务，详细分析了受控对象的生产过程和特点，特别是从以下几个方面进行了分析。控制比例控制系统的控制比可以通过系统中的I/O设备总数来衡量。当控制量很大时，特别是当有许多带切换量控制的I/O设备时，PLC控制是最合适的。当工艺要求更复杂时，工艺复杂度PLC控制具有更大的优势。可靠性要求目前，当I/O点数为20或更少时，往往选择PLC控制。数据处理速度如果数据处理水平低，但主要基于工业过程控制，PLC控制将非常适合[9]。图4-1PLC控制系统设计步骤。4.1.2PLC控制系统设计的一般步骤1.分析被控对象并提出控制要求认真分析受控对象的工作要求和控制要求，了解受控对象的内部协调，提出受控对象对控制系统的控制要求，制定设计方案，制定设计任务计划。2.确定输入与输出设备根据要实现的系统的控制要求，建立系统所需的输入设备和输出设备，然后开发连接到PLC的输入输出设备，以及PLC的I/O接口分布图。3.选择PLC根据系统提出的要求，选择PLC型号，容量，I/O模块，电源等的具体要求。4.分配I/O接口并设计PLC外部硬件线路图（1）分配I/O接口建立PLC和输入/输出设备的I/O接口或相应的分布图的连接图。该步骤也可以在步骤2中执行。（2）设计PLC外部硬件线路设计系统其余部分的电路图，包括PLC外围设备的主电路图和控制电路图。到目前为止，控制系统的硬件电气设计已基本完成。5.程序设计（1）程序设计根据系统提出的控制要求，采用适当的设计方法设计PLC的梯形图设计程序。设计的程序必须满足系统的控制要求。在此前提下，设计人员逐一编写系统的各种控制功能，然后逐步完善系统所需的功能。（2）程序模拟调试程序仿真调试是用各种组件或仿真和组态软件模拟站点的实际情况，为程序的运行创建一定的实现环境。根据生产现场的不同实现方法，仿真调试分为两种模式：硬件仿真调试方法和软件仿真调试方法。4.1.3PLC选型根据控制要求，该设计需要11个输入点和11个输出点。因此，本设计选用西门子S7-200系列的CPU-226型PLC。这种型号的PLC有24个输入，16个数字I/O接口输出，256个定时器，足以满足本设计的硬件配置要求。选择组件时，需要注意CPU-226PLC的输出是继电器类型，因此可以连接到交流负载和直流负载。4.2PLC的I/O分配和接线图I/O对应分配表如表4.1所示。由表可知，系统总共需要I/O端口数为11个输入，11个输出。表4.1除雪系统I/O口分配表输入编号输出编号启动I0.0红灯L1提示雪量大Q0.0雪量检测I0.1绿灯L2提示雪量小Q0.1小车左移I0.21号电机正转KM1Q0.2机器人大臂前转I0.32号电机正转KM2Q0.3机器人小臂前转I0.43号电机正转KM3Q0.4小车右移动I0.51号电机反转KM6Q0.5机器人大臂后转I0.62号电机反转KM7Q0.6机器人小臂后转I0.73号电机反转KM8Q0.7复位开关I1.0Q1.0根据控制要求可得PLC系统的I/O接线图如图4-2所示。图4-2I/O接线图4.3电气原理图的设计根据设计要求，得出如下图4-3电气原理图。图4-3电气原理图4.4梯形图的设计（1）电动机M3运转与停止的获得：按下按钮SB3或者按下SB2电动机M3运转并自锁，按下SB6或者按下SB1过10S后，电动机M3停止运转，热继电器FR3动作，电动机M3也停止运转。梯形图如图4-4所示。图4-4电动机M3输出梯形图电动机M2运转与停止的获得：按下按钮SB4或者按下SB2过5S后电动机M2运转并自锁，按下SB6或者按下SB1过5S后，电动机M2停止运转，热继电器FR3和热继电器FR2动作，电动机M2也停止运转。梯形图如图4-5所示。1图4-5电动机M2输出梯形图（3）电动机M1运转与停止的获得：按下按钮SB5或者按下SB2过10S后电动机M1运转并自锁，按下SB6或者按下SB1后，电动机M1停止运转，热继电器FR3、热继电器FR2和热继电器FR1动作，电动机M1也停止运转。梯形图如图4-6所示。图4-6电动机M1输出梯形图4.5仿真结果当按下按钮SB3时，可以看到电动机M3开始运转，以及指示灯HL3亮；仿真结果如图4所示。图4-7按钮SB3按下仿真图在电动机M3运转后，按下按钮SB4时，电动机M2开始运转，以及指示灯HL2亮；仿真结果如图4-8所示。图4-8按钮SB4按下仿真图在电动机M3和电动机M2运转后，按下按钮SB5时，电动机M1开始运转，以及指示灯HL1亮；仿真结果如图4-9所示。图4-9按钮SB5按下仿真图当电动机M1、M2和M3都运转后，按下按钮SB6时，所有电动机立即停止。仿真结果如图4-10所示。图4-10按钮SB6按下仿真图

第5章棚顶自动除雪机器人总结和展望5.1设计总结对本次设计做认真的总结，本论文基于机械设计、机械原理、机械制造工艺学等基础，以设计棚顶自动除雪机器人为目标，为质量要求高，生产效率需要提高，降低劳动成本，还克服了当前因为国外棚顶自动除雪机器人价格高昂普通公司无法承担的烦恼，同时还满足了那些进行基础教育操作的技工学校进行讲解的案例要求，让他们找到合理适合自己的生要操作要求的机会，让工人操作更安全，强度也更低。通过本次设计研究，为棚顶自动除雪机器人的研究提供了一定的思路，希望可以让车间操作工人在以后的生产中能够更轻松、更安全的工作，拥有一个更适合工作的环境。通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的设计和逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是大学四年所学知识很好的总结。此次棚顶自动除雪机器人的设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。通过本次设计我可以更加系统的了解棚顶自动除雪机器人的知识；能够了解棚顶自动除雪机器人的设计理念以及应该达到的目标；能够检验自己能否将大学里学习的理论知识转化为实际应用；能够培养自己自学和独立思考的能力。这次设计不但锻炼我的思维能力，还锻炼我的查阅资料获取有用信息的能力，通过绘制设计图纸，使我熟练的掌握了UG和CAD绘图软件的使用，我把自己的理论用到实际当中去，在设计过程当中遇到的各种困难，我通过思考和咨询同学和老师获得了许多解决问题的方法和方式。毕业设计的过程是艰辛的，解决问题的过程是快乐的，成长过程是痛苦的，我相信只要我们保持严谨的学习态度，我一定能够成长起来。5.2未来展望本论文完成了对棚顶自动除雪机器人的结构设计，基本上满足了棚顶自动除雪机器人的需求，设计结果能否完全的实现这一目标，还需要大量的计算、分析等工作才能知晓。要想实现这款棚顶自动除雪机器人达到完全实用的目的，让棚顶自动除雪机器人完全与实验环境匹配，还需要对棚顶自动除雪机器人进行适当的修改。如产品的尺寸比例、整个结构设计等都需要进行一定的调整，才能达到完全适应生产需求的目的。因此，还需要展开更多的研究工作，针对这些工作存在以下想法:根据棚顶自动除雪机器人设计研究过程，对棚顶自动除雪机器人的人机关系和机械结构部分进行调整，实现棚顶自动除雪机器人通用化设计。对棚顶自动除雪机器人结构进行更加全面的分析，设计出完全可以适应不同液压机，不同模具的自动上料系统。对棚顶自动除雪机器人的运动仿真要求进行更见详细的计算、分析和研究，保证此棚顶自动除雪机器人运行安全可靠。对零部件之间的精密配合要进行详细的研究，实现各零部件之间完美的配合。对棚顶自动除雪机器人的功能和美观的兼容性问题还有待于以后的继续研究[25]。一款多功能、安全的棚顶自动除雪机器人在未来的社会发展中必然会受到广大北方的青睐，但要想达到设计要求，还需要做大量的工作，由于本次设计时间紧迫，所以对于计算部分没有做详细的研究，在以后的学习中继续进行这一部分的研究，争取设计出一款经济效益比较高的棚顶自动除雪机器人。致谢本设计是在老师的悉心指导下完成的，老师严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风，平易近人的性格都是我学习的楷模，感谢老师的指导让我很好的完成了我的设计作品以及论文。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获确实非常丰富。通过老师的悉心指导和其他老师的指导及其与同学们在制作作品时的交流，我了解到了许多关于棚顶自动除雪机器人的知识，以及相关部件的设计标准，还有设计中各种容易忽略的细节，我的能力得到了提高。这次提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了大量的实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更强的设计能力，更强的理解能力，更强的沟通能力和更快的应变能力。指导教师渊博的知识、严谨的治学态度、兢兢业业的工作作风、忘我的工作精神和谦和的为人使我受益匪浅，老师的教诲和启发使我终生难忘。最终按质按量完成本次设计，我的收获是很难用语言来描述的，非常感谢老师的指导与帮助，老师您辛苦了。参考文献张启君,夏磐夫.国外除雪机械的探讨[J].筑路机械与施工机械化,2005(11):65-70胡海英.国内除雪方式探讨及除雪机械的发展趋势[J].林业机械与木工设备,2011,42(5):70-76.张毅,罗元,郑太雄,等.移动机器人技术及其应用.北京:电子工业出版社,2007:139-165小林贵弘,中岛新一.自主除雪型机器人「雪太郎」的雪压缩机构的研究.2005年日本精密学会东北支部讲演会,山形大学,2005.韩腾，樊瑜瑾，李浙坤，赵培林，王俊杰等.基于PLC控制的棚顶自动除雪机器人运动系统研究[J].昆明理工大学学报，2003,（15）:11-17.张辰贝西，黄志球等.棚顶自动除雪机器人(棚顶自动除雪机器人)发展综述[J].中国制造业信息化,2010,39（1）：23-36.[3]程军，屈援.车辆自动运动系统的概念及模拟[J].机械工程师，1999,(5)：14-15．[4]韩腾.棚顶自动除雪机器人驱动与运动性能分析研究.[硕士学位论文],昆明理工大学,2014[5]邱钊鹏.自动搬运小车辆控制方式研究.[硕士学位论文].北京工业大学，2009[6]R.G.Kasilingam,S.L.Gobal