溫室大棚自動除雪機器人

溫室大棚自動除雪機器人,溫室,大棚,自動,機器人 本科生畢業(yè)設計(論文)文獻綜述 設計 (論文)題目 溫室大棚自動除雪機器 人設計 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 機械設計制造及其自動化 作者所在班級 B13113 作 者 姓 名 李明 作 者 學 號 20134011327 指導教師姓名 陳明 指導教師職稱 教授 完 成 時 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學院教務處制  說 明 1．根據(jù)學校《畢業(yè)設計(論文)工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計(論文)文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2．文獻綜述應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內(nèi)完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內(nèi)容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述，閱讀的主要參考文獻應在10篇以上（土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減），其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在2000字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 溫室大棚自動除雪機器人設計文獻綜述 摘要：現(xiàn)代社會，在北方冬季地區(qū)，溫室大棚雪后積雪較多，而位置較高、棚頂厚度單薄、強度低，人工除雪困難較大、危險性高。為解除其后顧之憂，研究開發(fā)棚頂自動除雪機器人具有一定的實際應用價值和良好的市場發(fā)展前景。 關鍵詞：溫室大棚；自動；除雪；機器人 Summarization of Design Literature of Automatic Snow Removal Robot in Greenhouse Abstract: Modern society, in the northern winter region, greenhouse shed snow more snow, and the location is high, the roof thickness of thin, low strength, artificial snow removal more difficult, high risk. In order to relieve the worries, research and development of roof automatic snow removal robot has a certain practical value and good market prospects. Key word:Greenhouse；automatic；Snow removal；robot 1前言 隨著社會進步，國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，農(nóng)村發(fā)展進程加快，溫室大棚越來越多。北方冬天多雪，每次大雪過后，棚頂上會覆蓋一層厚厚的雪，積雪不除可能會使溫室大棚坍塌。目前，對溫室大棚的除雪工作主要是由人工完成的，而且棚頂位置較高、厚度單薄、強度低，除雪工人稍有不慎就會出現(xiàn)事故，造成傷亡。不但如此，人工作業(yè)的效率也很低，清洗費用十分昂貴。因此，研究和開發(fā)一種能代替人工完成棚頂除雪任務的裝置越來越被人們所重視。棚頂除雪機器人是以清除溫室大棚積雪為目的的棚頂移動機器人，它的出現(xiàn)將極大降低溫室大棚的除雪成本，改善工人的勞動環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，也必將極大地推動清洗業(yè)的發(fā)展，帶來相當?shù)纳鐣б妗⒔?jīng)濟效益。 2除雪方法 溫室大棚除去積雪方法可分為二大類 : 融雪法和機械清除法。融雪法包括化學除雪和加熱融雪。化學除雪一般采用鹽或冰雪融作為融雪劑。 由于鹽嚴重損害棚頂材料, 政府已經(jīng)禁止使用。 與鹽相比 , 冰雪融的價格略高。用于棚頂上除雪的融雪劑運行成本高 , 根據(jù)冰雪融公司測算 , 1 hm2的溫室一次融 10 cm 厚的雪需要約 3. 2 萬元 , 融雪劑對 PC 板等覆蓋材料有一定的腐蝕作用 , 影響棚頂建筑的使用壽命 , 因此在棚頂上采用化學除雪不現(xiàn)實。加熱融雪法有 : 電加熱法和管道熱水法。低溫輻射電熱膜是在絕緣聚酯薄膜上用特制的導電油墨印刷導電發(fā)熱電路 , 再覆蓋一層絕緣聚酯薄膜經(jīng)熱壓密封而成的一種純電阻式發(fā)熱元件。在棚頂部鋪設電加熱膜 , 雪熔 解 熱 : 334. 5 kJ / kg, 華 北、東 北 地 區(qū) 按 雪 密 度 : 2 kg / ( m2 · cm ) , 電價按 0. 6 元 / ( kW · h ) 計算 , 則1 hm2 溫室一次融化10 cm 厚積雪約需要 1. 2 萬元 , 運行費用雖較融雪劑低 , 但是一次投資大 , 據(jù)預算約 : 40元 / m2 。熱水管融雪法是在水槽下方和溫室屋頂下方布置幾排熱水管 [3] , 把溫室屋頂和水槽上面的雪除掉 , 這是目前國內(nèi)外應用最多的一種溫室屋頂除雪方法 , 但一次性投資高 , 經(jīng)過成本預算 , 在東北地區(qū)投資約 40元 / m2 , 同時運行費用也較高 , 煤價按 0. 4 元 / kg 計算 , 1 hm2 溫室 一次融掉10 cm 厚雪費用約需要 1. 3 萬元。 目前國內(nèi)外還沒有一家溫室公司在溫室屋頂采用機械式除雪裝置 , 京鵬環(huán)球溫室公司研究設計了三種機械式除雪裝置 , 通過分析對比 , 對其中一種機械式除雪裝置進行了實施 , 并取得了良好效果。刮板式除雪裝置通過電機帶動傳動軸旋轉，傳動軸通過鏈輪鏈條精確帶動刮雪機構在屋面上往復運動 , 帶動雪從屋面端部掉到地面上, 從而實現(xiàn)對屋面的掃雪功能。 3溫室大棚自動除雪機器人的除雪原理 能夠自主完成溫室大棚掃雪任務的全自動掃雪機器人，本裝置由機架，移動小車，吹雪機，凸輪轉子機構等幾個部分組成。通過移動小車來達到吹雪裝置的橫向移動，確保溫室大棚積雪都能夠被吹到，凸輪轉子機構完成吹風口仰角的變動，以確保溫室大棚弧面各角度積雪都能夠被吹到，最終由吹雪機完成吹雪任務。本裝置將凸輪轉子結構與吹雪機整合為一體，從而使結構緊湊，使其高效，快速，準確的清除大棚積雪，實現(xiàn)復雜的除雪任務。 溫室大棚自動除雪機器人的主要創(chuàng)新點如下: 1)首次實現(xiàn)了溫室大棚的自動化除雪作業(yè), 作業(yè)過程中無需人為干預, 擴大了除雪范圍。 2)將凸輪轉子結構與吹雪機相結合, 使其結構緊湊。 3)采用小車行走機構, 避免與棚頂接觸, 防止將棚頂非正常壓垮。 4)采用凸輪轉子結構,可以多角度轉動， 可將棚頂積雪完全清除。 4溫室大棚除雪機器人發(fā)展趨勢 由于清洗工作環(huán)境及任務的特殊性，溫室大棚自動除雪機器人的總體設計要求相當苛刻。其總的設計原則是：減輕重量，降低造價，安全可靠，能適應多種棚頂表面，且要有足夠高的除雪效率。 5溫室大棚除雪機器人應用前景 由于國家對三農(nóng)問題的不斷重視，越來越多的農(nóng)民建起了蔬菜大棚，發(fā)家致富。而且溫室大棚除雪機器人必然朝著全能型發(fā)展，不僅能為溫室大棚除雪，還能為國內(nèi)的棚頂建筑除雪。據(jù)有關部門統(tǒng)計，目前全國已建造了數(shù)百萬平方米的大型棚頂建筑。例如農(nóng)貿(mào)市場、辦公樓、百貨大樓、賓館、別墅、學校、醫(yī)院、體育場館、娛樂中心及公用設施的采光頂棚。無疑，這將是一個龐大的潛在市場。但是我們也應該看到，由于除雪機器人需要在不同的工作環(huán)境中進行工作，要滿足諸多用戶的不同需求，就目前階段而言，棚頂除雪機器人進入市場仍存在一定困難。首先是技術方面有待完善，此外，作為一種全新的清洗概念和作業(yè)方式，它必然還要經(jīng)歷一個傳統(tǒng)方式的退出和人們對新事物的接受、認同過程。 6結束語 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國現(xiàn)代化建設水平也在不斷提高，一座座安全、綠色、科學的溫室大棚拔地而起。然而，人類正在享受著物質(zhì)文明帶來的豐碩成果同時，也遇到一些新的挑戰(zhàn)，如溫室大棚的除雪工作，傳統(tǒng)的除雪技術已無法滿足現(xiàn)代生活的需要。除雪機器人的出現(xiàn)為解決這些問題帶來了曙光，它作為一種代替人在棚頂進行除雪作業(yè)的自動化裝置，能降低人工作業(yè)風險和操作成本，提高工作效率。目前，棚頂自動除雪機器人在我國還屬于起步階段，研究還只是應用在實驗室階段，技術還有待成熟。由于除雪機器人在國內(nèi)應用前景十分廣闊，因此，盡快研制出一種能真正投入實際應用的除雪機器人就顯得十分必要。不管起步多么艱難，除雪機器人正在逐步的切人市場。相信不久的將來，除雪機器人將取代人力成為除雪行業(yè)的主力軍。 主要參考文獻 [1] 周增產(chǎn),龍智強,李秀剛,王綱,田真.整體輸送式溫室屋頂除雪裝置的研制.農(nóng)業(yè)工程學報.2004,?20(2):239-241. [2] 吳天鳳,王太鵬,朱偉偉,尚杰.基于慧魚模型的棚頂自動除雪機器人設計.礦業(yè)科學技術.2009(3):20-24. [3] 陳以磊,徐志棟,王清華,牟青青,方亞琴.新型溫室大棚除雪機的研究.青島大學學報工程技術版.2012,?27(3):92-96. [4] 劉禹含,張鳳嘉,詹廣強.大棚除雪機的設計與研究.環(huán)球市場信息導報.2013(7):103-104 [5] 李兆男,魏東輝.日光溫室風力式自動除雪裝置. 科教導刊.2016(11):192-192. [6]石為人,周學益.室內(nèi)清潔機器人避障路徑規(guī)劃研究.計算機應用.2007, 27(S1):378-379 [7] 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng).環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)除雪機械存在的問題及發(fā)展趨勢.http://www.cn-hw.net /html/31/201304/396 [8] A Georgian SNOW REMOVAL: WINTER STORMS CHALLENGE MAINTENANCE CREWS AT O'HARE. Apwa Reporter,?1996. [9] K Sato，O Sekiguchi,K Mitobe.M YamanoDevelopment and Control of Snow Feeding Mechanism of a Snow removing Robot. Jspe Semestrial Meeting.2008,?2008. [10] Masayuki INABA. Multi-degree of freedom walking robot up.ASABE Technical Library ASABE .2009, 27(S1):378-380. 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日