[发明专利]一种局部激励的振动控制方法

权利要求书

1.一种局部激励的振动控制方法，其特征在于，所述振动控制方法用于三点可调夹持式振动采摘装置，所述三点可调夹持式振动采摘装置包括底座以及设于底座上方的左夹持机构、右夹持机构和中夹持振动机构；中夹持振动机构位于左夹持机构和右夹持机构之间，左夹持机构固定在底座上，右夹持机构和中夹持振动机构均能分别在底座上发生水平移动；左夹持机构和右夹持机构均用于夹持果枝；中夹持振动机构用于夹持果枝并对果枝施加振动，所述中夹持振动机构的振动力通过零刚度减震器隔绝在左夹持机构和右夹持机构上的传递；

所述振动控制方法包括以下步骤：

(1)确定左夹持机构所夹持果枝处的振动响应Y_A：

故角频率为振幅为

其中E为所夹持果枝的弹性模量，A为所夹持果枝的横截面积，I为所夹持果枝的横截面对中性轴的惯性矩，ρ为所夹持果枝的密度，k为三点可调夹持式振动采摘装置的胡克系数，F为中夹持振动机构中激振器的额定激振力，ω为中夹持振动机构中激振器的振动角频率，t为振动时间；l为左夹持机构和右夹持机构之间的间距，x₁为左夹持机构和中夹持振动机构之间的间距；

(2)通过查询木材学确定所夹持果枝的弹性模量E、所夹持果枝的横截面积A、所夹持果枝的横截面对中性轴的惯性矩I和所夹持果枝的密度ρ，查询激振器的额定激振力F和振动角频率ω；

(3)通过胡克定律实验获取三点可调夹持式振动采摘装置的k值；

(4)确定振动采收条件：将步骤(1)中的角频率ω₀(Y_A)和振幅A₀(Y_A)代入振动采收条件内，得到l和x₁的关系式一；其中L为果柄长度，f为果柄结合力，m为果实质量；

(5)根据需要激励果枝的最小长度U和所激励果枝上的成熟果与青果之间的距离b，得：l≥U+2b，结合步骤(4)中的关系式一且要去除果枝上左夹持机构、右夹持机构和中夹持振动机构不可夹持的点来确定l和x₁的值，其中取值在(0,1)之间。

2.根据权利要求1所述的局部激励的振动控制方法，其特征在于，中夹持振动机构的底部通过直线传动机构一与底座连接，所述直线传动机构一用于驱动中夹持振动机构在底座上水平直线移动从而调节中夹持振动机构与左夹持机构之间的间距x₁，右夹持机构通过直线传动机构二与底座连接，所述直线传动机构二用于驱动右夹持机构在底座上水平直线移动从而调节右夹持机构与左夹持机构之间的间距l。

3.根据权利要求2所述的局部激励的振动控制方法，其特征在于，所述中夹持振动机构包括第一机械手、激振器、第一旋转电机、第一上移动臂、第一中移动臂、第一下移动臂和第一电动旋转台；

所述第一旋转电机固定连接在第一上移动臂上，所述第一旋转电机的输出轴与第一机械手连接且第一旋转电机用于驱动第一机械手旋转；

所述第一上移动臂的底部与第一中移动臂的顶部旋转连接，所述第一上移动臂固定连接有第一上驱动电机且第一上驱动电机用于驱动第一上移动臂与第一中移动臂之间发生旋转运动，所述激振器与第一上旋转臂连接；

所述第一中移动臂的底部与第一下移动臂的顶部旋转连接，所述第一下移动臂固定连接有第一中驱动电机且第一中驱动电机用于驱动第一中移动臂与第一下移动臂之间发生旋转运动；所述第一中移动臂包括上臂和下臂，所述上臂和下臂通过零刚度减振器连接；

所述第一电动旋转台的旋转台面上固定连接有第一支座和第一下驱动电机，所述第一下移动臂的底部与第一支座旋转连接，所述第一下驱动电机用于驱动第一下移动臂与第一支座之间发生旋转运动；所述第一电动旋转台的底部通过直线传动机构一与底座连接。

4.根据权利要求3所述的局部激励的振动控制方法，其特征在于，所述左夹持机构和右夹持机构的结构相同，均包括第二机械手、第二旋转电机、第二上移动臂、第二中移动臂、第二下移动臂和第二电动旋转台；

所述第二旋转电机固定连接在第二上移动臂上，所述第二旋转电机的输出轴与第二机械手连接且第二旋转电机用于驱动第二机械手旋转；所述第二上移动臂的底部与第二中移动臂的顶部旋转连接，所述第二上移动臂固定连接有第二上驱动电机且第二上驱动电机用于驱动第二上移动臂与第二中移动臂之间发生旋转运动；所述第二中移动臂的底部与第二下移动臂的顶部旋转连接，所述第二下移动臂固定连接有第二中驱动电机且第二中驱动电机用于驱动第二中移动臂与第二下移动臂之间发生旋转运动；第二电动旋转台的旋转台面上设有第二支座且该旋转台面上固定连接有第二下驱动电机，所述第二下移动臂的底部和第二支座旋转连接，所述第二下驱动电机用于驱动第二下移动臂与第二支座之间发生旋转运动；

所述左夹持机构的第二电动旋转台底部与底座固定连接，右夹持机构的第二电动旋转台底部通过直线传动机构二与底座连接。