海带打结机.doc

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工学硕士学位论文

海带打结原理及机构动态特性研究

王瑞鑫

哈尔滨工业大学
2008年6月
国内图书分类号：U463.21
国际图书分类号：629

工学硕士学位论文

海带打结原理及机构动态特性研究

硕士研究生：王瑞鑫
导师：李哲教授
申请学位：工学硕士
学科、专业：车辆工程
所在单位：汽车工程学院
答辩日期：2008年6月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
ClassifiedIndex:U463.21
U.D.C:629

DessertationfortheMaster’sDegreeinEngineering

ResearchonTHEORYOFKNOTTINGKELPANDDYNAMICCHARACTERISTICSofMECHANISM

Candidate: WangRuixin
Supervisor: Prof.Lizhe
AcademicDegreeAppliedfor: MasterofEngineering
Specialty: VehicleEngineering
Affiliation: CollegeofAutomobileEngineering
DateofDefence: June,2008
Degree-Conferring-Institution: HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

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摘要
机械化海带打结技术是目前世界范围内尚未解决的热点和难点问题，它的研究将为最终实现海带打结的智能化生产奠定必不可少的技术基础。本文是在哈工大(威海)机器人研究所研制开发的自动海带打结机的基础上，对基于人手协调动作的海带打结原理及打结机构的运动及动态特性进行更深入的分析研究，为提高海带打结机成结率以及进一步提高和改进打结机械的性能做必要的理论准备工作。
海带打结技术的基本原理来源于模仿人手打海带结的协调动作，其动作过程可分解为送料、缠绕、打结、切断四步。基于人手协调动作的机械化海带打结技术目前仅是一种打结方法，并没有严格的数学证明。本文将创新性的使用拓扑学曲带纽结理论，研究海带成结原理及成结过程，使基于人手协调动作的海带打结方法上升称为一种理论。
自动海带打结机由送料系统、缠绕系统、打结系统、压紧和切断系统组成，这几大系统的动力全部由气动系统提供。缠绕系统完成从送料系统取海带条并将其打成海带结的重要工作，所以本文将针对缠绕机构重点进行研究，并以典型的摆缸-齿轮机构为例，重点分析该机构的运动及动态特性，建立数学模型和仿真模型，最后进行计算机仿真研究，为改进和提高打结机械系统的性能奠定理论基础。
本文所做的研究工作为海带打结机的进一步优化，提供了有价值的参考。

关键词海带打结；拓扑建模；数值仿真
Abstract
Themechanizedtechnologyofknottingkelpisthedifficultpointandhotspotwithoutsolvingatpresentinthewordwide.Thisresearchwillbecomethetechnologybaseofintelligentproductionofknottingkelpfinally.OnthebackgroundofAuto-kelp-knottedmachinewhichhasbeeninventedbyRobotInstituteofHIT.Thispaperdeeplyresearchesthetheoryofknottingkelpwhichisbasedonthecoordinationofmovementofpeople’shandsandanalyzesthemotionanddynamiccharacteristicsthesofknottingmechanism.Theabovewillbethetheorygroundforimprovingproductionefficiencyandautomation.
Thebasetheoryofkelp-knottedtechnologyoriginatsfromimitatingpeople’scoordinatedmovementofknottingkelpwithhands.Theactionprocessofknottingkelpcouldbedecomposedintomaterialfeedingandwindingandknottingangcutting.Thekelp-knottedtechnologybasedonthe