Optimization design and experiment of cam-elliptical gear combined vegetables curved surface labeling mechanism

机制(生物学) 运动学 锥面 计算机科学 点(几何) 多目标优化 优化设计 控制理论(社会学) 数学 几何学 物理 人工智能 量子力学 控制(管理) 经典力学 机器学习
作者
Lei Zhang,Heng Zhou,Jianneng Chen,Junhua Tong,Yang Liu,Xiaowei Zhang
出处
期刊:Frontiers in Robotics and AI [Frontiers Media SA]
卷期号:11
标识
DOI:10.3389/frobt.2024.1431078
摘要

To address the problems of the labeling curved surfaces vegetable with long label, such as the label wrinkled and the easy detachment, a cam-elliptical gear combined labeling mechanism with an improved hypocycloid trajectory is proposed. Provide the process of the mechanism, and establish a kinematic model of the mechanism. In order to improve the motion performances of the cam-elliptical gear combined labeling mechanism and avoid labels damage, the NSGA-II algorithm is used to optimize the parameters of the mechanism, resulting in 80 sets of Pareto solutions. The entropy weight TOPSIS method is applied as a quadratic optimization to select an optimal solution from the 80 sets of Pareto solutions and obtain the optimized parameters of the mechanism. A comparative study is conducted with an elliptical-circular planetary gear mechanism using the hypocycloid trajectory. The results show that the improved mechanism reduces the maximum velocity by 7%, the maximum and minimum accelerations by 2% and 18%. After the quadratic optimization the distance error of the center point of suction cup and the labeling point is reduced from 1.3 mm to 0.12 mm, and the velocity during labeling and taking position is reduced from 0.10770 m s −1 to 0.0037 m s −1 . The correctness of the proposed method is validated through simulation studies and experiments. This research provides a theoretical basis for the design and optimization of long label and curved surface labeling mechanism for vegetables.

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