張明鎮(zhèn) 王聰 林澤輝 鄧耀森 吳黃懿

摘要：變胞機(jī)構(gòu)自提出以來(lái)，在機(jī)器人等工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，獲得了很多好的效果。本文嘗試將變胞機(jī)構(gòu)應(yīng)用于食品檢測(cè)機(jī)械領(lǐng)域，針對(duì)奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行變胞設(shè)計(jì)，對(duì)奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了矩陣分析，并以機(jī)構(gòu)加速度變化為標(biāo)的，分析構(gòu)型前后的機(jī)構(gòu)特性，為今后進(jìn)行類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：奶茶檢測(cè);變胞設(shè)計(jì);自動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0005-03

0 引言

文獻(xiàn)[1]根據(jù)細(xì)胞的分裂再生現(xiàn)象提出了變胞機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適因性以提升系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性，使得系統(tǒng)適應(yīng)工況環(huán)境的特點(diǎn)，在動(dòng)作的過(guò)程中改變機(jī)構(gòu)自身的適應(yīng)性。變胞機(jī)構(gòu)的設(shè)想自提出以后，受到了許多學(xué)者的關(guān)注，并進(jìn)行了大量的研究分析。文獻(xiàn)[2]將約束圖方法運(yùn)用到變胞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，提出幾何約束圖形方法更適因變胞機(jī)構(gòu)的分析。文獻(xiàn)[3]利用矩陣論原理設(shè)關(guān)聯(lián)了設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)變量矩陣，通過(guò)邏輯計(jì)算的方法對(duì)機(jī)構(gòu)構(gòu)態(tài)進(jìn)行公理設(shè)計(jì)。在機(jī)構(gòu)應(yīng)用方面文獻(xiàn)[4]研制了一種自動(dòng)包角機(jī)構(gòu)，使變胞機(jī)構(gòu)應(yīng)用拓展到了自動(dòng)包裝領(lǐng)域。文獻(xiàn)[5]研發(fā)制作了墊塊放置結(jié)構(gòu)，提升了爬行動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)動(dòng)能力，使得變胞機(jī)構(gòu)的應(yīng)用拓展到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。此外，在機(jī)器人等其他工業(yè)領(lǐng)域，變胞機(jī)構(gòu)的應(yīng)用亦廣泛涉足，文獻(xiàn)[6-10]闡述了各種應(yīng)用與設(shè)計(jì)。然而，在食品自動(dòng)檢測(cè)方面，變胞機(jī)構(gòu)的應(yīng)用還不多，特別是關(guān)于食品檢測(cè)機(jī)械的變胞設(shè)計(jì)方面還是較少的。

本文以奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)為研究分析對(duì)象，利用變胞機(jī)構(gòu)自適應(yīng)好的特點(diǎn)，得到旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的特性參數(shù)，為今后進(jìn)行類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

1 奶茶自動(dòng)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)

圖1為奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)將盛有被測(cè)奶茶液體的測(cè)試杯放在傳送帶1上，電機(jī)傳動(dòng)組感應(yīng)到后帶動(dòng)傳送帶使測(cè)試杯運(yùn)輸至檢測(cè)裝置中，打碼器進(jìn)行標(biāo)記后進(jìn)行檢測(cè)，到檢測(cè)位會(huì)停留數(shù)分鐘后出結(jié)果，檢測(cè)結(jié)果將顯示于顯示屏上，由WIFI傳輸裝置將結(jié)果傳輸至APP上。警示器是檢測(cè)到反式脂肪酸、甜蜜素含量等超標(biāo)會(huì)閃爍。測(cè)試杯在檢測(cè)裝置內(nèi)的自動(dòng)清洗裝置清洗后從傳送帶2送出，其中的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)是這個(gè)系統(tǒng)不可或缺的部分，本文將針對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行變胞設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)的檢查穩(wěn)定性和操作便捷性。

2 變胞機(jī)構(gòu)的矩陣解析

為了方便對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，先對(duì)機(jī)構(gòu)模型（圖2所示）進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于構(gòu)態(tài)變轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是調(diào)整相關(guān)運(yùn)動(dòng)付的相應(yīng)特征，且運(yùn)動(dòng)支鏈與平臺(tái)鉸接不通順、含義不清？α為俯仰角，β為偏轉(zhuǎn)角，建立圖3所示的構(gòu)型圖。

3 機(jī)構(gòu)性能的仿真分析

圖4為機(jī)構(gòu)在軟件中機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)置圖，完成了仿真分析設(shè)置。如圖5所示，變胞構(gòu)型前，機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期內(nèi)的加速度變化數(shù)據(jù)，機(jī)構(gòu)的加速度出現(xiàn)周期性突變，驅(qū)動(dòng)不是很平穩(wěn)。如圖6所示，經(jīng)過(guò)變胞構(gòu)型后，機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期內(nèi)的加速度變化數(shù)據(jù)，機(jī)構(gòu)的加速度出現(xiàn)周期性平順，驅(qū)動(dòng)比較穩(wěn)定，機(jī)構(gòu)變胞設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

根據(jù)上述分析可得出奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)得出以下結(jié)論：

（1）完成了奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)錂C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);（2）完成了奶茶自動(dòng)檢測(cè)機(jī)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型矩陣解析，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

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