奶茶自動檢測機構的變胞設計

　　摘要：變胞機構自提出以來，在機器人等工業設計領域，獲得了很多好的效果。本文嘗試將變胞機構應用于食品檢測機械領域，針對奶茶自動檢測機旋轉檢測機構進行變胞設計，對奶茶自動檢測機旋轉檢測機構進行了矩陣分析，并以機構加速度變化為標的，分析構型前后的機構特性，為今后進行類似產品的設計打下基礎。

　　關鍵詞：奶茶檢測;變胞設計;自動檢測機構

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　　0 引言

　　文獻[1]根據細胞的分裂再生現象提出了變胞機構，通過改變拓撲結構適因性以提升系統的運動特性，使得系統適應工況環境的特點，在動作的過程中改變機構自身的適應性。變胞機構的設想自提出以后，受到了許多學者的關注，并進行了大量的研究分析。文獻[2]將約束圖方法運用到變胞機構的設計中，提出幾何約束圖形方法更適因變胞機構的分析。文獻[3]利用矩陣論原理設關聯了設計參數和設計變量矩陣，通過邏輯計算的方法對機構構態進行公理設計。在機構應用方面文獻[4]研制了一種自動包角機構，使變胞機構應用拓展到了自動包裝領域。文獻[5]研發制作了墊塊放置結構，提升了爬行動態特性和運動能力，使得變胞機構的應用拓展到了工業生產領域。此外，在機器人等其他工業領域，變胞機構的應用亦廣泛涉足，文獻[6-10]闡述了各種應用與設計。然而，在食品自動檢測方面，變胞機構的應用還不多，特別是關于食品檢測機械的變胞設計方面還是較少的。

　　本文以奶茶自動檢測機旋轉檢測機構為研究分析對象，利用變胞機構自適應好的特點，得到旋轉檢測機構的特性參數，為今后進行類似產品的設計打下基礎。

　　1 奶茶自動檢測旋轉檢測機構

　　圖1為奶茶自動檢測機構結構圖，該結構將盛有被測奶茶液體的測試杯放在傳送帶1上，電機傳動組感應到后帶動傳送帶使測試杯運輸至檢測裝置中，打碼器進行標記后進行檢測，到檢測位會停留數分鐘后出結果，檢測結果將顯示于顯示屏上，由WIFI傳輸裝置將結果傳輸至APP上。警示器是檢測到反式脂肪酸、甜蜜素含量等超標會閃爍。測試杯在檢測裝置內的自動清洗裝置清洗后從傳送帶2送出，其中的旋轉檢測機構是這個系統不可或缺的部分，本文將針對該機構進行變胞設計，提升系統的檢查穩定性和操作便捷性。

　　2 變胞機構的矩陣解析

　　為了方便對機構進行分析，先對機構模型(圖2所示)進行簡化。由于構態變轉機構是調整相關運動付的相應特征，且運動支鏈與平臺鉸接不通順、含義不清?α為俯仰角，β為偏轉角，建立圖3所示的構型圖。

　　3 機構性能的仿真分析

　　圖4為機構在軟件中機械機構動力學設置圖，完成了仿真分析設置。如圖5所示，變胞構型前，機構在一個周期內的加速度變化數據，機構的加速度出現周期性突變，驅動不是很平穩。如圖6所示，經過變胞構型后，機構在一個周期內的加速度變化數據，機構的加速度出現周期性平順，驅動比較穩定，機構變胞設計達到預期的設計要求。

　　4 結論

　　根據上述分析可得出奶茶自動檢測機旋轉檢測機構的設計得出以下結論：

　　(1)完成了奶茶自動檢測機旋轉檢測機構進行拓撲機構設計;(2)完成了奶茶自動檢測機旋轉檢測機構的構型矩陣解析，達到預期設計效果。

　　參考文獻

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　　[3] Zhang W，Ding X，Liu J.A representation of the configurations and evolution of metamorphic mechanisms[J].Mechanical Sciences，2016(7)：39-47.

　　[4] 郭曉寧，張敏.一種變胞式作角機構設計[J].機械設計與研究，2014，30(4)：21-23.

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