工业机器人底座设计设计教科书有什么?

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工业机器人的设计过程真不简单!
来源:互联网
编辑:Janet
对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同。首先要知道为什么要设计机器人?机器人能实现哪些功能?活动空间(有效工作范围)有多大?了解基本的要求后,接下来的工作就好做了。
首先是根据基本要求确定机器人的种类,是行走的提升(举升)机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式,也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。
接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程,在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图,分析简图,制定动作流程表(图),初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容,设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制,材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容,确认生产。
下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程:
在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的,在自动化生产线上的就有很多例子,如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子,如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速,机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。
六轴机器人的应用范筹不同,设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多,结构各有特色。在中国应用最多的如:ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。
既然机器人的应用那么广泛,在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题!有关机器人技术方面探讨太少了?从业人员还不能成群体?虽然在很多地方可以看到机器的论术,可是却没有真正形成普及的东西。
即然是要说设计,那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些,讲得不对的地方还请各位指正!
六轴机器人是多关节、多自由度的机器人,动作多,变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人,应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢?工作范围又怎样去确定?动作怎样去编排呢?位姿怎样去控制呢?各部位的关节又是有怎么样的要求呢?等等。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧!
首先我们设定:机器人是六轴多自由度的机器人,手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件,工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量:1700转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。
好了,有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。
首先是全电机驱动的,那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了,也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。
机器人是用于焊接方面的,那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面,那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来,我们就给它区分一下,在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。
搞清了各种焊方法,也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考,有一个大概的轮廓概念就行了,待机械结构做完,各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。
焊枪是用常用的标准的焊枪,也就是说焊枪是随时可以更换下来的,也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。
焊枪在焊接过程中要进行各种焊接姿态调整,那么机械手腕就要很灵活,在各个方位角度上都可调节。
有了上面的基本要求和设定条件,方案推理也有了条理,接下来我们就把设计要求明确下来,设计方向就不会有太大的偏离了。
设计要求:机器人适用于焊接领域,可以完成各种焊接动作;为了机器人能适应各种焊接工艺,在线调整工艺快速,编制控制程序时采用柔性控制程序,自适应在线、离线示教程序;焊缝、焊池、焊道成像跟踪,自动调节焊机的各项参数。
机器人采用全伺服驱动,地面固定安装。六轴控制,各关节运动灵活,按工艺描述表设计各轴动作范围,尽量使机构紧凑,整体外形美观。
机械设计:根据设计要求及工艺描述设计各关节的机械机构,确定各部件的材料和加工工艺;制作计算书,验算机械强度、驱动功率和给出最大抓(举)重量,各运动路径的惯量计算,位姿的控制计算。验算机器人各关键部件使用寿命。结合控制程序及电路制作机器人维修保养说明书。
程序控制设计:根据设计要求与机械工程师最后制定的工艺路线设计控制流程;结合机械结构与驱动、信号反馈方式,设计机器人运动程序;程序要具有自适应功能,自动定点跟踪,对焊机电流、电压实时监测,并自动调节;焊道、焊池用成像监测判别技术。
设计电路图
有了这样一个文件,我们就好设计了;那么我们首先就要做的是:绘制机器人动运简图,规划机器人运动轨迹,做好这些我们就可以进行机械机构的设计,同时可以考虑程序的线路图了。
先做一个简图,来研究一下运动规迹。
机器人运动简图:
当我们把机械运动简图画好后,一般的情况下是先对简图进行分析;虽然简图不能全部反映机械结构的组成,但是它却表现出了要设计的物体的总体轮廓。
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高等学校教材:工业机器人《工业机器人》着眼于教学实际,系统地介绍了工业机器人的相关知识。工业机器人是20世纪以后发展起来的一种能模仿人的某些动作和控制功能。并按照可变的预定程序、轨迹及其他要求操作工具,实现多种操作的自动化机械系统。工业机器人技术综合了精密机械技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果,正在越来越多地取代操作工人,出色地完成着极其繁重、复杂、精密或充满危险的各种各样的工作。在工厂自动化和柔性制造系统中,工业机器人也起着关键的作用,并已经广泛应用到工农业生产、航天航空和军事技术等各个领域。  《工业机器人》共分九章,按顺序分别介绍了工业机器人的基本概念、机械结构(包括手部、臂部、腕部)的典型结构和相关的设计计算方法、定位缓冲原理与方法、工业机器人的检测传感技术与典型实例、工业机器人的控制技术与典型实例、工业机器人的总体设计方法以及工业机器人的典型应用等内容。编写过程中,作者在参考和引用有关机器人方面的论著、资料时,力争做到选材新颖、深入浅出、实用性强。书中每章都附有思考题,以便使读者更好地把握和理解相关内容。第1章 绪论1.1 机器人的基本概念1.2 工业机器人的形成和发展1.3 工业机器人的组成与分类1.3.1 工业机器人的组成1.3.2 工业机器人的基本职能1.3.3 工业机器人的分类1.4 工业机器人的主要技术参数1.5 工业机器人常用的图形符号及坐标形式1.5.1 工业机器人常用的图形符号1.5.2 工业机器人的坐标形式1.6 工业机器人的应用范围1.7 工业机器人的发展态势分析思考题第2章 工业机器人的手部2.1 概述2.2 钳爪式手部机构的选用要点2.3 钳爪式手部机构的夹紧力分析与计算2.3.1 钳爪式手部机构的夹紧力分析2.3.2 钳爪式手部的传动结构及夹紧力的计算2.4 钳爪式手部机构驱动力计算2.4.1 拉紧装置原理2.4.2 驱动力的计算2.4.3 驱动力计算步骤2.5 钳爪式手部机构定位误差分析2.5.1 移动式钳爪的定位误差2.5.2 回转式钳爪的定位误差2.6 磁吸式手部简介2.6.1 原理与应用2.6.2 磁吸式手部机构的选用要点2.7 气吸式手部简介2.7.1 气吸式手部的工作原理2.8 气动手爪简介思考题第3章 工业机器人的腕部3.1 工业机器人腕部的特点3.2 工业机器人腕部的典型结构3.2.1 具有一个回转运动的腕部结构3.2.2 具有两个回转运动的腕部结构3.2.3 具有回转和横移运动的腕部结构3.2.4 具有多个自由度的机械传动腕部结构3.2.5 柔顺手腕3.3 工业机器人腕部回转力矩的计算思考题第4章 工业机器人的臂部4.1 工业机器人臂部的特点和要求4.2 工业机器人臂部的结构形式4.2.1 手臂的伸缩运动机构4.2.2 手臂的回转及升降运动机构4.2.3 臂部俯仰运动的结构4.2.4 臂部复合运动机构4.3 工业机器人臂部的导向装置4.4 工业机器人臂部的驱动计算思考题第5章 工业机器人的定位与缓冲5.1 工业机器人的定位精度及其影响因素5.2 工业机器人的运动特性5.3 工业机器人的定位方法5.3.1 电气开关定位5.3.2 机械挡块定位5.3.3 伺服定位系统5.4 工业机器人的定位缓冲装置5.4.1 弹性缓冲元件5.4.2 液压缓冲装置思考题第6章 工业机器人传感器及其应用6.1 工业机器人传感器分类6.1.1 工业机器人传感器分类6.1.2 工业机器人对传感器的要求6.2 内传感器6.2.1 规定位置、规定角度的位置检测6.2.2 可变位置和角度检测6.2.3 速度和角速度检测6.2.4 加速度检测6.2.5 倾斜角检测6.3 外传感器6.3.1 视觉传感器及应用6.3.2 接近觉传感器6.3.3 触觉传感器及应用6.3.4 力觉传感器6.3.5 听觉传感器及语言识别6.3.6 多传感器融合思考题第7章 工业机器人控制系统7.1 工业机器人控制系统概述7.1.1 工业机器人控制系统的基本原理和主要功能7.1.2 工业机器人控制系统的发展过程及展望7.2 工业机器人控制系统的结构及分类7.2.1 工业机器人控制系统的分层结构7.2.2 工业机器人控制系统的分类7.2.3 工业机器人控制系统的硬件结构7.3 工业机器人独立关节驱动控制7.3.1 工业机器人电动伺服驱动系统要求7.3.2 工业机器人电动伺服驱动系统特点7.3.3 工业机器人伺服驱动系统设计举例7.4 机器人的位置控制7.4.1 轨迹插补算法7.4.2 机器人作业示教控制7.4.3 常用的位置控制算法7.5 机器人的力控制7.5.1 力控制的柔顺性7.5.2 力控制系统的组成7.6 工业机器人控制系统实例7.6.1 五关节工业机器人简介7.6.2 PUMA560机器人控制系统7.6.3 PMAC板在硅片传输机器人控制器中的应用7.6.4.仿人步行机器人控制系统设计思考题第8章 工业机器人的总体设计8.1 工业机器人总体系统分析8.2 工业机器人的技术设计8.2.1 工业机器人基本参数的确定8.2.2 工业机器人运动形式的选择8.2.3 拟定检测传感系统框图8.2.4 确定控制系统总体方案8.2.5 工业机器人的机械结构设计8.3 工业机器人的机械系统设计8.3.1 工业机器人的驱动方式8.3.2 工业机器人的关节驱动方式8.3.3 工业机器人材料的选择8.3.4 工业机器人平衡系统的设计8.3.5 工业机器人的模块化结构设计思考题第9章 工业机器人的应用9.1 典型工业机器人的应用9.1.1 弧焊机器人9.1.2 点焊机器人9.1.3 装配机器人9.1.4 喷涂机器人9.1.5 搬运工业机器人9.1.6 其他用途的工业机器人9.2 在生产中引入机器人系统的方法9.2.1 可行性分析9.2.2 机器人工作站和生产线的详细设计9.2.3 制造与试运行9.2.4 交付使用9.3 工业机器人工作站的构成及设计原则9.3.1 机器人工作站的构成9.3.2 机器人工作站的一般设计原则9.4 工业机器人生产线的构成及设计原则9.4.1 机器人生产线构成9.4.2 机器人生产线的设计原则思考题参考文献知书达礼书店工业机器人和机械手的设计(书籍+光盘)
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(1)《智能机器人》正版图书
(2)《智能机器人》正版图书
(3)《各种智能机器人技术内部资料汇编》正版光盘(2张),有1000多页内容,独家资料
详细目录如下:
(1)《智能机器人》正版图书
内容简介
  &《智能机器人》主要介绍了智能机器人的过去、发展现状和未来展望,机器人设计与DIY,仿人机器人,轮式机器人,工业机器人和机械手,服务和玩具机器人,微型机器人,网络机器人,军用机器人,机器人传感器、驱动器和控制器,机器人竞赛国内外发展历史及现状分析等内容。本书注重理论与实践相结合,内容翔实、深入浅出,可读性强。
  &《智能机器人》可作为计算机、自动化、机械、电子等专业学生的专业教学用书、选修课程用书和参考书,也可作为在机械制造、化工生产、核电维修、军事战斗、医疗手术、科学考察、办公事务、家庭服务、教育娱乐等行业从事智能机器人研究和开发的科学工作者和工程技术人员及高等院校师生参加机器人竞赛的参考书,并且很适合广大机器人爱好者阅读。
目录
第一章机器人的过去、发展现状和未来展望1&
一、我国古代机器人1&
二、国外古代机器人3&
三、国内外机器人发展情况4&
四、20世纪后机器人案例7&
五、机器人的未来展望9&
第二章机器人设计与DIY13&
一、机器人三维设计软件介绍13&
二、机器人电路设计常用软件介绍15&
三、机器人控制上位机编程软件的选择17&
四、铝材在机器人制作中的使用20&
五、机器人DIY的主要工具和过程21&
第三章仿人机器人26&
一、为什么要研究仿人机器人26&
二、仿人机器人的研究重点27&
三、仿人机器人的用途28&
四、仿人机器人的发展历史29&
五、小人形机器人介绍33&
五、小人形机器人介绍33&
第四章轮式机器人42&
一、国内外轮式机器人的发展概况42&
二、轮式机器人的研究现状和具体案例42&
第五章工业机器人和机械手60&
一、工业机器人介绍60&
二、工业机器人的控制技术62&
三、工业机器人的发展前景63&
四、工业机器人的应用案例64&
五、机械手介绍71&
六、机械手构成73&
七、机械手的应用现状75&
第六章服务和玩具机器人93&
一、服务和玩具机器人介绍93&
二、服务和玩具机器人应用案例95&
三、服务和玩具机器人应用案例分析104&
第七章微型机器人111&
一、国内外微型机器人的发展概况111&
二、微型机器人的分类111&
三、微型机器人发展中面临的问题118&
四、微型机器人的未来展望119&
第八章网络机器人120&
一、网络机器人的分类120&
二、各国对网络机器人的定义121&
三、各国网络机器人研究动向121&
四、网络机器人的应用案例124&
第九章军用机器人129&
一、军用机器人的定义129&
二、军用机器人的战场优势129&
三、军用机器人的分类130&
四、现代军用机器人的作用132&
五、军用机器人发展现状133&
六、各国机器人研究计划135&
七、我国军用机器人产业发展中的问题140&
八、军用机器人未来的发展趋势141&
第十章机器人传感器、驱动器和控制器142&
一、机器人传感器142&
二、机器人传感器分类143&
三、几种主要的机器人传感器的发展情况143&
四、常用传感器介绍144&
五、机器人驱动器148&
六、机器人常用舵机介绍151&
七、SH15?M舵机介绍152&
八、机器人的各种控制器155&
第十一章机器人竞赛国内外发展历史及现状分析159&
一、国际上流行的机器人竞赛160&
二、国内机器人比赛全国范围内的六项赛事165&
(2)《智能机器人》正版图书
内容简介
  本书介绍了智能机器人的体系结构、数学模型、驱动机构、控制方法、传感技术、信息融合、轨迹规划、实际应用等内容,本书注重理论与实践相结合,内容翔实、深入浅出,可读性强,是一本学本性和实用性都很强的教材。
  本书可作为计算机、自动化、机械、电子等专业高年级本科生和硕士研究生学习“智能机器人”课程的教材,也可作为在机械制造、化工生产、核电维修、军事战斗,医疗手术、科学考察、办公事务、家庭服务、教育娱乐等行业从事智能机器人研究和开发的科学工作者和工程技术人员及高等院校师生的参考书。
作者简介
  肖南峰(Xiao&Nan&Feng),男、汉族、江西省南昌市人、1962年11月生。1982年7月毕业于华中工学院自动控制与计算机工程系,获工学学士学位;1989年1月毕业于东北工学院自动化系,获工学硕士学位;2001年6月毕业于日本横浜国立大学,获工学博士学位。2001年9月至2002年9月在澳大利亚Deakin大学从事仿人机器人研究。现为华南理工大学计算机科学与工程学院教授,博士生导师。
目录
第1章&机器人概述
1.1&机器人的定义
1.2&机器人的发展历程
1.3&智能机器人的关键技术
习题
第2章&空间投影与射影几何学
2.1&透视变换与射影几何学
2.2&齐次坐标
2.3&用齐次坐标表现运动
2.4&射影变换
2.5&射影变换与图像的形成
2.6&射影几何学与复比
习题
第3章&立体视觉与三维重构
3.1&摄像机校正
3.2&立体视觉
3.3&从对象的移动来再现其外形
3.4&立体视觉系统应用
习题
第4章&图像处理与机器视觉
4.1&图像处理
4.2&机器视觉理论基础
4.3&机器视觉与视觉跟踪
4.4&图像形态学处理
习题
第5章&主动视觉与目标跟踪
5.1&主动视觉系统
5.2&目标跟踪算法
5.3&CAMShift跟踪算法
5.4&结合颜色、特征点和运动预测的跟踪方法
5.5&主动视觉系统控制
5.6&主动视觉试验
习题
第6章&智能机器人自主导航
6.1&智能机器人导航
6.2&局部导航
6.3&视觉导航技术
6.4&智能机器人运动学
6.5&导航系统设计
习题
第7章&智能机器人路径规划
7.1&路径规划概述
7.2&路径规划研究现状
7.3&人工势场法
7.4&栅格法
7.5&路径规划的未来发展
7.6&势场栅格法与动态路径规划
7.7&局部导航方法
习题
第8章&智能机器人设计与实现
8.1&智能机器人的特点
8.2&PC机与智能机器人
8.3&智能机器人的控制器
8.4&智能机器人的软件体系
习题
(3)《各种智能机器人技术内部资料汇编》正版光盘(2张),有1000多页内容,独家资料
1&&特高压线路绝缘子检测智能机器人系统
2&&一种坐标位置自适应的智能仓储机器人
3&&一种室内智能灭火消防机器人
4&&并联机器人运动学参数的智能自标定系统
5&&一种电磁式智能攀爬机器人
6&&多移动机器人的智能空间系统及导航信息获取方法
7&&一种仓库无线智能巡检方法及专用机器人
8&&一种智能水下机器人部署装置
9&&机器人智能滚边压合系统及工艺方法
10&&一种采用智能手机导航的清扫机器人及其导航清扫方法
11&&基于DaNI移动机器人平台的智能安全巡逻系统
12&&基于GIS的智能家庭机器人系统
13&&智能风管清洗机器人
14&&智能风管清洗机器人
15&&关节型中载智能控制码垛机器人
16&&冲压搬运智能机器人
17&&冲压搬运智能机器人
18&&用于智能机器人人工敏感皮肤的柔性复合式阵列传感器
19&&一种高层建筑自动清洗智能机器人
20&&轮胎式流动智能泊车机器人的行车机构
21&&轮胎式流动智能泊车机器人的起升机构
22&&轮胎式流动智能泊车机器人的搬运机构
23&&轮胎式流动智能泊车机器人
24&&轮胎式流动智能泊车机器人的起升机构
25&&轮胎式流动智能泊车机器人的行车机构
26&&轮胎式流动智能泊车机器人的搬运机构
27&&轮胎式流动智能泊车机器人
28&&电缆通道智能巡检机器人监控应用系统
29&&一种机械臂智能遥控系统及应用此系统的救援机器人
30&&焊缝智能跟踪超声检测机器人及其软件分析系统
31&&智能穿梭堆码机器人
32&&智能穿梭堆码机器人
33&&一种基于智能手机的解魔方机器人
34&&一种智能移动机器人的行走轴
35&&一种智能移动机器人的定位与环境建模方法
36&&一种智能测量机器人
37&&智能清洁机器人
38&&桥梁智能检修机器人
39&&桥梁智能检修机器人
40&&一种智能机器人的头颈部设计
41&&具有防摔功能的智能机器人的下部结构
42&&智能机器人的颈部轴承结构
43&&智能机器人的行走驱动机构
44&&一种多功能的智能机器人
45&&智能机器人的上部结构
46&&智能机器人的背部结构
47&&智能机器人的远程控制系统
48&&一种多功能的智能机器人
49&&智能关节机器人码垛系统
50&&具有物品质量复检剔除功能的智能机器人码垛系统
51&&智能关节机器人码垛系统及其控制系统
52&&基于DSP的智能机器人实验开发平台
53&&水平绝缘子串智能检测机器人系统
54&&水平绝缘子串智能检测机器人系统
55&&一种智能语音控制的机器人玩具
56&&磁导航巡检机器人智能控制系统
57&&智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法
58&&磁导航巡检机器人智能控制系统
59&&智能抱婴机器人
60&&智能一体化捡网球机器人
&&&&61&&高仿真智能交通警察机器人
62&&高仿真智能交通警察机器人
63&&智能车库搬运机器人
64&&智能车库搬运机器人
65&&变电站智能巡检机器人环境信息测控系统
66&&机器人表面精加工的智能自动化
67&&一种基于智能指挥系统的机器人平台
68&&面向物联网和3D&GIS的公路隧道智能检修机器人
69&&面向物联网和3D&GIS的公路隧道智能检修机器人
70&&智能变电站自动巡检机器人系统
71&&智能机器人对话装置
72&&智能消防救援机器人
73&&一种智能网络机器人
74&&智能机器人型垃圾箱
75&&室内智能清洁机器人
76&&智能家居远程监控机器人
77&&一种智能扫地机器人的设计方法
78&&一种音乐彩灯智能机器人
79&&一种净化太空垃圾智能机器人
80&&一种交警智能机器人
81&&一种酒精测试智能机器人
82&&一种编程灯光设计智能机器人
83&&一种迪智智能教学机器人
84&&一种闹钟智能机器人
85&&智能擦玻璃机器人
86&&变电站智能巡检机器人充电装置
87&&变电站智能巡检机器人系统的充电对接装置
88&&变电站智能巡检机器人充电室
89&&具有远程视频指导功能的变电站智能机器人巡检系统
90&&基于智能手机交互的综合型迎宾机器人
91&&一种基于智能手机交互的综合型迎宾机器人
92&&一种智能扫地机器人
93&&一种水火弯板智能机器人路径规划方法
94&&智能防盗机器人
95&&智能机器人砖坯夹持码垛系统
96&&一种智能码垛机器人
97&&一种智能机器人玩具
98&&汽车儿童安全座椅固定器机器人焊接智能工作站
99&&汽车儿童安全座椅固定器机器人焊接智能监控系统
100&&自平衡智能交通机器人
101&&变电站智能机器人巡检系统及巡检方法
102&&基于变电站智能机器人巡检系统及其变电站操作监护方法
103&&一种基于智能天线技术的变电站巡检机器人系统
104&&变电站智能巡检机器人安全防护系统
105&&变电站智能机器人巡检系统
106&&变电站智能巡检机器人高空检测平台
107&&变电站智能巡检机器人导航和控制系统
108&&智能驱鸟机器人
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110&&智能机器人灭火系统
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116&&变电站智能巡检机器人充电室自动门控制系统
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119&&一种智能全自动烹饪机器人
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121&&全功能液体药物配制智能机器人及其配药方法
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126&&智能清洁机器人自清洁拖地控制方法及其装置
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131&&一种棚室智能耕作机器人
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