蘋(píng)果采摘機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真.pdf

1、蘋(píng)果消費(fèi)市場(chǎng)主要為鮮果和加工制品，鮮食的比例高達(dá)90％，加工制品僅占10％左右。為保證蘋(píng)果的品質(zhì)，適時(shí)采摘是我國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的重中之重。采摘工作量繁重與勞動(dòng)力的缺乏使得適時(shí)采摘變得越來(lái)越困難。自動(dòng)化采摘可以打破這一困局，但是我國(guó)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度與蘋(píng)果產(chǎn)量不能完全匹配。因此，研究出高效的自動(dòng)化蘋(píng)果采摘機(jī)器人意義重大。作為采摘機(jī)器人研究基礎(chǔ)的移動(dòng)平臺(tái)的研制更應(yīng)受到重視。
　　本課題旨在運(yùn)用理論分析和計(jì)算機(jī)仿真的方法進(jìn)行蘋(píng)果采摘機(jī)器人移

2、動(dòng)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為采摘機(jī)器人的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，其主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)蘋(píng)果采摘機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)。在進(jìn)行各部件的選型、搭載方式的確定和充分考慮為采摘機(jī)器人所有設(shè)備預(yù)留合理放置空間的基礎(chǔ)上，完成了蘋(píng)果采摘機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　(2)為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)車(chē)架的強(qiáng)度，運(yùn)用ABAQUS與HyperMesh軟件進(jìn)行了車(chē)架有限元分析。首先將CATIA軟件中得到的車(chē)架模型導(dǎo)入HyperMesh，同時(shí)進(jìn)行幾何

3、清理，將螺栓孔等特征簡(jiǎn)化，提取中性面;將中性面模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分;將處理過(guò)后網(wǎng)格文件導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行應(yīng)力分析。分析表明，最大應(yīng)力值為69.3Mpa，遠(yuǎn)小于材料的屈服極限(235Mpa)和強(qiáng)度極限(420Mpa)，車(chē)架強(qiáng)度滿足承載要求。
　　(3)為考察所設(shè)計(jì)的移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)性能，運(yùn)用ADAMS軟件完成移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)仿真分析。首先構(gòu)建了初步動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行整車(chē)配重平衡;在對(duì)軸距進(jìn)行優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上，確定了最優(yōu)軸距;然后，構(gòu)建了

4、優(yōu)化后的新動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)一步進(jìn)行了平衡分析;通過(guò)對(duì)整車(chē)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真，詳細(xì)分析了平臺(tái)的爬坡能力，在轉(zhuǎn)彎過(guò)稱中的操縱穩(wěn)定性以及在矩形路面的行駛平順性。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力性能滿足預(yù)期要求。
　　(4)運(yùn)用MATLAB的GUIDE環(huán)境設(shè)計(jì)了一種采摘機(jī)器人電機(jī)選型程序。通過(guò)界面設(shè)計(jì)以及callback（回調(diào)）函數(shù)程序的編寫(xiě)，完成電機(jī)選型程序的設(shè)計(jì)，輸入技術(shù)參數(shù)后，可進(jìn)行電機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算。為該類機(jī)器人設(shè)計(jì)中的電機(jī)選型提