采摘機械手的設計及其控制研究.pdf

1、近年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著規(guī)?；?、多樣化、精確化方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動力的成本迅速上升，勞動力不足的現(xiàn)象日趨明顯，農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)越來越受到關(guān)注。但是，由于采摘對象的復雜性和工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化，目前國內(nèi)的采摘自動化程度仍然很低，尤其是采摘機器人的關(guān)鍵部位--機械手，其結(jié)構(gòu)復雜、控制繁瑣等因素，造成工作效率低，生產(chǎn)成本較高，故不能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到普遍的適用。所以對采摘機械手的設計及控制研究對于今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有深遠意義。
　　 本文在國家“8

2、63”高技術(shù)項目“移動采摘機器人關(guān)鍵技術(shù)研究”支持下，主要對蘋果采摘機械手的設計及其控制進行了研究實驗，主要工作如下：
　　 1.針對以往機械手出現(xiàn)的一些問題，設計了一種結(jié)構(gòu)較為簡單的兩指蘋果采摘機械手，手指上附著的彈性材料在保證不損壞果實的前提下，機械手完成從抓取到采摘的動作。采摘范圍是直徑在70-90mm之間的蘋果。
　　 2.用單片機作為主控制芯片，結(jié)合機械結(jié)構(gòu)和要完成的動作設計了控制電路。
　　 3.針對

3、所抓果實是非剛體，分析果實在采摘過程中的一些特性。主要包括：在穩(wěn)定抓持中的形封閉特性、力矩和魯棒性分析；手腕上升過程中的力學特性研究；旋轉(zhuǎn)擰斷時的運動學特性等。
　　 4.運用機器視覺的方法，識別果實，判斷果實的生長位姿，從而使機械臂帶動機械手以最優(yōu)路徑和最佳角度準確到達指定位置，觸發(fā)傳感器動作進行采摘。完成采摘動作后仍用機器視覺方法來判斷是否采下。如果沒采下，作為新果實重復采摘動作直至采下。通過實驗測量了相關(guān)特性參數(shù)，驗證了整