欠驅動蘋果采摘末端執(zhí)行器研究和設計.pdf

1、水果是人類生活中必不可少的食物。水果收獲是農業(yè)生產過程中的重要環(huán)節(jié)之一,而目前國內水果采摘作業(yè)主要是由人工作業(yè)來完成。進入21世紀,勞動力不足的現象日益嚴重,已成為許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家共同面對的問題,因此,研究開發(fā)果蔬采摘機器人既對適應市場需求,降低勞動強度、促進我國農業(yè)科技進步,加速農業(yè)現代化進程、提高經濟效益有重要的現實意義。
　　 本課題在國家863項目“移動采摘機器人關鍵技術研究”的支持下,研制了一種欠驅動式蘋果采摘

2、末端執(zhí)行器,并通過實驗驗證了該種末端執(zhí)行器的可行性,主要工作如下:
　　 1.在對國內外采摘機器人及采摘末端執(zhí)行器的研究現狀和蘋果的收獲方式進行分析的基礎上,指出了目前采摘方式及采摘機構存在的不足,提出了欠驅動式采摘末端執(zhí)行器。分析了欠驅動理論及欠驅動機構的工作原理,建立了欠驅動末端執(zhí)行器靜態(tài)力學模型,確定了手指的主要尺寸,利用MATLAB對手指進行了優(yōu)化設計,對手指、手掌、機架等關鍵零部件進行了靜力學強度校核。
　　

3、2.運用PRO/E建立了末端執(zhí)行器三維實體模型,并在PRO/E的虛擬環(huán)境下進行了裝配。在ADAMS/view虛擬環(huán)境中構建了末端執(zhí)行器的虛擬樣機并進行了運動及動力學仿真得到了末端執(zhí)行器的運動特性曲線。運用仿真結果對設計中存在的問題進行反復修改,確定了最終設計方案。
　　 3.設計了欠驅動末端執(zhí)行器的控制系統(tǒng)。在選用步進電機、電機驅動器、傳感器以及單片機等元器件的基礎上以AVR單片機作為主控制芯片,配合力傳感器、位置傳感器組建了控