欠驅(qū)動(dòng)蘋果采摘末端執(zhí)行器研究和設(shè)計(jì).pdf

1、水果是人類生活中必不可少的食物。水果收獲是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)之一,而目前國內(nèi)水果采摘作業(yè)主要是由人工作業(yè)來完成。進(jìn)入21世紀(jì),勞動(dòng)力不足的現(xiàn)象日益嚴(yán)重,已成為許多發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家共同面對(duì)的問題,因此,研究開發(fā)果蔬采摘機(jī)器人既對(duì)適應(yīng)市場需求,降低勞動(dòng)強(qiáng)度、促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步,加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本課題在國家863項(xiàng)目“移動(dòng)采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究”的支持下,研制了一種欠驅(qū)動(dòng)式蘋果采摘

2、末端執(zhí)行器,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種末端執(zhí)行器的可行性,主要工作如下:
　　 1.在對(duì)國內(nèi)外采摘機(jī)器人及采摘末端執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀和蘋果的收獲方式進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,指出了目前采摘方式及采摘機(jī)構(gòu)存在的不足,提出了欠驅(qū)動(dòng)式采摘末端執(zhí)行器。分析了欠驅(qū)動(dòng)理論及欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理,建立了欠驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器靜態(tài)力學(xué)模型,確定了手指的主要尺寸,利用MATLAB對(duì)手指進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)手指、手掌、機(jī)架等關(guān)鍵零部件進(jìn)行了靜力學(xué)強(qiáng)度校核。
　　

3、2.運(yùn)用PRO/E建立了末端執(zhí)行器三維實(shí)體模型,并在PRO/E的虛擬環(huán)境下進(jìn)行了裝配。在ADAMS/view虛擬環(huán)境中構(gòu)建了末端執(zhí)行器的虛擬樣機(jī)并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)仿真得到了末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)特性曲線。運(yùn)用仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行反復(fù)修改,確定了最終設(shè)計(jì)方案。
　　 3.設(shè)計(jì)了欠驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器的控制系統(tǒng)。在選用步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器以及單片機(jī)等元器件的基礎(chǔ)上以AVR單片機(jī)作為主控制芯片,配合力傳感器、位置傳感器組建了控