移栽機械臂及其控制器的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，機器人已開始應(yīng)用農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。移栽機械臂用來代替人工取苗放苗的重復(fù)性的屈伸勞動，解放勞動力，實現(xiàn)自動化。移栽機械臂的控制系統(tǒng)的設(shè)計不僅具有普遍的工程意義，還具有深入的理論意義。針對三自由度移栽機械臂，提出了基于單片機的控制系統(tǒng)的解決方案。系統(tǒng)控制器利用單片機為控制核心，驅(qū)動各個關(guān)節(jié)的直流伺服電機，同時監(jiān)控電機的位移編碼器。
　　 針對三自由的移栽機械臂，采用Denavit-Hartenberg參數(shù)法建

2、立了連桿坐標系，求出了移栽機械臂的運動學(xué)方程。進行正向運動學(xué)分析，驗證運動學(xué)方程。根據(jù)移栽機械臂工作地特定工作功能，得出末端執(zhí)行器的位姿，進行反向運動學(xué)分析，然后求出了三個關(guān)節(jié)變量的值。
　　 根據(jù)移栽機械臂的正向和反向運動學(xué)分析的數(shù)據(jù)，對機械臂進行了運動軌跡規(guī)劃。由移栽機械臂特定的工作功能的要求對軌跡規(guī)劃的要求，采用了三次多項式的軌跡規(guī)劃方法。求出了三個關(guān)節(jié)變量的運動軌跡函數(shù)。
　　 移栽機械臂的控制器設(shè)計包括硬件設(shè)計

3、和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計是基于FREESCALE公司生產(chǎn)的MC9S12D系列16位的MC9S12XDP512單片機為控制核心，驅(qū)動直流伺服電機采用驅(qū)動芯片LMD18200。而軟件設(shè)計就是根據(jù)移栽機械臂的正向和反向運動學(xué)分析和軌跡規(guī)劃計算出的關(guān)節(jié)運動參數(shù)發(fā)送給每個關(guān)節(jié)的驅(qū)動直流伺服電機，驅(qū)動移栽機械臂完成其功能要求。
　　 在MALTAB/Simulink中的SimMechanics模塊中，對軌跡規(guī)劃的方法進行了仿真，以驗證合理性。仿