蘋果采摘機器人移動平臺機械系統(tǒng)的設(shè)計及仿真.pdf

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

2、動平臺機械系統(tǒng)的設(shè)計，為采摘機器人的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，其主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)蘋果采摘機器人移動平臺的機械設(shè)計。在進行各部件的選型、搭載方式的確定和充分考慮為采摘機器人所有設(shè)備預(yù)留合理放置空間的基礎(chǔ)上，完成了蘋果采摘機器人移動平臺的機械系統(tǒng)設(shè)計。
　　(2)為驗證所設(shè)計車架的強度，運用ABAQUS與HyperMesh軟件進行了車架有限元分析。首先將CATIA軟件中得到的車架模型導(dǎo)入HyperMesh，同時進行幾何

3、清理，將螺栓孔等特征簡化，提取中性面;將中性面模型進行網(wǎng)格劃分;將處理過后網(wǎng)格文件導(dǎo)入ABAQUS進行應(yīng)力分析。分析表明，最大應(yīng)力值為69.3Mpa，遠小于材料的屈服極限(235Mpa)和強度極限(420Mpa)，車架強度滿足承載要求。
　　(3)為考察所設(shè)計的移動平臺的動力學(xué)性能，運用ADAMS軟件完成移動平臺的動力學(xué)仿真分析。首先構(gòu)建了初步動力學(xué)模型并進行整車配重平衡;在對軸距進行優(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)化后的新動力學(xué)模型并進一步進行了平衡分析;通過對整車ADAMS動力學(xué)仿真，詳細分析了平臺的爬坡能力，在轉(zhuǎn)彎過稱中的操縱穩(wěn)定性以及在矩形路面的行駛平順性。結(jié)果表明，所設(shè)計的移動平臺的動力性能滿足預(yù)期要求。
　　(4)運用MATLAB的GUIDE環(huán)境設(shè)計了一種采摘機器人電機選型程序。通過界面設(shè)計以及callback（回調(diào)）函數(shù)程序的編寫，完成電機選型程序的設(shè)計，輸入技術(shù)參數(shù)后，可進行電機基本參數(shù)的計算。為該類機器人設(shè)計中的電機選型提