采摘機(jī)械手的設(shè)計(jì)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(dòng)力的成本迅速上升，勞動(dòng)力不足的現(xiàn)象日趨明顯，農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)越來越受到關(guān)注。但是，由于采摘對象的復(fù)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(dòng)化程度仍然很低，尤其是采摘機(jī)器人的關(guān)鍵部位--機(jī)械手，其結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)械手的設(shè)計(jì)及控制研究對于今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義。
　　 本文在國家“8

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

3、所抓果實(shí)是非剛體，分析果實(shí)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(xué)特性研究；旋轉(zhuǎn)擰斷時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性等。
　　 4.運(yùn)用機(jī)器視覺的方法，識(shí)別果實(shí)，判斷果實(shí)的生長位姿，從而使機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械手以最優(yōu)路徑和最佳角度準(zhǔn)確到達(dá)指定位置，觸發(fā)傳感器動(dòng)作進(jìn)行采摘。完成采摘?jiǎng)幼骱笕杂脵C(jī)器視覺方法來判斷是否采下。如果沒采下，作為新果實(shí)重復(fù)采摘?jiǎng)幼髦敝敛上?。通過實(shí)驗(yàn)測量了相關(guān)特性參數(shù)，驗(yàn)證了整