發(fā)布時間：2020-12-07 16:25

　　在自動控制化技術(shù)及計算機(jī)迅速發(fā)展的當(dāng)下,國家提出了中國制造2025這一概念。這也使得機(jī)器人技術(shù)得以進(jìn)入農(nóng)務(wù)生產(chǎn)范疇之中,而其中的典型代表之一便是果實(shí)摘取機(jī)器人,它旨在降低人工勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,確保農(nóng)產(chǎn)品準(zhǔn)時、高效地收獲。但在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)械臂控制系統(tǒng)具有高耦合性、非線性等特點(diǎn),且存在外界時變擾動、負(fù)載時變、驅(qū)動飽和和內(nèi)部摩擦等諸多不確定因素,從而導(dǎo)致機(jī)械臂在實(shí)際工作作業(yè)中實(shí)時精度不佳及穩(wěn)定性較差的情況。因此,本文設(shè)計了具有高精度、速度及穩(wěn)定性的智能算法,以此滿足花椒采摘機(jī)械臂的控制性能,具體研究內(nèi)容如下:首先利用D-H參數(shù)法完成花椒采摘機(jī)械臂模型的建立,推導(dǎo)出運(yùn)動學(xué)方程,并進(jìn)行逆向求解�；�于MATLAB的Robotics Toolbox,完成了花椒采摘機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程的數(shù)值計算和工作空間的仿真,并證明其正確性。之后通過數(shù)值計算即lagrange算法完成了花椒采摘機(jī)械臂動力學(xué)模型的建立,并得到其一般形式。最后對花椒采摘機(jī)械臂的軌跡分析問題進(jìn)行了詳細(xì)的探討,并通過MATLAB的Robotics Toolbox,證明了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。由于花椒摘取過程中,外界環(huán)境及山... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

花椒種植環(huán)境目前，隨著中國制造2025的提出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效化、整體化是目前主要的

花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計21.2國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國開始將全自動化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門，它可以解放更多勞動力，對發(fā)展中國家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對前沿。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國家提出的中國制造2025這一構(gòu)想，同時還對高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國外研究成果及現(xiàn)狀在國外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國土面積較小，且國家狹長，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對草莓進(jìn)行識別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國，故美國對機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國地廣人稀，故對大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。

花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計21.2國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國開始將全自動化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門，它可以解放更多勞動力，對發(fā)展中國家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對前沿。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國家提出的中國制造2025這一構(gòu)想，同時還對高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國外研究成果及現(xiàn)狀在國外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國土面積較小，且國家狹長，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對草莓進(jìn)行識別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國，故美國對機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國地廣人稀，故對大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]六自由度串聯(lián)機(jī)械臂建模與運(yùn)動學(xué)分析[J]. 黨浩明,周亞麗,張奇志.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2018(10)
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碩士論文
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[3]一種多自由度機(jī)械臂模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 李航.河南科技大學(xué) 2018
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[5]六自由度機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)控制技術(shù)[D]. 李威.北京理工大學(xué) 2016
[6]基于FPGA的5自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 李遠(yuǎn)重.湖北工業(yè)大學(xué) 2014
[7]五自由度機(jī)械臂運(yùn)動和控制仿真分析[D]. 任崇軒.華南理工大學(xué) 2012
[8]黃瓜采摘機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究[D]. 王燕.浙江工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：2903559