在自動控制化技術(shù)及計算機迅速發(fā)展的當(dāng)下,國家提出了中國制造2025這一概念。這也使得機器人技術(shù)得以進入農(nóng)務(wù)生產(chǎn)范疇之中,而其中的典型代表之一便是果實摘取機器人,它旨在降低人工勞動強度和生產(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。但在實際應(yīng)用中,機械臂控制系統(tǒng)具有高耦合性、非線性等特點,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)致機械臂在實際工作作業(yè)中實時精度不佳及穩(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)法完成花椒采摘機械臂模型的建立,推導(dǎo)出運動學(xué)方程,并進行逆向求解�；贛ATLAB的Robotics Toolbox,完成了花椒采摘機器人運動學(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。最后對花椒采摘機械臂的軌跡分析問題進行了詳細(xì)的探討,并通過MATLAB的Robotics Toolbox,證明了實驗的準(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

花椒采摘機器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計21.2國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機器人發(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)機器人已被廣泛運用于田地之間。1.日本采摘機器人: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，日本對機器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機器人種類繁雜，以自動化草莓摘取機械手為例。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自動化草莓摘取機械手圖1.3美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機器人2.美國采摘機器人:由于采摘機器人的構(gòu)想最早源于美國，故美國對機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)播種機器人需求尤為強烈。如圖1.3所示，便是美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機器人，而葡萄果園及柑橘的收割機器人也都在美國被廣泛運用，它們的共同特點便是可以在廣闊的地貌上進行果實及糧食的高速收割，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]。

花椒采摘機器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計21.2國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機器人發(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)機器人已被廣泛運用于田地之間。1.日本采摘機器人: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，日本對機器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機器人種類繁雜，以自動化草莓摘取機械手為例。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自動化草莓摘取機械手圖1.3美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機器人2.美國采摘機器人:由于采摘機器人的構(gòu)想最早源于美國，故美國對機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)播種機器人需求尤為強烈。如圖1.3所示，便是美國農(nóng)場自耕種生產(chǎn)機器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機器人，而葡萄果園及柑橘的收割機器人也都在美國被廣泛運用，它們的共同特點便是可以在廣闊的地貌上進行果實及糧食的高速收割，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】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]六自由度機械臂模塊化關(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)機械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 李遠重.湖北工業(yè)大學(xué) 2014
[7]五自由度機械臂運動和控制仿真分析[D]. 任崇軒.華南理工大學(xué) 2012
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本文編號：2903559