果蔬快速采摘机器人柔性负载刚柔耦合建模与仿真

发布时间：2017-12-02 22:26

  本文关键词：果蔬快速采摘机器人柔性负载刚柔耦合建模与仿真

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【摘要】：随着果蔬种植面积的扩大、人口老龄化的加剧、劳动力的减少,极大的刺激了果蔬采摘机器人的研究和开发。而采摘果实后放到采摘筐的过程中,机械臂的移动既快速又稳定的采摘机器人是采摘作业中急需的,因此本文以西红柿串采摘机器人为例,研究果蔬快速采摘机器人柔性负载刚柔耦合建模与仿真的方法和步骤,并用实验和输入整形法的仿真验证影响西红柿串振动的因素,具体研究内容如下：通过对西红柿串采摘基地进行考察,选取不同形态的西红柿串,通过实验获得西红柿串的生物学特性参数。确定了西红柿串采摘机器人的系统结构方案,对各部件进行设计,并在PRO/E中建立了西红柿串采摘机器人的三维模型。简化西红柿采摘机器人的三维模型,然后导入Adams中,设置模型的参数,添加约束和驱动,用Auto/flex模块将西红柿串柔性化,建立西红柿采摘系统刚柔耦合动力学模型,并进行多体动力学的仿真分析。通过仿真分析,得出了影响西红柿串振动的因素,即机械臂的加速度、西红柿串的质量和长度。通过拉格朗日方程建立了西红柿串采摘机器人的数学模型,并用Matlab对振动过程进行了仿真,得出了西红柿串振动的曲线,并与在Adams中仿真的结果进行比较,验证Adams仿真的正确性和数学模型的合理性。设计西红串采摘机器人的实验平台,选取在Adams中进行仿真的5组西红柿串的数据,分别对机械臂加速度、西红柿串的质量和长度三个振动影响因素进行实验,通过MPU-6050角加速度传感器和Arduino Uno进行串口通信采集西红柿串振动的数据,并在Mat lab中整理分析数据,与建模、仿真的结果相比较,得出果蔬快速采摘机器人柔性负载刚柔耦合建模与仿真的合理性。将仿真得到的频率和阻尼比代入输入整形控制算法中,抑制西红柿串的振动,并在Matlab中进行仿真,将仿真结果与未整形前的仿真结果比较,得出输入整形控制算法的有效性,并进一步验证了建模和仿真的正确性。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

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本文编号：1246517