采摘机器人机械臂运动轨迹规划设计仿真

发布时间：2020-06-03 04:00

【摘要】：为了实现六自由度采摘机械臂末端执行器准确平稳地到达目标采摘点,设计了基于SimMechancis的仿真系统,并进行了摆线运动轨迹规划仿真。根据采摘机械臂的结构特点,采用Denavit-Hartenberg(D-H)法进行结构参数建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,采用矩阵逆乘法将复杂的矩阵等式转化为容易求解8个代数等式,得到了逆运动学的完整解析解,采用最小能量准则求得了最优逆解。为了保证机械臂在采摘过程中运行平稳,在关节空间内进行规划轨迹并仿真。仿真结果表明,逆运动学求解可靠,轨迹规划方法使机械臂运动平稳且无冲击现象,满足采摘机械臂的实际采摘任务要求。
【图文】：

阵为逡逑１邋引目逦「ｃ０，邋－邋５０，ｃａ，邋ｓＯｉＣＯＬｉ邋ａ＾Ｏ＇逡逑农业采摘机器人是２１世纪现代农业机械的重要装备之逦＾逦＿逦５＾邋ｃＯ＾邋－ｃ０ｌＳａｉ邋ａ．ｓＯ，逡逑一，是未来智能农业的发展方向。农业采摘机器人能够有效逦Ｃ邋＝邋Ｉ邋＝邋0逦ｄ，逡逑地降低农民劳动强度、提高劳动生产率和产品质量、保证果逦Ｌ邋0邋0逦0邋！－逡逑蔬的适时采收，具有很大的发展潜力⑴。机械臂是机器人系式中：‘＇－１＇表示第ｉ个坐标系相对于第；－１个坐标系之间的逡逑统的重要组成部分。采摘机械臂的工作环境具有非结构性，变换矩阵，其最后一列的前三个元素表示为坐标系ｉ相对于逡逑要求实时判断采摘对象的位置与姿态，平稳地接近采摘对坐标系；－１的位置向量，左上角的３邋ｘ３矩阵表示坐标系；逡逑象，在保证不损伤采摘对象的前提下，快速、准确无误地完成相对于坐标系ｉ邋－邋１的姿态矩阵，吨表示ｃｏｓ（＆），埚表示ｓｉｎ逡逑采摘任务要求，因此，采摘机械臂的轨迹规划显得尤为，表示ｃｏｓ（ａｉ），ｉａ；表示ｓｉｎ（ａ，）。逡逑重要［２］。逦本文研究的六自由度采摘机械臂见图１所示，采用Ｄ－逡逑国内外研究机器人轨迹规划的学者很多，Ｐｅｔｅｒ．邋Ｉ．逦Ｈ法建立坐标系如图２所示，对应的Ｄ邋＿邋Ｈ连杆参数见表１逡逑Ｃｏｒｋｅｗ在Ｍａｔｌａｂ下开发Ｒｏｂｏｔｉｃｓ工具箱，能够实现对机械逦所示，其中ａｌ邋＝邋５１ｍｍ，邋ａ２邋＝邋２６７．邋８ｍｍ，邋ａ３邋＝邋８７．邋６ｍｍ，邋ａ４邋＝逡逑臂正逆运动学和轨迹规划分析，实现了简单的运动仿真。贾逦５０ｍｍ，邋ｄｌ邋＝邋３２０ｍｍ，邋ｄ４＝邋２９６ｍｍ，邋ｄ７邋＝邋２５０ｍｍ。逡逑召敏［４］针对四自由度排爆机械臂，用ＭＡＴ

表２采摘机械臂逆解及选取逡逑＇￣＇逦６逡逑序号逦＾２逦＾３逦＾４逦＾５逦＾６逦ＩＩ邋Ａｄｉ邋ｌ＾ｉ逡逑逦ｉ＝ｊ逦逡逑逆解计算逦１逦—１６０逦２１１．２５５９逦２１１．６５２４逦－８０．３６０２逦２９．９６４０逦－１２．７５１８逦２３９．邋１４０４逡逑２逦－１６０逦２１１．２５５９逦２１１．６５２４逦９９．６３９８逦－２９．９６４０逦１６７．２４８２逦２５６．５１８０逡逑３逦－１６０逦１３０．２４２９逦１．３１９４逦－３０．４５７６逦７６．２６４０逦－８３．７１０３逦１７１．４０４２逡逑４逦－１６０逦１３０．２４２９逦１．３１９４逦１４９．５４２４逦－７６．２６４０逦９６．２８９７逦１８４．５７０７逡逑５逦２０．００００逦６８．７４５７逦１８２．９７１８逦－３６．０９６８逦－５６．６９７７逦１１０．１５８５逦１２８．３８７９逡逑６逦２０．００００逦６８．７４５７逦１８２．９７１８逦１４３．９０３２逦５６．６９７７逦－６９．８４１５逦１３５．１３６９逡逑７逦２０．００００逦－邋４５逦３０．００００逦４０逦５０．００００逦６０．００００逦４７．００００逡逑８逦２０．００００逦－邋４５逦３０．００００逦－１４０逦－邋５０．００００逦２４０．００００逦７５．００００逡逑３．２系统仿真逡逑表３各关节电机功率及权值逦在Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ建立机械臂的三维模型，，将采摘机械臂三逡逑ｉ邋２逦３逦４逦５邋厂＂维模型导出生成ＸＭＬ和各个部件的ＳＴＬ文件，然后利用逡逑关节电机功率／（Ｗ）４００４００—￣２００—￣１００—￣１００￣ｍｅ

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