面向葡萄采摘的关节型4-DOF机械臂设计与试验分析
发布时间：2021-01-12 17:52
葡萄为一种成簇生长的浆果类水果,因其味美汁多,皮薄粒大而获得大多数人的喜爱。传统采摘主要依靠人工实现,采摘作业劳动强度大、成本高,且单调乏味。随着我国农业劳动力的转移、农村人口的减少、人口老龄化的加剧,使得从事农业生产的劳动力越来越少。因此,研发葡萄采摘机器人的关键技术已经成为设施农业生产发展中的迫切需要,机械臂作为采摘机器人中的一个重要执行机构,在采摘环节中起到了重要作用。本文以篱架整枝食用葡萄为研究对象,结合其种植情况,开展葡萄采摘机器人机械臂的设计、仿真与试验,主要研究内容如下:（1）对机械臂的国内外研究情况以及关键技术作了简要概述。根据篱架整枝食用葡萄的生长、种植情况提出了葡萄采摘机械臂的整体设计指标,接着依据设计指标要求确定机械臂的构型、自由度以及连杆长度等参数。利用SolidWorks软件建立葡萄采摘机械臂的三维模型。通过Adams建立机械臂的简化模型,进行机械臂动力学仿真,获得抓持2Kg葡萄时腰关节、肩关节、肘关节以及腕关节所需驱动力矩分别为95N·m、52N·m、48N·m、12N·m,据此选择安川交流伺服电机以及行星齿轮减速机作为电机的驱动系统。（2）利用D-H参数法...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轻型双臂机器人YuMiFigure1.1YuMilight-armedrobot
图 1.2 Franka Emika 轻型机械臂Figure 1.2 Franka Emika Lightweight Manipulator本机器人的起步虽然比美国晚了五到六年的时间，但通过技术引进，人技术得到了飞速发展。早期近藤(KONTO)[24]等研制的番茄采摘机器 7 自由度机械臂，采摘成功率为 70％左右，速度为 15s/个，但其避，如图 1.3 所示。2009 年，日本东京机器人展会上川田工业展GE 次时代机器人μ[25]，如图 1.4 所示。该仿人型双臂机器人可以与生产线上协同完成一些简单的劳动任务。机器人整体共有 15 个自由m，宽 576mm，自身重量 29Kg，单臂最大负载达 1.5Kg，定位精度。
图 1.2 Franka Emika 轻型机械臂Figure 1.2 Franka Emika Lightweight Manipulator日本机器人的起步虽然比美国晚了五到六年的时间，但通过技术引进，日本的机器人技术得到了飞速发展。早期近藤(KONTO)[24]等研制的番茄采摘机器人采用了 7 自由度机械臂，采摘成功率为 70％左右，速度为 15s/个，但其避障效果不佳，如图 1.3 所示。2009 年，日本东京机器人展会上川田工业展示了NEXTAGE 次时代机器人μ[25]，如图 1.4 所示。该仿人型双臂机器人可以与人类在同一生产线上协同完成一些简单的劳动任务。机器人整体共有 15 个自由度，高 730mm，宽 576mm，自身重量 29Kg，单臂最大负载达 1.5Kg，定位精度高达0.03mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]温室采摘机器人技术研究进展分析[J]. 刘继展. 农业机械学报. 2017(12)
[2]五自由度水蜜桃采摘机器人的结构设计[J]. 冯鲜,杨天华. 机电一体化. 2017(09)
[3]基于ROS的机械臂轨迹规划研究[J]. 刘汝佳,王芳,张强,李楠. 导航定位与授时. 2016(06)
[4]基于ADAMS仿真优化的搬运机器人运动规划[J]. 李成祥,杨志军,蔡铁根. 机械传动. 2016(09)
[5]基于视觉检测的苹果采摘机器人系统设计与实现[J]. 孙贤刚,伍锡如,党选举,刘金霞. 农机化研究. 2016(09)
[6]一种高精度自主导航定位的葡萄采摘机器人设计[J]. 郭素娜,张丽,刘志刚. 农机化研究. 2016(07)
[7]服务机器人的发展动态与趋势分析[J]. 于海旭. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[8]番茄采摘机器人系统设计与试验[J]. 王晓楠,伍萍辉,冯青春,王国华. 农机化研究. 2016(04)
[9]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
[10]工业机器人市场竞争新格局[J]. 黎文娟,乔标,王海龙. 政策瞭望. 2016(03)
博士论文
[1]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[2]服务机器人双臂协作技术研究及实现[D]. 李宪华.上海大学 2011
硕士论文
[1]三自由度关节式机械臂的结构设计与轨迹控制研究[D]. 常斌.湖北工业大学 2017
[2]机械臂轨迹规划及动力学研究[D]. 王文坛.山东大学 2017
[3]轻型机械臂的结构分析及优化设计[D]. 王阳.北京交通大学 2017
[4]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[5]模块化机械臂设计及其路径规划方法研究[D]. 王帅军.哈尔滨工业大学 2015
[6]仿人双臂协作机器人设计研究[D]. 房立龙.中国科学技术大学 2015
[7]猕猴桃采摘机器人机械臂运动学仿真与设计[D]. 李桢.西北农林科技大学 2015
[8]基于遗传算法的点焊机器人路径规划方法[D]. 张晓宁.上海师范大学 2015
[9]机械臂模块化关节设计及其输出特性研究[D]. 孔祥然.北京邮电大学 2015
[10]四自由度关节机械臂运动仿真研究[D]. 周霏.南京航空航天大学 2015
本文编号：2973256
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轻型双臂机器人YuMiFigure1.1YuMilight-armedrobot
图 1.2 Franka Emika 轻型机械臂Figure 1.2 Franka Emika Lightweight Manipulator本机器人的起步虽然比美国晚了五到六年的时间，但通过技术引进，人技术得到了飞速发展。早期近藤(KONTO)[24]等研制的番茄采摘机器 7 自由度机械臂，采摘成功率为 70％左右，速度为 15s/个，但其避，如图 1.3 所示。2009 年，日本东京机器人展会上川田工业展GE 次时代机器人μ[25]，如图 1.4 所示。该仿人型双臂机器人可以与生产线上协同完成一些简单的劳动任务。机器人整体共有 15 个自由m，宽 576mm，自身重量 29Kg，单臂最大负载达 1.5Kg，定位精度。
图 1.2 Franka Emika 轻型机械臂Figure 1.2 Franka Emika Lightweight Manipulator日本机器人的起步虽然比美国晚了五到六年的时间，但通过技术引进，日本的机器人技术得到了飞速发展。早期近藤(KONTO)[24]等研制的番茄采摘机器人采用了 7 自由度机械臂，采摘成功率为 70％左右，速度为 15s/个，但其避障效果不佳，如图 1.3 所示。2009 年，日本东京机器人展会上川田工业展示了NEXTAGE 次时代机器人μ[25]，如图 1.4 所示。该仿人型双臂机器人可以与人类在同一生产线上协同完成一些简单的劳动任务。机器人整体共有 15 个自由度，高 730mm，宽 576mm，自身重量 29Kg，单臂最大负载达 1.5Kg，定位精度高达0.03mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]温室采摘机器人技术研究进展分析[J]. 刘继展. 农业机械学报. 2017(12)
[2]五自由度水蜜桃采摘机器人的结构设计[J]. 冯鲜,杨天华. 机电一体化. 2017(09)
[3]基于ROS的机械臂轨迹规划研究[J]. 刘汝佳,王芳,张强,李楠. 导航定位与授时. 2016(06)
[4]基于ADAMS仿真优化的搬运机器人运动规划[J]. 李成祥,杨志军,蔡铁根. 机械传动. 2016(09)
[5]基于视觉检测的苹果采摘机器人系统设计与实现[J]. 孙贤刚,伍锡如,党选举,刘金霞. 农机化研究. 2016(09)
[6]一种高精度自主导航定位的葡萄采摘机器人设计[J]. 郭素娜,张丽,刘志刚. 农机化研究. 2016(07)
[7]服务机器人的发展动态与趋势分析[J]. 于海旭. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[8]番茄采摘机器人系统设计与试验[J]. 王晓楠,伍萍辉,冯青春,王国华. 农机化研究. 2016(04)
[9]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
[10]工业机器人市场竞争新格局[J]. 黎文娟,乔标,王海龙. 政策瞭望. 2016(03)
博士论文
[1]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[2]服务机器人双臂协作技术研究及实现[D]. 李宪华.上海大学 2011
硕士论文
[1]三自由度关节式机械臂的结构设计与轨迹控制研究[D]. 常斌.湖北工业大学 2017
[2]机械臂轨迹规划及动力学研究[D]. 王文坛.山东大学 2017
[3]轻型机械臂的结构分析及优化设计[D]. 王阳.北京交通大学 2017
[4]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[5]模块化机械臂设计及其路径规划方法研究[D]. 王帅军.哈尔滨工业大学 2015
[6]仿人双臂协作机器人设计研究[D]. 房立龙.中国科学技术大学 2015
[7]猕猴桃采摘机器人机械臂运动学仿真与设计[D]. 李桢.西北农林科技大学 2015
[8]基于遗传算法的点焊机器人路径规划方法[D]. 张晓宁.上海师范大学 2015
[9]机械臂模块化关节设计及其输出特性研究[D]. 孔祥然.北京邮电大学 2015
[10]四自由度关节机械臂运动仿真研究[D]. 周霏.南京航空航天大学 2015
本文编号：2973256
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