基于SCARA机械手的采茶机器人研究

发布时间：2022-04-26 21:33

　　茶叶采摘是一项极其繁重的工作,目前主要有人工采摘和机械采摘两种采摘方式。人工采摘劳动力需求量大,在采茶旺季往往面临劳动力短缺的问题;而现有的采茶机主要是针对大宗茶采摘,缺乏选择性。随着机器人技术和人工智能的不断发展,研究智能化的名优茶采摘机器人越来越受到人们的关注。本文针对名优茶的自动化采摘,提出一种新型的基于SCARA机械手的采茶机器人方案,以提高茶叶采摘效率和质量,提升采茶轨迹跟踪性能。本文研究内容主要包括以下三个方面:（1）SCARA采摘机械手的建模与分析。首先运用D-H参数法和解析法对特定SCARA采摘机械手进行正逆向运动学建模;然后基于MATLAB和ADAMS仿真平台,利用蒙特卡洛法对该机械手的作业空间大小进行分析。仿真结果表明,SCARA采摘机械手的虚拟样机实际运动的工作空间与理论分析一致,为基于SCARA采摘机械手的采茶机器人系统设计提供理论基础,对多个SCARA采摘机械手在采茶机器人中的空间布局安排具有重要参考价值。（2）SCARA采摘机械手的运动控制研究。首先通过分析茶叶采摘方式和特点,选取工作空间内的运动起始点和待采摘的第一个茶叶点,在关节空间内基于五次多项式插值法... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 农业采摘机器人的研究现状
        1.2.2 采茶机器人的研究现状
        1.2.3 SCARA机器人的研究现状
        1.2.4 机器人运动控制概述
    1.3 研究内容
    1.4 章节安排
第2章 相关理论基础
    2.1 机器人运动学
    2.2 机器人动力学
    2.3 本章小结
第3章 SCARA采摘机械手的建模与分析
    3.1 问题描述
    3.2 SCARA采摘机械手的运动学建模
    3.3 SCARA采摘机械手的工作空间分析
        3.3.1 ADAMS虚拟样机仿真软件介绍
        3.3.2 SCARA采摘机械手虚拟样机模型建立
        3.3.3 结果与分析
    3.4 SCARA采摘机械手的运动学仿真
    3.5 本章小结
第4章 SCARA采摘机械手的运动控制研究
    4.1 问题描述
    4.2 SCARA采摘机械手的关节空间轨迹规划
        4.2.1 五次多项式插值法数学模型介绍
        4.2.2 基于五次多项式插值法的采茶轨迹规划
    4.3 SCARA采摘机械手的自适应轨迹跟踪控制
        4.3.1 自适应鲁棒PD控制器设
        4.3.2 稳定性分析
        4.3.3 轨迹跟踪仿真结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 基于SCARA采摘机械手的采茶机器人系统设计
    5.1 问题描述
    5.2 基于SCARA机械手的采茶机器人机械系统设计
        5.2.1 机械系统设计原则
        5.2.2 机器人车体机构
        5.2.3 茶叶采摘机构
        5.2.4 茶叶采摘机构力分析
    5.3 基于SCARA机械手的采茶机器人视觉图像处理系统设计
    5.4 基于SCARA机械手的采茶机器人控制系统设计
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文主要工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传-鲸鱼优化的SCARA自适应迭代学习控制[J]. 马泽楠,张长胜,殷淑静,陈标发.  陕西理工大学学报(自然科学版). 2020(01)
[2]工业机器人关节空间轨迹规划及优化研究综述[J]. 郭勇,赖广.  机械传动. 2020(02)
[3]SCARA四轴机器人控制系统综述[J]. 杨明,张如昊,张军,朱昊天,孙永平,陈扬洋,徐殿国.  电气传动. 2020(01)
[4]圆形水果采摘机器人末端执行器的设计与仿真分析[J]. 韩书葵,赵子开,张鹤,周远,王振营.  机械设计. 2019(S2)
[5]履带式智能采茶机的设计与试验[J]. 宋扬扬,李为宁,李兵,张正竹.  农机化研究. 2020(08)
[6]柑橘类水果采摘机器的设计与研究[J]. 刘静,林冲,郭世财,彭宗玉.  包装工程. 2019(17)
[7]高速轻型SCARA机器人的机械结构及控制系统研究进展[J]. 赵春,王延杰,张霖,骆敏舟.  机电工程技术. 2019(06)
[8]我国茶叶机械化采摘技术研究现状与发展趋势[J]. 黄藩,王云,熊元元,刘飞,张厅,李春华.  江苏农业科学. 2019(12)
[9]图像处理在茶叶嫩芽智能采摘中的应用进展[J]. 夏华鵾,史必高,黄海霞,吴晓盼.  安徽农学通报. 2019(09)
[10]基于虚拟样机技术的果蔬采摘机器人的研究与应用[J]. 牛海侠.  机电工程技术. 2019(04)

硕士论文
[1]SCARA机器人平板寻孔轨迹规划算法研究[D]. 朱迪.安徽工业大学 2019
[2]并联式自动采茶机的设计与研究[D]. 范元瑞.青岛科技大学 2019
[3]基于自适应学习的可穿戴全身外骨骼控制[D]. 刘军强.华南理工大学 2018
[4]智能采茶机机械结构及控制系统设计[D]. 许多.四川农业大学 2018
[5]便携式电动采茶机关键部件设计与试验研究[D]. 王升.江苏大学 2018
[6]名优茶采摘机械手与采摘策略研究[D]. 原艳芳.华中农业大学 2017
[7]SCARA搬运机器人轨迹规划与运动控制研究[D]. 杨梅.山东科技大学 2017
[8]SCARA机械手运动特性与控制策略研究[D]. 赵威.电子科技大学 2016
[9]名优绿茶并联采摘机器人控制系统研究[D]. 李楠.南京林业大学 2015
[10]SCARA机械手的RBF神经网络自适应轨迹跟踪控制[D]. 袁雷华.湖北工业大学 2014



本文编号：3648772