【摘要】：本文基于對機械手夾持器和橙子的物理力學特性,通過實驗得出其抗壓參數(shù)值和摩擦特性,進行甜橙采摘機械手末端夾持器創(chuàng)新設計研究。試驗研究的主要內(nèi)容:基于前人研究基礎上的機械手避障路徑規(guī)劃算法的改進;對機械手整體進行建模和運動學仿真分析、欠驅(qū)動末端夾持器的設計和參數(shù)優(yōu)化;欠驅(qū)動手指具有較強的自適應抓取功能,對果實進行包絡抓取,對不同直徑大小的果實進行了試驗。(1)在前人研究基礎上改進算法,并對構建的環(huán)境地圖進行了避障仿真試驗,對機械手模型進行運動學仿真試驗,從而得出速度、加速度曲線。此外,從理論上分析了夾持力的計算方法和夾持穩(wěn)定分析,并通過試驗結果,進一步分析了手指關節(jié)參數(shù)對接觸力的影響;檢驗了手指關節(jié)不同位置受力對夾持穩(wěn)定性的影響。(2)利用優(yōu)化后的參數(shù)值進行了機械手末端夾持器的三維模型的設計,檢驗模型的正確性并優(yōu)化了手指關節(jié)的速度波動。(3)通過實驗測定甜橙抗壓參數(shù)值、果實屈服極限值為254N以及摩擦力系數(shù)為0.67,這些實驗結果為機械手末端夾持器接觸力的測量提供重要的參考。進行不同扭簧剛度參數(shù)值下的對比試驗得出合理的扭簧剛度參數(shù)范圍為0.025 N.mm/(?)~0.25 N.mm/(?),研究了不同滑塊速度對接觸力的影響,得出滑塊速度在-2*time~-4.5*time范圍內(nèi)時,接觸力比較合理,進一步得出手指關節(jié)抓取果實穩(wěn)定的范圍為65mm~85mm。這間接為驅(qū)動電機功率、扭矩等參數(shù)的選定提供了重要參考依據(jù),也為后續(xù)研究提供理論依據(jù),實現(xiàn)果實防損傷并能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的抓取功能,利用有限元分析主要構件的受力云圖得出最大應力位置和應力值。(4)得出基本結論為:首末兩指節(jié)關節(jié)長度值分別為50mm、60mm,夾持力保持在10N對果實的抓取比較安全;多次仿真確定最優(yōu)扭簧剛度值0.05N.mm/(?),滑塊速度參數(shù)值為-3.5*time,通過設定這些優(yōu)化后的參數(shù)值,進一步使手指關節(jié)速度、角速度波動得到顯著的優(yōu)化。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S225.93
【圖文】：

圖 1.1 荷蘭黃瓜采摘機器人 圖 1.2 意大利橙采摘機器人Fig.1.1 Dutch cucumber picking robot Fig.1.2 Italian orange picking robot最初采摘機器人研制采用的收獲方式主要是機械震動式和氣動震搖式[11]，其缺點是果實易損,效率不高,特別是無法進行選擇性的收獲，采摘機械智能化較低，在采摘果實

圖 1.1 荷蘭黃瓜采摘機器人 圖 1.2 意大利橙采摘機器人Fig.1.1 Dutch cucumber picking robot Fig.1.2 Italian orange picking robot最初采摘機器人研制采用的收獲方式主要是機械震動式和氣動震搖式[11]，其缺點是果實易損,效率不高,特別是無法進行選擇性的收獲，采摘機械智能化較低，在采摘果實

(a) (b)圖 1.3 比利時的蘋果末端夾持器(a)機器人整體圖(b)末端夾持機構Fig.1.3 Belgian Apple End Holder(a) Overall robot picture(b) End clamping mechanism

【參考文獻】

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本文編號：2806615