茶葉采摘是一項(xiàng)極其繁重的工作,目前主要有人工采摘和機(jī)械采摘兩種采摘方式。人工采摘勞動力需求量大,在采茶旺季往往面臨勞動力短缺的問題;而現(xiàn)有的采茶機(jī)主要是針對大宗茶采摘,缺乏選擇性。隨著機(jī)器人技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展,研究智能化的名優(yōu)茶采摘機(jī)器人越來越受到人們的關(guān)注。本文針對名優(yōu)茶的自動化采摘,提出一種新型的基于SCARA機(jī)械手的采茶機(jī)器人方案,以提高茶葉采摘效率和質(zhì)量,提升采茶軌跡跟蹤性能。本文研究內(nèi)容主要包括以下三個方面:（1）SCARA采摘機(jī)械手的建模與分析。首先運(yùn)用D-H參數(shù)法和解析法對特定SCARA采摘機(jī)械手進(jìn)行正逆向運(yùn)動學(xué)建模;然后基于MATLAB和ADAMS仿真平臺,利用蒙特卡洛法對該機(jī)械手的作業(yè)空間大小進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明,SCARA采摘機(jī)械手的虛擬樣機(jī)實(shí)際運(yùn)動的工作空間與理論分析一致,為基于SCARA采摘機(jī)械手的采茶機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ),對多個SCARA采摘機(jī)械手在采茶機(jī)器人中的空間布局安排具有重要參考價值。（2）SCARA采摘機(jī)械手的運(yùn)動控制研究。首先通過分析茶葉采摘方式和特點(diǎn),選取工作空間內(nèi)的運(yùn)動起始點(diǎn)和待采摘的第一個茶葉點(diǎn),在關(guān)節(jié)空間內(nèi)基于五次多項(xiàng)式插值法... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 采茶機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 SCARA機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機(jī)器人運(yùn)動控制概述
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 章節(jié)安排
第2章 相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)
    2.2 機(jī)器人動力學(xué)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 SCARA采摘機(jī)械手的建模與分析
    3.1 問題描述
    3.2 SCARA采摘機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)建模
    3.3 SCARA采摘機(jī)械手的工作空間分析
        3.3.1 ADAMS虛擬樣機(jī)仿真軟件介紹
        3.3.2 SCARA采摘機(jī)械手虛擬樣機(jī)模型建立
        3.3.3 結(jié)果與分析
    3.4 SCARA采摘機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 SCARA采摘機(jī)械手的運(yùn)動控制研究
    4.1 問題描述
    4.2 SCARA采摘機(jī)械手的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃
        4.2.1 五次多項(xiàng)式插值法數(shù)學(xué)模型介紹
        4.2.2 基于五次多項(xiàng)式插值法的采茶軌跡規(guī)劃
    4.3 SCARA采摘機(jī)械手的自適應(yīng)軌跡跟蹤控制
        4.3.1 自適應(yīng)魯棒PD控制器設(shè)
        4.3.2 穩(wěn)定性分析
        4.3.3 軌跡跟蹤仿真結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于SCARA采摘機(jī)械手的采茶機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 問題描述
    5.2 基于SCARA機(jī)械手的采茶機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.1 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
        5.2.2 機(jī)器人車體機(jī)構(gòu)
        5.2.3 茶葉采摘機(jī)構(gòu)
        5.2.4 茶葉采摘機(jī)構(gòu)力分析
    5.3 基于SCARA機(jī)械手的采茶機(jī)器人視覺圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.4 基于SCARA機(jī)械手的采茶機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于遺傳-鯨魚優(yōu)化的SCARA自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制[J]. 馬澤楠,張長勝,殷淑靜,陳標(biāo)發(fā).  陜西理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020(01)
[2]工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃及優(yōu)化研究綜述[J]. 郭勇,賴廣.  機(jī)械傳動. 2020(02)
[3]SCARA四軸機(jī)器人控制系統(tǒng)綜述[J]. 楊明,張如昊,張軍,朱昊天,孫永平,陳揚(yáng)洋,徐殿國.  電氣傳動. 2020(01)
[4]圓形水果采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)與仿真分析[J]. 韓書葵,趙子開,張鶴,周遠(yuǎn),王振營.  機(jī)械設(shè)計(jì). 2019(S2)
[5]履帶式智能采茶機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 宋揚(yáng)揚(yáng),李為寧,李兵,張正竹.  農(nóng)機(jī)化研究. 2020(08)
[6]柑橘類水果采摘機(jī)器的設(shè)計(jì)與研究[J]. 劉靜,林沖,郭世財(cái),彭宗玉.  包裝工程. 2019(17)
[7]高速輕型SCARA機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 趙春,王延杰,張霖,駱敏舟.  機(jī)電工程技術(shù). 2019(06)
[8]我國茶葉機(jī)械化采摘技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 黃藩,王云,熊元元,劉飛,張廳,李春華.  江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(12)
[9]圖像處理在茶葉嫩芽智能采摘中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 夏華鵾,史必高,黃海霞,吳曉盼.  安徽農(nóng)學(xué)通報. 2019(09)
[10]基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的果蔬采摘機(jī)器人的研究與應(yīng)用[J]. 牛海俠.  機(jī)電工程技術(shù). 2019(04)

碩士論文
[1]SCARA機(jī)器人平板尋孔軌跡規(guī)劃算法研究[D]. 朱迪.安徽工業(yè)大學(xué) 2019
[2]并聯(lián)式自動采茶機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 范元瑞.青島科技大學(xué) 2019
[3]基于自適應(yīng)學(xué)習(xí)的可穿戴全身外骨骼控制[D]. 劉軍強(qiáng).華南理工大學(xué) 2018
[4]智能采茶機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 許多.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[5]便攜式電動采茶機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 王升.江蘇大學(xué) 2018
[6]名優(yōu)茶采摘機(jī)械手與采摘策略研究[D]. 原艷芳.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[7]SCARA搬運(yùn)機(jī)器人軌跡規(guī)劃與運(yùn)動控制研究[D]. 楊梅.山東科技大學(xué) 2017
[8]SCARA機(jī)械手運(yùn)動特性與控制策略研究[D]. 趙威.電子科技大學(xué) 2016
[9]名優(yōu)綠茶并聯(lián)采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 李楠.南京林業(yè)大學(xué) 2015
[10]SCARA機(jī)械手的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)軌跡跟蹤控制[D]. 袁雷華.湖北工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3648772