番茄力學(xué)特性及其在采摘機(jī)器人執(zhí)行器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著信息化時(shí)代的到來，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械將向自動化、智能化、多功能方向發(fā)展，這給農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究和應(yīng)用開辟了廣闊的空間。 果蔬的采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)之一，為提高農(nóng)業(yè)勞動的生產(chǎn)效率和采摘的質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)采摘作業(yè)的機(jī)械化、自動化和智能化，本文基于成熟番茄的穿刺試驗(yàn)(即力—變形試驗(yàn))，研究了多組番茄的力學(xué)特性，得到了番茄彈性破裂點(diǎn)的數(shù)值以及番茄皮的壓縮強(qiáng)度，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了適合溫室采摘的機(jī)械手末端執(zhí)行器

2、結(jié)構(gòu)型式。 番茄的力學(xué)特性是設(shè)計(jì)采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器重要的理論依據(jù)之一。本文利用TA-XT2i質(zhì)地分析儀對成熟番茄進(jìn)行力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)，在對十組番茄進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)后，得到各組番茄破裂時(shí)受到的破裂力以及在破裂處的最大的破壞強(qiáng)度，可以指導(dǎo)末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)。 本文針對番茄的生長特性以及番茄本身的力學(xué)特性，選擇了一種兩爪采摘機(jī)械手的結(jié)構(gòu)型式。通過討論得出末端執(zhí)行器可操作度的最大值與桿長的大小無關(guān)，而是與手爪相連的那個(gè)

3、關(guān)節(jié)即腕關(guān)節(jié)彎曲的角度有關(guān)。同時(shí)通過力的分析，得到機(jī)械手在采摘番茄時(shí)的驅(qū)動力和夾緊力的關(guān)系，得到了兩個(gè)回轉(zhuǎn)手爪的夾持誤差小于5mm，最后通過末端執(zhí)行器各個(gè)桿件之間存在的幾何關(guān)系得到末端執(zhí)行器各個(gè)桿件的長度。另外針對于手腕驅(qū)動，設(shè)計(jì)了機(jī)械手手腕的驅(qū)動方式，以及步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)。 本文還提出了機(jī)械手手臂和手腕的一些設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)出一種五個(gè)自由度的機(jī)械手，并提出了該機(jī)械手正運(yùn)動學(xué)和逆運(yùn)動學(xué)模型，以及通過番茄采摘機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)的約