欠驅(qū)動機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計與研究.pdf

1、目前果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器多為純吸盤式采摘、筒式采摘、振動式采摘、全驅(qū)動多指式采摘，由于執(zhí)行器直接接觸果蔬，往往會因抓取力或夾持力過大而壓傷果蔬，因此為實現(xiàn)果蔬自動化采摘，研究一種更加可靠的末端執(zhí)行器顯得至關(guān)重要。近年來，采用欠驅(qū)動多指手作為果蔬采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器是解決這一問題的新思路。
　　本文以蘋果為采摘對象，分析采摘機(jī)械手的研究現(xiàn)狀，根據(jù)采摘農(nóng)藝要求，設(shè)計出能夠滿足蘋果采摘的機(jī)構(gòu)——欠驅(qū)動采摘末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)，同時對機(jī)構(gòu)

2、作運動學(xué)與動力學(xué)分析，并研制出樣機(jī)，本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　1、闡述了國內(nèi)外末端執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀，并提出本文的研究內(nèi)容與研究方法。
　　2、研究了紅富士蘋果的幾何特性及力學(xué)性能，并按照采摘對象的基本要求，設(shè)計了一種齒輪連桿式欠驅(qū)動末端執(zhí)行器，分析原理與功能，具體方案為:電機(jī)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動滑塊移動，滑塊與三個連桿鉸接從而帶動3個構(gòu)型一致的手指運動，3個手指共同完成抓取與松開動作，實現(xiàn)了一個驅(qū)動器驅(qū)動7個自由

3、度的欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
　　3、建立了欠驅(qū)動末端執(zhí)行器執(zhí)行器機(jī)構(gòu)的運動學(xué)模型，編制了機(jī)構(gòu)運動學(xué)特性分析及仿真軟件，采用人機(jī)交互優(yōu)化方法對平面的機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，以各結(jié)構(gòu)參數(shù)對包絡(luò)空間的影響為優(yōu)化目標(biāo)，得到一組較優(yōu)的機(jī)構(gòu)運動學(xué)參數(shù)為:第一關(guān)節(jié)初始角θ1為56°，扇形齒輪桿傾斜角θ2為109°，第三關(guān)節(jié)傾斜角θ3為104°，手指第二關(guān)節(jié)內(nèi)曲柄長16mm，手指第三關(guān)節(jié)長29mm，連桿長度75mm。
　　4、利用ADAMS的二次開發(fā)功能

4、實現(xiàn)末端執(zhí)行器的參數(shù)化建模，以確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)為基礎(chǔ)建立模型分析接觸力大小，并研究在不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下執(zhí)行器接觸力的變化情況，最終得出結(jié)果為接觸力變化范圍為10-20N;建立末端執(zhí)行器各零部件的三維模型并虛擬裝配;采用ADAMS對機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)仿真分析，得到機(jī)構(gòu)運動軌跡、位移曲線等虛擬試驗結(jié)果。
　　5、完成了末端執(zhí)行器各零部件的工程圖，并研制出樣機(jī)，通過對不同尺寸的蘋果的抓取與松開試驗，分析蘋果尺寸對末端執(zhí)行器抓取效果的影響，并對比虛擬