一種多用途采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、由于果蔬的質(zhì)地較為脆弱，形狀及生長(zhǎng)狀況又很復(fù)雜，因此末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)通常被認(rèn)為是采摘機(jī)器人的核心技術(shù)之一。各個(gè)國(guó)家對(duì)果蔬采摘末端執(zhí)行器方面的研究已有二十余年，日本、美國(guó)、荷蘭和我國(guó)等其他國(guó)家先后研制出了番茄、草莓、茄子、西瓜、柑橘、蘑菇、黃瓜、和蘋(píng)果等采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，并在初步應(yīng)用中得到良好效果。但縱觀所有研制出的末端執(zhí)行器都是專(zhuān)一用于某一水果品種，實(shí)際中通常是幾個(gè)品種混合種植。每一品種都采用專(zhuān)門(mén)的采摘器采摘，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且投入

2、成本太大。研制過(guò)程中過(guò)多使用高精密儀器，導(dǎo)致制造成本偏高，不利于產(chǎn)品普及。動(dòng)力源方面通常需要多個(gè)動(dòng)力設(shè)備協(xié)調(diào)作業(yè)，不僅使得末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)臃腫、自身過(guò)重大大降低可采摘重量，而且導(dǎo)致控制程序復(fù)雜，產(chǎn)品可靠性不好保證。針對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，再結(jié)合水果種植方面的實(shí)際情況，提出了本文所敘述的采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器。在整個(gè)研制過(guò)程中需要完成如下工作：
　　 1.進(jìn)行末端執(zhí)行器的整體功能設(shè)計(jì)，用SolidWorks三維仿真扣優(yōu)化結(jié)構(gòu)，確定最終方

3、案，加工出產(chǎn)品樣機(jī)。
　　 2.用PC機(jī)、PCI--1240U運(yùn)動(dòng)控制卡、PCI-1710數(shù)據(jù)采集卡和力傳感器組成硬件控制系統(tǒng)并以此為基礎(chǔ)搭建硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此樣機(jī)抓取、擰斷、復(fù)位功能實(shí)現(xiàn)情況良好，說(shuō)明設(shè)計(jì)成功。
　　 3.控制軟件選用功能強(qiáng)大且形象生動(dòng)的圖形化語(yǔ)言LabVIEW，采用模糊控制算法。利用LabVIEW軟件自身的模糊邏輯工具包設(shè)計(jì)出的PID模糊控制器，使采集到的力值可無(wú)限接近設(shè)定力值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)