基于ATmega16的六自由度果實采摘機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、21世紀(jì)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化向智能化方向過渡的重要時期。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化、多樣化和精確化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)要求逐漸提高，許多作業(yè)項目都是勞動密集型工作，例如蔬菜和水果的挑選與采摘、蔬菜的嫁接等，再加上時令的要求，保證作業(yè)質(zhì)量成為十分關(guān)鍵問題；另外，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)勞動力將逐漸向社會其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本也相應(yīng)提高，這樣大大降低了產(chǎn)品的市場競爭力。
　　 果品采摘作業(yè)是水果生產(chǎn)鏈中最耗時、最費(fèi)

2、力的一個環(huán)節(jié)。采摘作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度大、費(fèi)用高，因此保證果實適時采收、降低收獲作業(yè)費(fèi)用是農(nóng)業(yè)增收的重要途徑。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要類型，可充分利用機(jī)器人的信息感知功能，對被采摘對象的成熟程度進(jìn)行識別，從而保證采摘的果實的質(zhì)量，并能夠大大提高采摘的工作效率、降低工人勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保證果實適時采收，因而具有很大發(fā)展?jié)摿?。因此農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的大規(guī)模廣泛應(yīng)用將是提高我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的一項有力措施。<

3、br>　　 機(jī)械系統(tǒng)采用大谷六自由度機(jī)械手，該機(jī)械手系統(tǒng)由基座、手臂、手腕、手部四個部分組成。硬件機(jī)械系統(tǒng)主要是由6路伺服電機(jī)、金屬支架組件構(gòu)成，對機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和舵機(jī)控制方法進(jìn)行深入的理論研究后，設(shè)計了六自由度果實采摘機(jī)械手的控制系統(tǒng)。
　　 本論文主要工作內(nèi)容：
　　 1、對六自由度果實采摘機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。硬件控制系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計方案，將控制器按照芯片控制模塊、電源模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、舵

4、機(jī)驅(qū)動模塊進(jìn)行分塊設(shè)計。從而將功能分解，降低模塊間的耦合性。軟件控制系統(tǒng)摒棄了使用PC機(jī)上安裝的控制軟件的傳統(tǒng)控制方法，僅利用實驗設(shè)計的機(jī)械手控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)對六自由度機(jī)械手的操作控制，控制芯片為AVR系列單片機(jī)-Atmega161。
　　 2、經(jīng)由視覺系統(tǒng)給出果實的空間坐標(biāo)并確定了機(jī)械手的位姿后，通過空間坐標(biāo)與舵機(jī)角度的算法轉(zhuǎn)換后，硬件控制系統(tǒng)接口與視覺系統(tǒng)對接并對舵機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行控制，從而通過軟件控制系統(tǒng)帶動整個機(jī)械手完成一定空