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《南京林业大学》 2013年
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名优茶并联采摘机器人结构设计与仿真

高凤  
【摘要】:茶叶采摘具有季节性强,采摘时间短,劳动强度高等特点。目前主要有人工采摘和机械采摘两种方式。人工采摘茶叶质量较好,但速度慢、效率低,易导致鲜叶采摘不及时。机械采摘效率高,但无法区分新梢和老叶,并且采摘后鲜叶匀整度差,茶叶质量不稳定,达不到名优茶采摘匀、嫩、齐的要求,一般只适用于大宗茶的采摘。因此,名优茶鲜叶采摘成为其生产瓶颈,制约了茶产业的发展。 并联机器人具有刚度大、承载能力强、速度快、精度高及误差小等优点,符合名优茶快速精准采摘的要求。本文创新性的将并联机器人技术和茶叶采摘技术融入名优茶智能采摘方法中,研究具有选择性采摘的名优茶并联采摘器人,实现名优茶快速自动化采摘。 根据名优茶采摘要求,本文对采茶机器人的并联机构和末端执行器结构进行设计。机械臂设计时,由给定的工作空间,利用GADS优化工具箱,初步确定机器人臂长尺寸。通过矢量法和求导法,对名优茶并联采摘机器人进行雅克比矩阵计算,求出机器人的速度雅克比矩阵及加速度雅克比矩阵。根据速度雅克比矩阵对机构奇异性进行简要分析,确定机器人奇异位置。利用向量模及齐次坐标变换,求解运动学模型逆解。将二者计算结果进行比较,验证了齐次坐标变换计算的正确性。在运动学逆解的基础上,通过解析法和数值法相结合的方法,确定机器人工作空间。利用MATLAB编程,通过plot命令绘制机器人工作空间三维图,验证了该机器人工作空间满足设计要求。将Pro/E软件建立的模型导入ADAMS仿真分析软件,进行机器人运动学仿真分析;再运用MATLAB软件计算机构精确的运动学逆解,验证了ADAMS仿真软件逆解分析的正确性;在此基础上,进行了机器人正向运动学仿真分析。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP242

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