柑橘采摘机机械臂结构的设计
柑橘采摘机器人结构设计及运动学算法
ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｌｌ甲ｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｒｕｉｎ ｔｈｅ ｏｒａｎｇｅｓ．Ｉｔ ｔａｋｅｓ ａｂｏｕｔ ３ Ｓ ａｎｄ ｖｅｌｙ．佻ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｏｒａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ３ ｍｍ ａｎｄ ６ ｍｍ
ｒｏｂｏｔ ｉｓ ｔａｌｌ，ａｎｄ ｈａｓ ｌｏｎｇ ａｌｔｏ ｓｐａｎ，
ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｓ ｗｏｒｋ ｓｐａｃｅ ｉｓ ｌａｒｇｅ ｅｎｏｕｇｈ ｆｏｒ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｒｐｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ，ａｓ ｗｅｌｌ
ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｒｕｉｔｓ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ。ｅ．ｇ．。ｔｈｅ ａｐｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｅａｒ，ｔｈｅ ｐｅａｃｈ，ｔｈｅ ｔｏｍａｔｏ ａｎｄ ｅｔｃ．
１一腰关节；２一肩关节；，一大臂；４一中臂；卜小臂；６－－粼／器
图ｌ 关节型柑橘采摘机器人结构图
步进电机选用了混合式步进电机，其混合了永 磁式和反应式的优点，应用最为广泛．空心杯电机 选用ＭＡＸＯＮ的ＲＥ系列直流空心杯电机，这种电 机体积小、重量轻、速度高和效率高，被广泛应用于 航空航天和深海探测的自动化仪器设备中．空心杯 电机都配装减速比１００：１、型号为Ｉ １０４５６的行星 齿轮减速器． １．２机器人末端执行器的结构设计
卢 伟１ 宋爱国１ 蔡健荣２ 孙海波２ 陈晓颖１
（‘东南大学仪器科学与丁程学院，南京２１００９６） （２江苏大学食晶与生物工程学院。镇江２１２０１３）
摘要：针对柑橘树冠较高，果梗木质化程度高、短且坚硬的特点，设计了新颖的柑橘采摘机器人 手臂和末端执行器．根据其工作特征给出了能够提高运算速度的约束条件，并运用Ｄ—Ｈ法建立 了机器人坐标变换矩阵，分别给出了机器人运动学正解和逆解．仿真和试验结果表明了机器人结 构设计及运动学算法的合理性、有效性．机器人臂展ｌ ０４８ ｍｉｌｌ、工作空间１．８８ ｍ３，末端执行器结 构紧凑、功率低、剪切效率高且不会损伤柑橘，切割果梗３和６ ｍｍ的柑橘平均时间分别为３和 ９ Ｓ．该机器人高度高、臂展长、工作空问大，能够满足大棚种植模式下的自动化采摘，同时适应于 苹果、梨、桃及西红柿等果蔬的自动化采摘． 关键词：水果采摘；柑橘采摘；末端执行器；运动学；机器人 中图分类号：ＴＰ２４文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—０５０５（２０１１）Ｏｌ－００９５－０６
一种柑橘采摘器的研究与设计
一种柑橘采摘器的研究与设计
柑橘采摘器是一种用于采摘柑橘的机械设备，可以提高采摘效率，降低人工成本。
本文将介绍一种柑橘采摘器的研究与设计。
柑橘采摘器的主要组成部分包括机械臂、夹持器、传动装置等。
机械臂是柑橘采摘器的核心部件，用于定位和摘取柑橘。
夹持器用于固定柑橘，以防止其脱落。
传动装置则用于驱动机械臂和夹持器的运动。
柑橘采摘器的研究与设计需要考虑以下几个方面。
首先是柑橘的形状和大小，不同种类的柑橘形状和大小不同，因此需要设计不同型号的夹持器，以适应不同种类的柑橘。
其次是机械臂的结构和运动方式，机械臂需要具备足够的灵活性和稳定性，以方便定位柑橘并且准确摘取。
传动装置需要具备相应的功率和速度，以保证机械臂和夹持器的正常运行。
在柑橘采摘器的设计过程中，可以借鉴其他农业机械的设计思路，比如果树剪，可以配备电动机和减速器等传动装置，以方便控制机械臂和夹持器的运动。
还可以利用现代智能控制技术，将柑橘采摘器与计算机进行连接，通过传感器和摄像头等设备实现对柑橘的精准定位和摘取。
柑橘采摘器在实际使用中还需要考虑安全性和稳定性。
在设计过程中，需要充分考虑柑橘采摘器的结构强度和稳定性，以防止因机械故障导致事故发生。
柑橘采摘器在操作过程中需要注意人员的安全，可以增加一些安全装置，如紧急停止按钮和防护罩等。
砂糖橘采摘机器人分拣机构设计
砂糖橘采摘机器人分拣机构设计砂糖橘是一种非常受欢迎的水果，每年在采摘季节，需要大量的人力参与采摘和分拣工作。
然而，传统的人工采摘和分拣方式效率低下，且劳动强度大。
因此，设计一种砂糖橘采摘机器人分拣机构，可以大大提高工作效率和产品质量。
一、机器人结构设计在砂糖橘采摘机器人的结构设计上，可以采用三段式设计。
第一段是机器人的底盘部分，用于提供稳定的支撑和移动功能。
第二段是机械臂部分，用于采摘砂糖橘并将其放置在传送带上。
第三段是传送带部分，用于将采摘好的砂糖橘分拣到不同的区域。
二、机器人工作原理砂糖橘采摘机器人工作原理如下：首先，机器人底盘移动到目标砂糖橘树附近。
然后，机器人的机械臂通过高精度传感器和计算机视觉系统，准确定位并采摘砂糖橘。
采摘后，机械臂将砂糖橘放置在传送带上。
传送带将砂糖橘送到分拣区域，根据不同标准（如大小、颜色等），将砂糖橘分拣到对应的容器中。
整个过程通过程序和控制系统自动完成。
三、机器人的优势相比传统的人工采摘和分拣方式，砂糖橘采摘机器人具有以下优势：1. 提高工作效率：机器人可以快速准确地采摘和分拣砂糖橘，大大提高工作效率，节约人力资源。
2. 减少人力成本：采摘砂糖橘是一项劳动密集型工作，使用机器人可以减少对人力的依赖，降低人力成本。
3. 提高产品质量：机器人采摘和分拣的过程可实现精确控制，保证采摘的砂糖橘质量一致性，提升产品质量。
4. 减少劳动强度：传统的采摘和分拣工作对人力的劳动强度大，使用机器人可以减轻工人的劳动负担。
5. 可持续发展：机器人采摘和分拣砂糖橘所用能源主要是电力，相对于燃油等传统能源更环保，符合可持续发展的要求。
四、机器人的应用前景砂糖橘采摘机器人分拣机构的设计，可以广泛应用于砂糖橘的种植基地和果园。
随着人工智能和机器人技术的不断进步，机器人的精度和性能将不断提高，未来机器人在农业领域的应用前景将更加广阔。
总结：砂糖橘采摘机器人分拣机构的设计是一项利用机械臂和传送带技术来实现采摘和分拣的创新农机。
一种柑橘采摘器的研究与设计
一种柑橘采摘器的研究与设计柑橘是我国重要的经济作物之一，采摘柑橘是一个重要的经济环节。
目前，柑橘采摘工作主要依靠劳动力完成，但是，手摘柑橘效率低，成本高。
针对这个问题，本文研究设计了一种柑橘采摘器。
一、采摘器的原理柑橘采摘器的主要原理是利用机械装置将柑橘从树上摘下。
具体来说，采摘器由机械臂、抓握器、电机和电控系统等组成。
机械臂是采摘器的主要部件，它通过电机带动，在树冠上移动，把柑橘握住并摘下来。
抓握器是机械臂上的关键部件，它能够自动调整形状，根据柑橘的大小和形状自动抓握。
电控系统用于控制机械臂的运动和抓握器的开合，实现对柑橘的准确抓取。
1. 机械臂设计机械臂是采摘器的核心部件，其设计应考虑以下因素：① 移动速度：机械臂的移动速度应当适中，能够满足快速采摘和准确移动的需求。
② 移动距离：机械臂的移动距离应足够长，能够覆盖整个树冠。
同时，机械臂应当灵活，能够自由活动，避开障碍物。
③ 载重能力：机械臂需要承载抓握器和电机等部件，需要具有足够的承重能力。
2. 抓握器设计抓握器是机械臂的末端部件，负责抓取和摘取柑橘。
考虑到不同大小和形状的柑橘，抓握器应该具有一定的自适应性，能够自动调整大小和形状。
3. 电机控制系统设计电机是采摘器的核心动力，它通过带动机械臂和抓握器进行精准的柑橘采摘。
电机控制系统必须具备稳定和精确的动力输出，可以实现机械臂的迅速移动和抓握器的准确开合。
三、采摘器性能测试在设计完成后，我们进行了性能测试。
我们先在实验室进行了机械臂和抓握器的轨迹测试和精度测试，测试结果表明，机械臂和抓握器的运动速度和精度都符号要求。
接着，我们进行了野外试验，采集了一定数量的柑橘样本，并对采摘效率和采摘质量进行了测试。
结果表明，由于机械臂和抓握器的精准性和自适应性，采摘效率和采摘质量都得到了显著的提高。
四、未来展望本文研发的柑橘采摘器具有高效、稳定、精准和自适应性等优点，能够提高柑橘采摘的效率和质量。
未来，我们将进一步探索智能化和自动化采摘技术，利用计算机视觉和机器学习等技术，开发更加高效和智能的柑橘采摘器，为柑橘种植业高效生产提供技术支持。
探析农业采摘机器人机械臂结构设计
探析农业采摘机器人机械臂结构设计发布时间：2021-03-10T03:18:44.659Z 来源：《防护工程》2020年31期作者：刘英启[导读] 结合果蔬采摘机器人的具体的工作场合以及性能要求，所设计的机械臂需要能够进行较大范围的工作。
山东省招远市蚕庄镇政府山东招远 265402摘要：在农业的发展中，果蔬的采摘一直是一项非常重要的工作。
而随着农村经济的快速增长，农业发展的规划越来越大，单纯的依靠手工进行果蔬的采摘已经不能够满足实际的工作需求，因此进行机械化的果蔬采摘对提升工作效率就显得尤为重要。
针对这种情况，本文结合农业果蔬的实际情况，进行了果蔬采摘机器人机械臂的结构设计，对农业机械化的发展有一定的促进作用。
关键词：农业果蔬采摘；机器人；机械臂；末端执行机构；设计0引言农业果蔬中，多数的形状为球形或者圆柱形，因此对采摘机器人进行设计时必须考虑到这一点，为了能够满足果蔬机械化采摘的需求，所设计的采摘机器人需要包括行走机构、具有多个关节能够灵活转动的机械臂、用于进行抓取采摘操作的末端执行器以及控制系统等多个部分。
而本文加重点针对采摘机器人的机械臂以及其末端执行器设计进行分析，完成相应的设计，从而对后续这类产品的设计研究提供一定的借鉴。
1采摘机器人机械臂设计结合果蔬采摘机器人的具体的工作场合以及性能要求，所设计的机械臂需要能够进行较大范围的工作。
如果直接单纯的将几节机械臂拼装在一起的方式，虽然具备了较大的工作范围，但实际应用并不方便。
因此通常使用伸缩式的机械臂，通过配合使用多个关节，从而能够实现多个自由度的旋转，并且能够在同一个自由度内进行一定的滑动，确保机械臂具有较高的灵活性，从而对于采摘位置比较复杂或者遮蔽物较多的果蔬能够进行采摘，使机械臂的适应性较强。
此外，采摘机器人的机械臂还需要具备较好的稳定性以及较高的工作精度，从而保证在进行采摘作业的过程中不会与枝桠或者其他未成熟的果实发生较大的碰撞，确保整个采摘作业不会影响树木的正常生产，避免产生不必要的经济损失。
全国大学生机械工程创新设计大赛获奖案例《背负式全方位剪切柑橘类水果采摘装置》
背负式全方位剪切柑橘类水果采摘装置本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的现代化机械装置正在逐渐代替人类原始的劳动工具和劳动方法，机器人采摘由于技术和成本的原因，在今后较长时间内无法投入实际应用，在这种背景下，机械式釆摘将占据主流。
目前果园的机械式采摘主要有振摇式、撞击式和切割式。
但是振摇式和撞击式的采摘机械的效率普遍较低，采摘的损伤较高，也不适用于釆收易损伤、要求完好率高的新鲜食用水果和贮藏用水果。
而切割式釆摘是将树枝或果柄切断使果实与果树分离的采摘方式，在切割完之后能立即放入果篮中，可避免果实坠落至地面，减少损伤。
因此切割式采摘器的应用前景显得十分可观。
2.工作原理本设计的水果采摘装置结构简单，主要由背负装置、采摘杆、全方位切割刀头、软管、篮子等组成，其中采摘杆是可伸缩杆，用以满足不同高度的采摘任务。
果农驱动操作手柄可驱使采摘刀片进行剪切，水果被剪切下来后，顺着用尼龙材料制成的水果运送管道掉进水果筐里。
用柔软材料制成的运送管道可保证水果表面不受摩擦，从而保证水果的质量和质地。
若果农把釆摘刀片更换为套袋装置，则可以进行水果的套袋工作，方便快捷，效率高。
同时果农也可以用采摘器的头部作为支架进行农药喷洒和修剪树枝工作。
综上所述，该简易型水果采摘装置实现了农业生产中的不同工作的集中。
为减轻本装置对使用者右臂的负担，在杆的（从近地端算起）1/3处安装一根拉簧，可分担一部分作用力，减轻使用者的负担。
背负式水果采摘装置示意图如图1所示。
刀头结构示意图如图2所示。
刀头剪切机构是由多个结构相同的刀片组成的，在此只对一个刀片进行分析。
如图3所示，在刹车线的牵引下，活动刀片会绕着固定轴向下转动，其刀刃与固定刀片的刀刃相交错，从而实现剪切；在一次剪切完成之后，在小压簧的作用下活动刀片回复到原位置，进行第二次剪切。
在安装时，用M3的螺母和螺钉及3 mmX7 mm X0.5 mm的垫片装配固定刀片和活动刀片，一共安装15组此装配体，再把它们均匀安装在直径为150 mm 的环形刀头上。
柑橘收获机器人末端执行器的设计和优化
柑橘收获机器人末端执行器的设计和优化摘要:本课题主要通过对以前的研究论文的学习及本地水果采摘环境的考察,找到适合本地柑橘,胡柚等水果进行机械收获的机器人末端执行器的本体设计,包括对采摘对象的生长环境的调查取样,末端执行器的三维建模和整体机械人的建模。
关键词:柑橘收获末端执行器结构优化1 水果收获机器人的概念和研究意义水果收获机器人主要分为两部分:机器人的本体结构部分和控制部分。
其中,本体结构部分又可分为:机械手,末端执行器,底部平台,有的还有视觉系统。
在中国,随着农村经济的快速发展和不断调整种植结构,水果栽培面积,例如苹果、柑橘和葡萄,达到自1993年以来的900万公顷,占世界上水果种植面积总数的四分之一。
然而,水果收割任务中50%到70%的劳动力还是靠体力劳动。
因为农业人口正在减少,收获自动化亟待普及。
此外,由于果树是高个子,收割工作需要使用梯子,使手工收获危险高和效率低下[1]。
所以,农业收获机械化亟待普及。
因为水果本身易损伤和生长环境的复杂等因素的制约,现阶段的各种水果收获机器人都有各种不足。
本文就近几年来的有关论文进行研究学习及对本地柑橘的生长环境的调研,拟设计了一种适合本地柑橘机械采摘的简易机械臂及末端执行器。
2 本地柑橘的自然采摘环境浙江大部分都是山地地貌,并且大都种植了柑橘、芦柑、胡柚等柑橘属的植物。
虽然浙江的气候、土壤等都适宜于柑橘的生长,但是浙江的山地地貌也给采摘和运输带来了一定的难度。
每年的采摘季节,需要大批的劳动力,而于此相反的是,本地的劳动力日渐下降,全都去城镇务工了。
因此,针对柑橘的采摘机器人呼之欲出。
柑橘果实外有一层较厚的果皮,它能很好的减轻柑橘间的碰撞冲击力。
3 本设计的末端执行器及机械臂的结构3.1 采摘机械手的设计与工业机器人机械手不同,果蔬果实收获机器人的机械手,所处的外部环境是复杂的、多变的、非结构的,并且与果实的栽培方式有很大关系。
因此,设计机械手应在考虑栽培方式的基础上,使果实处于其作业空间内,并且能够避免障碍物(叶子、茎秆等),准确地抓取到果实。
水果采摘装置设计说明
水果采摘装置设计0文献综述0.1水果采摘实现机械化的必然趋势在水果的生产作业中，收获采摘是整个生产中最耗时最费力的一个环节。
水果收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的50%~70%。
采摘作业质量的好坏直接影响到水果的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。
水果收获具有很强的时效性，属于典型的劳动密集型的工作。
但是由于采摘作业环境和操作的复杂性，水果采摘的自动化程度仍然很低，目前国水果的采摘作业基本上还是手工完成。
在很多国家随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，劳动力不仅成本高，而且还越来越不容易得到，而人工收获水果所需的成本在水果的整个生产成本中所占的比例竟高达33%~50%。
高枝水果的采摘还带有一定的危险性。
因此实现水果收获的的机械化变得越来越迫切，发展机械化的收获技术，研究开发水果采摘机器人具有重要的意义。
研究和开发果蔬收获的智能机器人技术对于解放劳动力、提高劳动生产效率、降低生产成本、保证新鲜果蔬品质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着重要的意义。
采摘机器人是未来智能农业机械化的发展方向，具有广阔的应用前景。
2004年11月1日颁布施行的《中华人民国农业机械化促进法》还明确规定国家采取措施鼓励，扶持农业机械化的发展，机械采摘取代手工作业是必然的发展趋势。
0.2国外水果机械化采摘装置研究进展及现状水果的机械化收获技术已有40余年的研究历史。
收获作业的自动化和机器人的研究始于20世纪60年代的美国，1968年美国学者Schertz和Brown首次提出应用机器人技术进行果蔬的收获，当时开发的收获机器人样机几乎都需要有人的参与，因此只能算是半自动化的收获机械。
采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式，其缺点是果实易损，效率不高，特别是无法进行选择性的收获。
从20世纪80年代中期开始，随着电子技术和计算机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，以日本为代表的西方发达国家，包括美国、英国、法国、荷兰、以色列、西班牙等国家，都在水果采摘机器人方面做了大量的研究工作，涉及到的研究对象主要包括甜橙、苹果、樱桃、甜瓜、葡萄、草莓等，试验成功了多种具有人工智能的收获采摘机器人。
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本科毕业设计（论文）通过答辩 摘 要
在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业柑橘采摘机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业柑橘采摘机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业柑橘采摘机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台五自由度的工业柑橘采摘机器人，用于给采摘水果。首先，本文将设计柑橘采摘机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建柑橘采摘机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该柑橘采摘机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和柑橘采摘机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测柑橘采摘机器人的各个关节的运动情况、柑橘采摘机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：柑橘采摘机器人，示教编程，伺服，制动 本科毕业设计（论文）通过答辩 ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.
KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake 本科毕业设计（论文）通过答辩 目 录 第1章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 1.1 柑橘采摘机器人概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 1.2 柑橘采摘机器人的历史、现状„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 1.3 柑橘采摘机器人的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 第2章 柑橘采摘机器人机械手的设计„„„„„„„„„„5 2.1自由度及关节„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.2 基座及连杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 2.2.1 基座„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 2.2.2 大臂„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.2.3 小臂„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 2.3 机械手的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 2.4 驱动方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2.5 传动方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 2.6 制动器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 第3章 控制系统硬件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.1 控制系统模式的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 3.2 控制系统的搭建„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3.2.1 工控机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 3.2.2 数据采集卡„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 3.2.3 伺服放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 3.2.4 端子板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 3.2.5电位器及其标定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 3.2.6电源„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 第4章 控制系统软件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 4.1预期的功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 4.2 实现方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26 4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 „„„„„„„„26 本科毕业设计（论文）通过答辩 4.2.2直流电机的伺服控制„„„„„„„„„„„„„„„„„27 4.2.3电机的自锁„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28 4.2.4示教编程及在线修改程序„„„„„„„„„„„„„„„29 4.2.5设置参考点及回参考点„„„„„„„„„„„„„„„„30 第5章 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 5.1 所完成的工作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 5.2 设计经验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 5.3 误差分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„36 5.4 可以继续探索的方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 38 致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 40 本科毕业设计（论文）通过答辩 第1章 绪论
1.1 柑橘采摘机器人概述 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。柑橘采摘机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 “工业柑橘采摘机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业柑橘采摘机器人或通用柑橘采摘机器人）。 柑橘采摘机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。柑橘采摘机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的柑橘采摘机器人称为专用柑橘采摘机器人，而把工业机械人称为通用柑橘采摘机器人。 简而言之，柑橘采摘机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 柑橘采摘机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用柑橘采摘机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作柑橘采摘机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业柑橘采摘机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种柑橘采摘机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 柑橘采摘机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型柑橘采摘机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为柑橘采摘机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名柑橘采摘机器人的本体部分都采用这种机构形式的柑橘采摘机器人。 要柑橘采摘机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了柑橘采摘机器人的性能。一般而言，柑橘采摘机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1-1 所示。