【摘 要】
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近年来水果产已成为我国种植业中继粮食、蔬菜之后的第三大产业,采摘是水果生产链中最耗时费力的环节,需投入的劳动力占整个生产过程的40%左右,因此,使用机器人采摘水果被人们寄予较大期望。为了实现水果的高效采摘,一种“多直角坐标并行水果采摘机器人技术”被提出。本文基于上述采摘机器人设计出一种新型机械臂模块,该机械臂模块功能及特征为:在空间中拥有三个方向的平动自由度;可实现同等规格的机械臂模块并行连接;在
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近年来水果产已成为我国种植业中继粮食、蔬菜之后的第三大产业,采摘是水果生产链中最耗时费力的环节,需投入的劳动力占整个生产过程的40%左右,因此,使用机器人采摘水果被人们寄予较大期望。为了实现水果的高效采摘,一种“多直角坐标并行水果采摘机器人技术”被提出。本文基于上述采摘机器人设计出一种新型机械臂模块,该机械臂模块功能及特征为:在空间中拥有三个方向的平动自由度;可实现同等规格的机械臂模块并行连接;在多直角坐标并行水果采摘机器人基础上可实现机械臂模块独立采摘以及并联采摘工作模式。为实现上述机械臂模块,本文主要工作如下:（1）面向多直角坐标并行水果采摘机器人的工作需求与设计约束,完成机械臂模块的总体设计（即机械结构、传动系统、电气系统设计）,为机械臂运动学仿真与样机工程应用的可靠性分析奠定了基础;（2）建立机械臂模块的动力学参数模型,并基于ADAMS仿真软件完成机械臂模块在并联工作模式下的运动仿真,求解出了在该工作模式下机械臂模块的运动特性与力学特性,为实现样机的工程化提供运动学理论支撑;（3）基于Kriging响应面方法,考虑机械臂模块的轻量化优化目标,建立关键零部件的优化数学模型,而后以面向疏散分层形苹果树水果采摘作业为算例分析,运用ANSYS Workbench优化工具箱对机械臂的关键零件进行优化求解,并研制机械臂模块模型样机对运行机理与设计理论进行验证。
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