花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-12-07 16:25
在自動(dòng)控制化技術(shù)及計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展的當(dāng)下,國(guó)家提出了中國(guó)制造2025這一概念。這也使得機(jī)器人技術(shù)得以進(jìn)入農(nóng)務(wù)生產(chǎn)范疇之中,而其中的典型代表之一便是果實(shí)摘取機(jī)器人,它旨在降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,確保農(nóng)產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)、高效地收獲。但在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)械臂控制系統(tǒng)具有高耦合性、非線性等特點(diǎn),且存在外界時(shí)變擾動(dòng)、負(fù)載時(shí)變、驅(qū)動(dòng)飽和和內(nèi)部摩擦等諸多不確定因素,從而導(dǎo)致機(jī)械臂在實(shí)際工作作業(yè)中實(shí)時(shí)精度不佳及穩(wěn)定性較差的情況。因此,本文設(shè)計(jì)了具有高精度、速度及穩(wěn)定性的智能算法,以此滿足花椒采摘機(jī)械臂的控制性能,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先利用D-H參數(shù)法完成花椒采摘機(jī)械臂模型的建立,推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并進(jìn)行逆向求解�；贛ATLAB的Robotics Toolbox,完成了花椒采摘機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算和工作空間的仿真,并證明其正確性。之后通過(guò)數(shù)值計(jì)算即lagrange算法完成了花椒采摘機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)模型的建立,并得到其一般形式。最后對(duì)花椒采摘機(jī)械臂的軌跡分析問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的探討,并通過(guò)MATLAB的Robotics Toolbox,證明了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。由于花椒摘取過(guò)程中,外界環(huán)境及山...
【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
花椒種植環(huán)境目前，隨著中國(guó)制造2025的提出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效化、整體化是目前主要的
花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)21.2國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國(guó)開(kāi)始將全自動(dòng)化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門(mén)，它可以解放更多勞動(dòng)力，對(duì)發(fā)展中國(guó)家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對(duì)前沿。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國(guó)家提出的中國(guó)制造2025這一構(gòu)想，同時(shí)還對(duì)高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國(guó)外研究成果及現(xiàn)狀在國(guó)外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國(guó)人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國(guó)土面積較小，且國(guó)家狹長(zhǎng)，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對(duì)機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對(duì)草莓進(jìn)行識(shí)別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國(guó)采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國(guó)，故美國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國(guó)地廣人稀，故對(duì)大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國(guó)被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時(shí)提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。
花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)21.2國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國(guó)開(kāi)始將全自動(dòng)化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門(mén)，它可以解放更多勞動(dòng)力，對(duì)發(fā)展中國(guó)家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對(duì)前沿。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國(guó)家提出的中國(guó)制造2025這一構(gòu)想，同時(shí)還對(duì)高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國(guó)外研究成果及現(xiàn)狀在國(guó)外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國(guó)人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國(guó)土面積較小，且國(guó)家狹長(zhǎng)，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對(duì)機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對(duì)草莓進(jìn)行識(shí)別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國(guó)采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國(guó)，故美國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國(guó)地廣人稀，故對(duì)大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國(guó)被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時(shí)提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]精確農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化智能技術(shù)的應(yīng)用分析[J]. 龔毅. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(12)
[2]基于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 王寶梁,索明何,劉大誠(chéng). 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人柔性機(jī)械手研究[J]. 劉凡,楊光友,楊康. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]果蔬采摘機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與對(duì)策分析[J]. 敖茂堯. 裝備制造技術(shù). 2019(03)
[5]六自由度串聯(lián)機(jī)械臂建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 黨浩明,周亞麗,張奇志. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2018(10)
[6]六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真研究[J]. 肖俊明,韓偉,王璦琿,李繼朋,梁旺. 中原工學(xué)院學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]五自由度機(jī)械臂三維建模與仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建[J]. 鄧曉燕,林燦光,施翔宇,吳澤榮,陳浩彬. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2018(03)
[8]一種五自由度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解[J]. 李萬(wàn)莉,李寧. 機(jī)電一體化. 2017(11)
[9]溫室采摘機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展分析[J]. 劉繼展. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(12)
[10]農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況與展望[J]. 潘強(qiáng),王波,馮淳元,郭晨陽(yáng). 廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化. 2017(05)
碩士論文
[1]多自由度機(jī)械臂模糊控制器的設(shè)計(jì)[D]. 程林云.河南科技大學(xué) 2019
[2]六自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 云洋.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]一種多自由度機(jī)械臂模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 李航.河南科技大學(xué) 2018
[4]階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究[D]. 張陽(yáng)陽(yáng).蘭州理工大學(xué) 2016
[5]六自由度機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)控制技術(shù)[D]. 李威.北京理工大學(xué) 2016
[6]基于FPGA的5自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 李遠(yuǎn)重.湖北工業(yè)大學(xué) 2014
[7]五自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)和控制仿真分析[D]. 任崇軒.華南理工大學(xué) 2012
[8]黃瓜采摘機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究[D]. 王燕.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2903559
【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
花椒種植環(huán)境目前，隨著中國(guó)制造2025的提出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效化、整體化是目前主要的
花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)21.2國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國(guó)開(kāi)始將全自動(dòng)化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門(mén)，它可以解放更多勞動(dòng)力，對(duì)發(fā)展中國(guó)家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對(duì)前沿。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國(guó)家提出的中國(guó)制造2025這一構(gòu)想，同時(shí)還對(duì)高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國(guó)外研究成果及現(xiàn)狀在國(guó)外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國(guó)人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國(guó)土面積較小，且國(guó)家狹長(zhǎng)，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對(duì)機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對(duì)草莓進(jìn)行識(shí)別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國(guó)采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國(guó)，故美國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國(guó)地廣人稀，故對(duì)大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國(guó)被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時(shí)提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。
花椒采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)21.2國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2.1農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)4.0的提出，世界各國(guó)開(kāi)始將全自動(dòng)化及智能化的工業(yè)生產(chǎn)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向，故機(jī)器人技術(shù)成為了當(dāng)前研究領(lǐng)域中的熱門(mén)，它可以解放更多勞動(dòng)力，對(duì)發(fā)展中國(guó)家尤為重要，是科學(xué)研究的絕對(duì)前沿。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不僅符合國(guó)家提出的中國(guó)制造2025這一構(gòu)想，同時(shí)還對(duì)高新技術(shù)融入各行各業(yè)具有重大歷史意義[4]。1.2.2國(guó)外研究成果及現(xiàn)狀在國(guó)外，為了使農(nóng)務(wù)作業(yè)生產(chǎn)能變得更加高效且能減少人力成本，美國(guó)人Schertz和Brown提出了用機(jī)器代替人力這一概念。隨后，伴隨著各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，采摘機(jī)器人技術(shù)也愈發(fā)成熟，截止目前，蘑菇、柑橘、草莓和甜瓜等的農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛運(yùn)用于田地之間。1.日本采摘機(jī)器人:由于日本國(guó)土面積較小，且國(guó)家狹長(zhǎng)，為了節(jié)約人力以及提高土地利用效率，日本對(duì)機(jī)器人技術(shù)尤為重視。目前已研發(fā)出的機(jī)器人種類繁雜，以自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手為例。如圖1.2所示，它結(jié)構(gòu)小巧，配有多種傳感器，能精確對(duì)草莓進(jìn)行識(shí)別與摘取，節(jié)省了大量人力，且效率更為高效。圖1.2自動(dòng)化草莓摘取機(jī)械手圖1.3美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人2.美國(guó)采摘機(jī)器人:由于采摘機(jī)器人的構(gòu)想最早源于美國(guó)，故美國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究在理論上與應(yīng)用上都非常成熟。與日本不同的是，美國(guó)地廣人稀，故對(duì)大型農(nóng)業(yè)播種機(jī)器人需求尤為強(qiáng)烈。如圖1.3所示，便是美國(guó)農(nóng)場(chǎng)自耕種生產(chǎn)機(jī)器人中的典型代表之一，生菜生產(chǎn)機(jī)器人，而葡萄果園及柑橘的收割機(jī)器人也都在美國(guó)被廣泛運(yùn)用，它們的共同特點(diǎn)便是可以在廣闊的地貌上進(jìn)行果實(shí)及糧食的高速收割，使土地資源得到合理分配的同時(shí)提高了農(nóng)務(wù)工作的效率[5]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]精確農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化智能技術(shù)的應(yīng)用分析[J]. 龔毅. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(12)
[2]基于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 王寶梁,索明何,劉大誠(chéng). 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2019(03)
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[4]果蔬采摘機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與對(duì)策分析[J]. 敖茂堯. 裝備制造技術(shù). 2019(03)
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[7]五自由度機(jī)械臂三維建模與仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建[J]. 鄧曉燕,林燦光,施翔宇,吳澤榮,陳浩彬. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2018(03)
[8]一種五自由度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解[J]. 李萬(wàn)莉,李寧. 機(jī)電一體化. 2017(11)
[9]溫室采摘機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展分析[J]. 劉繼展. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(12)
[10]農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況與展望[J]. 潘強(qiáng),王波,馮淳元,郭晨陽(yáng). 廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化. 2017(05)
碩士論文
[1]多自由度機(jī)械臂模糊控制器的設(shè)計(jì)[D]. 程林云.河南科技大學(xué) 2019
[2]六自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 云洋.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]一種多自由度機(jī)械臂模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 李航.河南科技大學(xué) 2018
[4]階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究[D]. 張陽(yáng)陽(yáng).蘭州理工大學(xué) 2016
[5]六自由度機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)控制技術(shù)[D]. 李威.北京理工大學(xué) 2016
[6]基于FPGA的5自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D]. 李遠(yuǎn)重.湖北工業(yè)大學(xué) 2014
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[8]黃瓜采摘機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究[D]. 王燕.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：2903559
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