茶葉采摘是一項極其繁重的工作,目前主要有人工采摘和機械采摘兩種采摘方式。人工采摘勞動力需求量大,在采茶旺季往往面臨勞動力短缺的問題;而現(xiàn)有的采茶機主要是針對大宗茶采摘,缺乏選擇性。隨著機器人技術和人工智能的不斷發(fā)展,研究智能化的名優(yōu)茶采摘機器人越來越受到人們的關注。本文針對名優(yōu)茶的自動化采摘,提出一種新型的基于SCARA機械手的采茶機器人方案,以提高茶葉采摘效率和質量,提升采茶軌跡跟蹤性能。本文研究內容主要包括以下三個方面:（1）SCARA采摘機械手的建模與分析。首先運用D-H參數法和解析法對特定SCARA采摘機械手進行正逆向運動學建模;然后基于MATLAB和ADAMS仿真平臺,利用蒙特卡洛法對該機械手的作業(yè)空間大小進行分析。仿真結果表明,SCARA采摘機械手的虛擬樣機實際運動的工作空間與理論分析一致,為基于SCARA采摘機械手的采茶機器人系統(tǒng)設計提供理論基礎,對多個SCARA采摘機械手在采茶機器人中的空間布局安排具有重要參考價值。（2）SCARA采摘機械手的運動控制研究。首先通過分析茶葉采摘方式和特點,選取工作空間內的運動起始點和待采摘的第一個茶葉點,在關節(jié)空間內基于五次多項式插值法... 

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 農業(yè)采摘機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 采茶機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 SCARA機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機器人運動控制概述
    1.3 研究內容
    1.4 章節(jié)安排
第2章 相關理論基礎
    2.1 機器人運動學
    2.2 機器人動力學
    2.3 本章小結
第3章 SCARA采摘機械手的建模與分析
    3.1 問題描述
    3.2 SCARA采摘機械手的運動學建模
    3.3 SCARA采摘機械手的工作空間分析
        3.3.1 ADAMS虛擬樣機仿真軟件介紹
        3.3.2 SCARA采摘機械手虛擬樣機模型建立
        3.3.3 結果與分析
    3.4 SCARA采摘機械手的運動學仿真
    3.5 本章小結
第4章 SCARA采摘機械手的運動控制研究
    4.1 問題描述
    4.2 SCARA采摘機械手的關節(jié)空間軌跡規(guī)劃
        4.2.1 五次多項式插值法數學模型介紹
        4.2.2 基于五次多項式插值法的采茶軌跡規(guī)劃
    4.3 SCARA采摘機械手的自適應軌跡跟蹤控制
        4.3.1 自適應魯棒PD控制器設
        4.3.2 穩(wěn)定性分析
        4.3.3 軌跡跟蹤仿真結果與分析
    4.4 本章小結
第5章 基于SCARA采摘機械手的采茶機器人系統(tǒng)設計
    5.1 問題描述
    5.2 基于SCARA機械手的采茶機器人機械系統(tǒng)設計
        5.2.1 機械系統(tǒng)設計原則
        5.2.2 機器人車體機構
        5.2.3 茶葉采摘機構
        5.2.4 茶葉采摘機構力分析
    5.3 基于SCARA機械手的采茶機器人視覺圖像處理系統(tǒng)設計
    5.4 基于SCARA機械手的采茶機器人控制系統(tǒng)設計
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文主要工作總結
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]工業(yè)機器人關節(jié)空間軌跡規(guī)劃及優(yōu)化研究綜述[J]. 郭勇,賴廣.  機械傳動. 2020(02)
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[5]履帶式智能采茶機的設計與試驗[J]. 宋揚揚,李為寧,李兵,張正竹.  農機化研究. 2020(08)
[6]柑橘類水果采摘機器的設計與研究[J]. 劉靜,林沖,郭世財,彭宗玉.  包裝工程. 2019(17)
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碩士論文
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[8]SCARA機械手運動特性與控制策略研究[D]. 趙威.電子科技大學 2016
[9]名優(yōu)綠茶并聯(lián)采摘機器人控制系統(tǒng)研究[D]. 李楠.南京林業(yè)大學 2015
[10]SCARA機械手的RBF神經網絡自適應軌跡跟蹤控制[D]. 袁雷華.湖北工業(yè)大學 2014



本文編號：3648772