小浆果采摘机械手设计Word文档下载推荐.docx

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小浆果；

机械手设计

ABSTRACT

Fruitandvegetablesareabsolutelynecessarilyfoodinourlives,theplantedandoutputofthemisboostingyearbyyear.Reseachanddevelopmentaboutrobotforpickingfruitandvegetablesthatadapttogrowthpracticalatpresent,notonlycanalleviateintensityoflabourandadvanceproductivityeffect,alsohaveexpansiveappliedprospect.

Inthispaper,bothathomeandabroadtofullyunderstandthecurrentsituationrelatedtotheresearchandapplicationonthebasisofthecollectionofsmallberriesmanipulatorisstudied.Analyzedthecompositionofthestructureofrobot,thecomponentofthefunction,workingprincipleofthecompletionofpartofthepickingrobotdesign.Includingthearm,forearm,wrist,theendofthespecificstructureoftheactuatordesign.Thedesignofrotatingthewaistjoint,themanipulatorhasagoodworkingspace,kinematicproperties,tomeetthesmallberriescollectedrequirements.

Inimprovingtheefficiencyandqualityatthesametimepicking,considerationshouldbegiventominimizethecollectionofsmallberriesrobotmanufacturingcostsandenhanceitsversatilitywithaviewtoachievingasmallbusinessofcollectingberries.

Keywords:

Smallberriescollected;

Manipulator;

CollectionManipulator;

Smallberries;

Manipulatordesign

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

日期：

导师签名：

日期：

第1章绪论

1.1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.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。

“工业机器人”（IndustrialRobot）：

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（国内称作工业机器人或通用机器人）。

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。

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机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之，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。

机器人一般分为三类。

第一类是不需要人工操作的通用机器人，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。

这种机器人在国外通常被称之为“MechanicalHand”，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。

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，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。

要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机器人的性能。

一般而言，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。

图1.1机器人的一般组成

对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。

目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。

机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机器人的。

要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。

它们之间的相互关系如图1.2所示。

图1.2机器人各组成部分之间的关系

机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。

执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。

驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。

驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。

有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。

其中的机械系统又叫操作机（Manipulator），相当于本文中的执行机构部分。

1.2机器人发展趋势

随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。

就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势：

1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人；

2）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；

开发多关节多自由度的手臂和手指；

开发各类行走机器人，以适应不同的场合；

3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。

并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。

5

1.3机械手的工作原理

1.3.1机械手的结构原理图

1

6

4

3

2

1基座2腰部3大臂4小臂5手腕6手指

图1.3机械手结构图

1.3.2机械手的组成结构

由于本次设计的为小浆果采摘机器手。

本机器手为六自由度采摘机器手，该机器手由机座、腰部、大臂、小臂、腕部以及末端执行器组成。

针对五自由度机器手的结构要求进行设计。

腰部、大臂、小臂的驱动均采用步进电机驱动，腕部采用直流伺服电机驱动。

设计完成的机器手包括腰部回转、大臂摆动、小臂摆动、腕部摆动和回转以及末端执行器的剪切运动，从而达到采摘的功能要求。

1.4机械手设计的目的

由于现在政府对农业的重视，越来越多的农业机械兴起，如水稻收割机、插秧机等。

机械手也是最近流行的一种机械设备，它在中国的发展也是很快的，现在在各个行业都有机械手的应用。

对于本次设计的机械手可以在一些危险和环境不适合作业的地方使用，这样可以体现出它的实用性。

处于这种目的，所以设计这样相对实用的机械手。

1.5本章小结

本章对机器人的发展趋势，以及要设计的机械手的工作原理，机械手的组成结构，进行了分析，明确了机械手的设计目的。

第2章机械手设计方案

2.1机械手总体方案的设计

2.1.1机械