采摘機械臂系統設計

摘  要

為了提高采摘機械臂的****，************。

（根據自己的設計內容，自己提煉摘要內容）

Inorder to improve the ************************************.

Keywords：*** ;  **** ;  ***; *******

目錄

第一章 緒論... - 1 -

1.1 選題目的和意義... - 1 -

1.2國內外研究現狀... - 1 -

1.3 研究內容及技術路線... - 1 -

第二章 整體方案設計... - 2 -

2.1 ****方案選擇... - 2 -

2.2 *******方案設計... - 2 -

2.3********. - 2 -

2.4**************. - 2 -

2.5*************. - 2 -

2.X 小結... - 2 -

第三章 機械系統設計... - 3 -

3.1 采摘機械臂機械結構設計... - 3 -

3.2 零件強度校核... - 3 -

3.3采摘機械臂運動學分析... - 4 -

3.3.1建立機械臂D-H坐標系... - 4 -

3.3.2采摘機械臂正運動學分析... - 4 -

3.3.3采摘機械臂逆運動學分析... - 4 -

3.4采摘機械臂軌跡規劃及電機校核... - 4 -

3.4.1采摘機械臂軌跡規劃... - 4 -

3.4.2電機校核... - 4 -

3.5采摘機械臂工作空間分析... - 4 -

3.6小結... - 4 -

第四章 采摘機械臂控制系統設計... - 5 -

4.1系統總體設計... - 5 -

4.2電機驅動電路設計... - 5 -

4.3 驅動程序設計... - 5 -

4.4速度規劃算法設計... - 5 -

4.5小結... - 6 -

第五章 上位機軟件設計... - 7 -

5.1開發環境搭建... - 7 -

5.1.1硬件介紹... - 7 -

5.1.2 軟件介紹... - 7 -

5.1.3 開發環境搭建... - 7 -

5.2上位機軟件開發... - 7 -

5.2.1 方案設計... - 7 -

5.2.2通信協議開發... - 7 -

5.2.3軟件需求分析及軟件設計... - 7 -

5.3小結... - 7 -

第六章 總結與展望... - 8 -

6.1 設計總結... - 8 -

6.2展望... - 8 -

6.3 個人總結... - 8 -

參考文獻... - 9 -

附錄一 機械設計圖紙... - 10 -

附錄二 控制電路設計圖... - 11 -

附錄三 控制程序清單... - 12 -

果蔬采摘機器人在農業自動化技術中占有重要地位，**************。

（一開始就要提出自己要設計什么機電系統，該機電系統在實際應用中有何重要性。）

目前，國內外許多專家學者，都對*****進行了研究。王曉楠[1]等人，針對溫室番茄設計了番茄采摘機器人，并進行了實驗，利用攝像頭對果實進行識別定位獲取果實的坐標，******************

（參考一些專業文獻，描述一下你要研究的內容，以前都有哪些人在研究，已經做到啥程度了，引用的文獻，要標注，上一段，用紅色字體標志出來的就是引用標注格式，然后把引用的文獻，放到總結最后的“參考文獻”中去。在這一段里邊還可以體現一下，你的研究思路和別人的不同，還是驗證某些已有的結論，稍微提一下。）

根據擬采摘果實的尺寸，確定采摘機械臂******，設計*****。****************************

（告訴別人，為了在實際工作環境中提高效率、解決**問題，降低勞動強度，我計劃研究、設計的某一個機電系統，大概包括哪些方面的內容，由于個人精力、能力、以及時間關系，小組同學只解決那一個或那幾個問題，）

本文將從*****，機械結構的設計，機械手的運動分析，機械手控制器的設計，上位機軟件設計等方面對采摘機械臂進行研究，其技術路線如圖1-1所示。

圖1-1 技術路線圖

***************。

目前，采摘機械臂設計中，常用的***********。

（你設計的機電系統由好幾部分組成，這里分開小節，一個一個的闡述某一部分的設計方案選擇）

解釋過程中要附帶圖形（工作原理示意圖，不是最后設計的圖紙），來闡述設計思路。

圖2-1 ****原理

要求基本同上小節，一個機電系統，一般有機械系統、電氣系統，程序控制部分，大家分開一一闡述，同時要講清楚，你們具體設計那些內容，那些部分不展開設計，計劃選用，比如減速器、控制器、驅動等，自己根據自己的情況選擇說明

通過分析，確定了采摘機械臂******。

（最后總結一下這章的內容）

機械臂在采摘過程中，****************。

（分析具體應用要求，確定機械設計的對象，最后具有的功能，設計應該完成的工作）

在采摘作業中，番茄采摘和蘋果采摘機械化需求較為迫切，番茄直徑在50mm-70mm[14]，蘋果直徑在80mm-100mm[15]。********************。

根據實際環境，獲取設計參數，進行具體設計

1.***電機 2.****電機 3.**** 4.**** 5.*** 6.****

圖3-1 ******三維圖

在電機輸出軸端通過齒輪傳動將電機與電位器相連，所用減速電機型號為***，其參數如表3-1所示。

表3-1 電機參數

（表格格式如上，三線表格）。

圖3-3 ****整體三維圖

設計過程要有《理論力學》和《材料力學》的力學分析，也要有零件校核，就是《機械原理》課程內容決定工作空間，工作范圍，《機械設計》課程內容決定具體設計的參數，可以采用SolidWorks等軟件，進行三維分析，力學校核，也可以采用MATLAB軟件進行詳細的靜力學分析、動力學分析、作業空間分析。

*************

********************************

詳細的正運動學分析過程

詳細的逆運動學分析過程

********************

*************

詳細的校核過程*******

******************

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采摘機械臂各關節采用電機獨立驅動，一共*個自由度，以****芯片作為電機驅動芯片，以******作為下位機主控芯片，進行機械臂控制系統設計。

采摘機械臂一共*個自由度，采用了*個電機，其中，直流伺服*個，步進伺服*個，舵機*個，為實現采摘機械臂的控制，設計控制系統總體架構如圖4-1所示，采用****發生***信號，輸入電機驅動板，控制電機運行，其最小系統如圖4-2所示。

圖4-1 系統總體架構

圖4-2 STM32最小系統

闡述最小系統電路原理******。

**********

圖4-4 電機驅動電路

電機運動控制的驅動程序設計

圖4-6 程序流程圖

圖4-9 機械臂關節電機速度規劃算法流程

前邊設計的速度控制算法，如何體現機械臂運動控制系統系統中，逐步闡述其原理

*******************。

為了使采摘機械臂控制簡單方便，設計了基于*****的上位機軟件，采用*******的架構完成軟件的設計和部署。

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本文設計了一種*自由度采摘機械臂，利用solidworks軟件，對其進行了靜力學分析，******。在*******運動規律下，結合電機參數，設定機械臂運動參數，對電機性能進行了校核，仿真表明，************。采用D-H方法，建立了采摘機械臂坐標系和整手坐標系，結合采摘機械臂機械結構，計算得到坐標系參數，并對采摘機械臂運動學求解，求解結果表明，**************。

結合*****方法，對采摘機械臂工作空間進行求解，結果表明************。設計了采摘機械臂控制器，利用*******規劃算法，對采摘機械臂的關節運動曲線進行了設計，從而******。為實現采摘機械臂的智能化，設計了采摘機械臂上位機軟件來實現采摘機械臂的可視化調試。

通過以上的研究，*************。

對設計內容的前景展望，哪些地方設計的好，那些不好，還可以改進，對該機電系統應用的具體展望，技術發展的預測等。

每位同學，簡單介紹一下自己的姓名、學號，班級，聯系方式（方便后續修改），

****，學號2014012***，機電14*班，手機：********，QQ：*********

然后開始總結，

在課程設計環節，參與設計了****機電系統，自己在這個過程中，具體設計了****。在該機電系統的設計過程中，對設計內容的理解，對機電系統的理解，對專業知識的理解，對專業知識體系的理解，對專業發展前景的理解，希望個人將來工作中應用專業知識，開展那些工作，等等。

[1] 王曉楠,伍萍輝,馮青春,王國華.番茄采摘機器人系統設計與試驗[J].農機化研究.2016.4:4-8.

[2]  FotiosDimeas,Dhionis V.Sako. Design and fuzzy control of arobotic gripper for efficient strawberry harvesting[J].Robotica.2015.33:3-9.

[3] 姜麗萍.番茄力學特性及其在采摘機器人執行器設計中的應用[D].江蘇大學。2006.2:13-75.

[4] 楊文亮.蘋果采摘機器人機械手結構設計與分析[D].江蘇大學.2009.6:12-82.

[5] 廣州友善之臂科技有限公司.Tiny6410-1308-Schmetic.pdf[Z].廣州友善之臂科技有限公司.2013.10:25.