果实采摘机器人运动控制系统设计

摘机器人的运动控制系统的要求,设计出番茄采摘机器人运动控制系统结构并完成了车体载荷的估算和执行机构的选择。2.1果实采摘机器人整体机械结构的分析机器人整体的机械结构应具备以下能力:(1)要具备可靠性,稳定性,结构紧凑并且要有适当的工作范围。(2)要具备柔性和灵活性都比较好的机械手及末端执行器,即机械手具有一定的冗余度。通常果实采摘机器人的结构是由机械手臂、末端执行机构、运动行走机构、视觉识别装置、控制模块、能源组块组成。以日本KondoN等人研制的番茄采摘机器人为例,如图2.1、图2.2所示。其自由度为7,由下到上,第一个自由度为水平移动,第二个自由度是升降自由度,第三个为旋转自由度,后面三个为机械臂的轨迹规划自由度,最后一个是机械末端的自动调整自由度。图2.1KondoN等研制的番茄采摘机器人图2.2番茄采摘机器人机械结构示意图图2.3是番茄采摘机器人的整体结构示意图。图中采摘机器人为四轮式的采摘机器人,其由机械手臂、末端执行机构、运动行走机构、视觉识别装置、控制模块、电源模块组成。采用5个电机控制,使机器人能够多自由度工作。图2.3四轮式果实采摘机器人整体结构示意图2.2运动控制系统机械结构的设计2.2.1运动控制系统的机械结构分析我们首先假想,番茄采摘机器人的环境是地面整体平坦,具有摩擦系数适中,地面结实。事实证明,一般的智能番茄生产大棚都是一个场地规划相对整齐干净的环境。此假设符合实际生产的背景环境。2.2.2运动控制系统机械结构的设计为此本设计的番茄采摘机器人采用的是四轮式底盘结构。前轮是控制车体转向,后轮是控制车体前后运动。前后轮各用一个电机进行控制,前轮用步进电机控制方向;后轮采用的是直流电机控制车体的前进后退暂停。前者只需根据指令进行左右转向,而后者是承担整个车体的动力工具,对其选择尤为重要。图2.4是俯视的布局图。图2.5是其从后面角度看的机械结构示意图,