采棉机器人的运动学计算及仿真研究

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1、毕业设计说明书（论文）中文摘要机器人运动学是机器人学的一个重要分支，是实现机器人运动控制的基础。本文从机器人运动学的数学基础出发，结合采棉机器人的本体结构特点，按照D-H理论建立起机器人杆件坐标系，详细阐述了采棉机器人的运动学方程的正解及逆解的推导和求解过程。利用MATLAB工具，实现了简单的仿真，有助于加深对机器人关节运动的深入理解，对于路径规划，控制等方面的研究提供了重要的参考价值，为工程人员提供了一种有效的分析手段。关键词机器人运动学MATLAB仿真1毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThecalculationandemulationofcotton

2、pickerrobotkinematicsAbstractTherobotkinematicsisanimportantbranchofrobotics,whichisthebaseofrobotmotioncontrol.Inthispaper,themathematicalbasisoftherobotkinematics,combinedwiththebodystructurecharacteristicsofthecottonpickerrobot,adopttorobotcoordinatesystemtoestablishinaccordancewit

3、htheD-Htheory,elaboratedonthecottonpickerrobotkinematicsequationswithinversesolutionderivationandsolutionprocedure.ToachieveasimpleemulationusingMATLABtoolstohelpin-depthunderstandingofthemovementofrobotjoints,andprovidesanimportantreferencevalueforpathplanning,control,research,andpro

4、videaneffectivemeansofanalysistoengineeringstaff.KeywordrobotkinematicsMATLABemulation1I目录第一章绪论11.1国内外研究现状11.2课题研究内容31.3课题研究的目的和意义3第二章机器人运动学的数学基础52.1齐次坐标与动系位姿矩阵52.2齐次变换82.3机器人的位姿分析132.4机器人正向运动学和逆向运动学16第三章采棉机器人的运动学计算193.1采棉机器人的本体结构193.1.1机械手的关节结构193.1.2支架、丝杠以及行走机构223.2采棉机器人的运动学243.2.1机

5、械手参数及其坐标系的建立243.2.2机械手正运动学解253.2.3机械手逆运动学解273.2.4运动学结果分析33第四章基于MATLAB的采棉机器人研究344.1机器人工具箱简介344.2采棉机器人的运动学仿真344.2.1机械手连杆参数设定344.2.2机械手仿真模型的建立344.3机械手运动学仿真374.3.1机械手正运动学仿真及结果分析374.3.2机械手逆运动学仿真及结果分析4249I第五章总结49参考文献50致谢51附录52II第一章绪论1.1国内外研究现状在国内，全面实现棉花采摘的自动化和智能化依然任重道远。2011年王玲教授研发了一种智能采棉机器人

6、，不仅可以采摘棉花，而且可以迅速、准确的判断出籽棉的评级，在技术上是一个重大突破。据介绍，研究人员先使用CCD数码相机采集早、中、晚三期“苏棉12”1—7级籽棉的正面图像共计350幅，然后通过技术处理，把籽棉图像从复杂的背景中分割出来，利用反映籽棉白度、黄度和杂质含量的14个纹理特征以及反映棉瓣大小、结构的16个形状特征，再通过机器人机械臂关节的转动完成采摘。南京农业大学的王玲，姬长英综合分析了棉花采摘与分级技术的现状，指出农业机器人采摘棉花更适合我国国情。针对采摘机器人的非结构化工作环境和作业对象有生命等技术特点，分析了采摘机器人在自主导航、目标识别与定位和机器

7、人本体结构设计三方面的研究现状等采摘棉花的关键技术。东南大学韦皆顶等学者对国内外采棉技术的研究现状进行了综述，构建了机遇计算机视觉的智能型采摘机器人原型系统，分析了采棉机器人的应用价值，总结了所涉及的关键技术，包括机器人本体的优化设计，棉花的自动识别和分类，以及路径规划和运动控制技术并指出了目前应用采摘机器人主要问题及相应对策。南京工程学院的袁新芳，袁建宁，于滨。根据D-H坐标变换法建立了采棉机器人的空间坐标系及运动学方程。利用MATLAB7.0建立了求逆解的程序和仿真系统软件，仿真实例证明了逆运动学算法的正确性。厦门大学的罗家佳，胡国清按照一定的要求对一种柱面坐

8、标机器人进