苹果采摘拟人机械臂运动分析与工作空间仿真

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1、苹果采摘拟人机械臂运动分析与工作空间仿真摘要采摘作业是苹果园生产管理中一个极为关键的作业环节，对保证苹果的及吋采收和采后品质有非常重要的影响。课题的研宂在对国内外苹果采摘机械化作业研宂现状、存在问题和研宂热点进行分析的基础上，从机械仿生的角度，在构建拟人上肢苹果采摘机构运动模型的基础上，对苹果采摘拟人机械臂进行运动分析，并用实验数据进行工作空间仿真验证，为拟人上肢苹果采摘机械臂的研发提供理论依据。在对人体手臂的初步认识了解之后，对于仿人体手臂机械臂的设计中也采用七自由度机械忾。之后再根据人体各个关节的结构认识，在现有的机构模型巾选择该机械忾的各个关节的机构模型。最终定下來

2、的机械臂的关节A巾度数分配。同样采用人体的手臂关节自巾度分布，在肩关节设置3个自由度，肘关节设貫2个自由度，腕关节也同样设置2个自由度。总结人体上肢运动方式以及运动过程，参考各类有关关节机器人研究的籍后，拟采用研究关节机器人的普遍计算方法--D-H计算方法来完成该苹果采摘机械臂的运动分析。在已知各个自由度分布的情况下，采川D-H方法建立各个自由度上的坐标系，利用D-H算法建立各个坐标系的旋转矩阵。最终得到整个机械臂的正运动学方程。在得到正运动学方程之后，首先根裾査人体工程学库屮的人体上臂的各个关节的关节角的运动范围，以及正常成年男性的手臂的结构参数。在得到这些有关参数之后

3、，利用matlab数学软件编写程序，来完成机械臂末端的工作空间仿真。关键词：人体上肢；D-H算法；自由度；仿真；matlabApplepickingpersonificationmechanicalmovementanalysisandsimulationworkspaceAbstracPickingtheappleorchardinthemanagementofproductionassignmentisaveryimportantworklink,toensurethetimelycollectingandapplepostharvestqualityhavevery

4、importantinfluence.Topicresearchindomesticandabroadapplepickingmechanicalworkresearchsituation，theexistingproblemsandtheresearchfocusonthebasisoftheanalysisof，fromthepointofviewofmechanicalbionic，inconstructingthepersonificationupperlimbsapplepickingmechanismmotionmodel，onthebasisofapplep

5、ickingpersonificationmanipulatorsonmovementanalysis，andtheexperimentaldatasimulationvalidationworkspace，upperpickingapplesforpersonificationofmechanicalarmprovidesthetheorybasisforresearchanddevelopment.Inthearmtothehumanbodyafterpreliminaryunderstanding,tocopyhumanarmofmechanicalarmdesig

6、nalsoUSESfreedomsevenmechanicalarm.Thenaccordingtothestructureofthehumanbodyeachjointunderstanding,inexistinginstitutionsinthemodelselectionofmechanicalarmofeachjointmechanismmodel.Eventuallycomedownsurelyjointdegreeofmechanicalarmfreedistribution.Alsoadoptshumanarmjointdistributionoffree

7、dom，shoulderthreedegreesoffreedominsetting，setuptwoaxleselbow，wristjointalsosetuptwodegreesoffreedom.Summarizethehumanbodyupperlimbsofexerciseandthemovementprocess，referenceconcerningvariousjointrobotresearchbooks，isusedtostudytheuniversaljointrobotcalculationmethod