番茄采摘机械手与末端执行器的运动协调控制研究

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1、独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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结果由本人承担。学位论文作者签名：王凤五∞11年6月l‘日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文

2、。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密留。学位论文作者签名：毛凤il"2山11年6月I6日撇懈铺，；Ⅻlf年6月16oEl番茄采摘机械手与末端执行器的运动协调控制研究Researchonthemotioncontrolcoordinatelybetweenmanipulatorandendef

3、fectorfortomatoharvestingrobot姓2011年6月江苏大学硕士学位论文摘要果蔬采摘机器人要实现采摘果实的目标，首先要求构成机器人的各部分能够相互协调运动，其次由于采摘的最终动作是采摘下果实，而这一动作直接关系到果实能否采摘下来以及采摘时间等因素，因此研究采用何种高效的采摘方式与采摘模式非常重要。本课题以番茄为采摘对象，在自行构建采摘机器人系统的基础上，对番茄采摘的方式、角度以及控制策略等进行了研究，对于使番茄采摘机器人逐步走向实用化，具有十分重要的现实意义。取得的主要成果有：(1)完善采摘机器人协调运动控制系统。由于机械手和末端执行器的功能与接口

4、可以实现发送和接收信号，且由中间继电器的工作原理得知继电器可以在控制回路中传递中间信号，因此使用两个中问继电器完成硬件电路的搭建结合软件的编程，使机械手与末端执行器之间可以实现信息传递，二者之间能够实现协调运动，构建成了可协调运动的番茄采摘机器人系统。(2)优化采摘方式。进行了180。、320。扭断果梗，向下30。折断，向上30。、40。与50。折断果梗以及拉断果梗等一系列的试验，比较不同采摘方式下番茄果实离梗的成功率及所造成的负面影响。从试验结果比较分析得N-折断与扭断方式相比，折断方式较优；向上折断与向下折断相比，向上折断的方式较优；向上折断的三个不同角度相比，40。

5、的角度为最佳。由此得出较优的采摘方式为向上折断40。。探讨了番茄栽培方式对机器人采摘的影响，提出了可采用水培、单串栽培、V型结构等栽培方式以减少遮挡物，从而减少打断果梗等现象。(3)优化采摘控制策略。进行了机械手与末端执行器顺序运动和机械手与末端执行器交互运动两种采摘模式的试验，比较分析试验结果，第二种模式由于吸盘向后拉动果实的行程缩短，使吸盘可以吸住更多的果实，提高了吸持成功率进而提高了夹持成功率和折断成功率，较顺序采摘的模式要优。试验表明，采摘特性还与番茄植株和果实特性有关，总梗长较长成功率较高，果实越大重量越重所需要的采摘时间越短。此外，机械手不同关节的位姿对采摘试

6、验有一定的影响。关键词：采摘机器人，采摘方式，控制策略，优化番茄采摘机械手与末端执行器的运动协调控制研究Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTInordertopickfruits，itrequestsallpartsoftheharvestingrobotshouldbeabletomovecoordinatelyatfirst，andthen，pickupthefruits．Sothepickingmovementhasmucheffectonwhetherpickingsuccessfullyandharvestingtime．Differentwaytoharve

7、stithasdifferentefficiency．Soitisveryimportanttoresearchwhichkindofwayandcontrolstrategyisthebesttopickefficiently．Thispaperresearchedonthetomatopickingmethods；angleandcontrolstrategyonthebasisofthetomatoharvestingrobot．Thisresearchhasveryimportantsignificanceonthet