基于工业PC机的果树采摘机器人控制系统设计.pdf

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1、机械设计与制造第6期142MachineryDesign&Manufacture2010年6月鬻基于工业PC机的果树采摘机器人控制系统设计术：：李占坤赵德安姬伟张超(江苏大学电气信息与工程学院，镇江212013)一ControlsystemdesignoffruitpickingrobotbasedonPCsystemLIZhan—kun，ZHAODe—an，JIWei，ZHANGChao(SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUnive

2、rsity，Zhenjiang212013，China)：【摘要】针对果树采摘机器人控制系统，本设计中硬件平台采用KP-6420i型工控机和RS一232转i÷RS--422转换器的控制结构构成，这样的硬件系统具有模块化，成本低，易实现的特点。视觉系统采用÷VFw图像采集系统，它可以直接访问视频缓冲区，不需要生成中间文件，实时性高，可以满足果树采摘机；：器人对图像实时处理的速度要求。软件基于VisualC++6．0开发环境，通过串行通信实现对机械臂的运动：÷控制，最后通过实验验证了设计的合理性和有效性。

3、÷!关键词：采摘机器人；控制系统；工业Pc机，I串行通信i；【Abstract】／nthesystemofafruitpickingrobot，anembeddedcomputerKP一6240iandRS一232to；；RS-422converterwereusedtobuildthecontrolhardwareplatform．Thecharacteristicsofthiscontrol?●●isystemaremodular，low—costandeasytoachieve．eVFwimag

4、eacquisitionsystemisusedinvisuali；system，whichcandirectlyaccessthevideobufferandneedn’ttogenerateintermediateles，80ithasa；；goodcharacteristictomeettheimageprocessingspeedinreal-timecontrolofthefruitpickingrobot．Serial；icommunicationisusedinthissystemtoa

5、chievethemotioncontrolofmanipulatorbasedonVisualc++6．0i÷enviroment．Finally，theexperimentalresultvalidatedtherationalityandtheefectivenessofthedesign．÷Keywords：Harvestingrobot；Controlsystem；IndustryPC；Serialcommunication；中图分类号：TH12，TP242文献标识码：A1引言2果树采摘机器

6、人机械结构果树采摘机器人是集环境感知、动态决策和行为控制于一体果树采摘机器人主要包括两部分：两自由度的移动载体和五的综合系统。目前研究重点大多集中在视觉系统对果实目标的识自由度机械手。移动载体为履带式平台，加装了主控PC机、电源别和定位上，而对机器人机械本体和控制系统的研究较少Ⅲ。采摘箱、采摘辅助装置、多种传感器；五自由度机械手为自行设计制机器人控制系统多数采用封闭式控制结构，具体表现为：采用专造，由各自的关节驱动装置进行驱动。此开链连杆式关节型机器用计算机(如PUMA机器人使用PDP一11)作为上层

7、主控计算机；人，机械手固定在履带式行走机构上，采摘机器人机械臂为使用专用机器人语言(如VAL)作为离线编程工具；应用专用的PRRRP结构，作业时直接与果实相接触的末端操作器固连于机微处理器，并将控制算法固定在EPROM中12]。这样的系统缺乏开械臂上，机械结构，如图1所示。放性，不利于系统结构的维护和改进。而开放式机器人控制系统的主要思想是：使用基于非专用计算机平台的开发系统(比如末端执行器SUN或PC等)；使用标准操作系统(比如UNIX或Vxwork8)和标准控制语言(比如C或c++)；使用基于标准

8、总线结构的硬件，以便与各种外围设备和传感器接口连接；使用网络策略，使工作单柔f生带元控制器可以共享数据库，并支持远程操作。基于以上思想本研苹果筐究构建了基于工业Pc机的果树采摘机器人控制系统，根据果树三6履带小车采摘机器人机械结构特性，通过串行通信实现PC机与交流伺服驱动器的通信，控制机械臂使摄像机坐标系沿其各坐标轴运动实鲁竺现图像中心坐标向图像中目标果实的质心运动，然后驱动棱柱关±答节将末端执行器送到目标果实所在位置并进行抓取工作，从而解决了在采摘作业