摘要
在果蔬生产与市场领域，果蔬采摘一直是一项极具挑战性的任务。人工采摘难以满足各市场对高效供应的迫切需求,这主要归因于果蔬采摘工作劳动密集程度高、耗时久。随着我国城镇化建设的快速推进，大量原本从事农业劳作的人员纷纷涌入城市寻求务工机会，这直接导致农业劳动力出现了显著的减少态势。在当下，农业生产正朝着规模化.多样化、精确化的方向稳步迈进，因此，开展智能化农业机器人的研发工作具有极为重要的意义。这不仅能够有效缓解农业劳动力短缺这一棘手问题,还能显著提升工作效率,降低生产成本。此外，它还能避免人员长时间在复杂气候条件以及农药、化肥环境中劳作，这对于保障人体健康有着不可忽视的重要现实意义。
本研究设计一种目标物为茄子的采摘机器人，整个机器人设置了6个自由度，满足空间任意点位的采摘要求。通过方案分析，选择驱动方式和机械臂形式后，开展整机的具体组件设计，包含了机械臂机架组件、行走组件、底座旋转组件、大组件、小臂组件、腕部组件和末端执行器组件的设计计算分析。之后，对机械臂的重要部位零件进行了静力学分析和有限元分析。
关键词:采摘机器人，6自由度机械臂，有限元分析，正逆运动学
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 农业机器人概述 2
1.3 农业采摘机器人国内外研究概况 3
1.3.1 农业采摘机器人国外研究概况 3
1.3.2 农业采摘机器人国内研究概况 5
1.4 本文的主要研究内容 7
1.5 本章小结 8
2 茄子采摘机器人总体结构方案设计 9
2.1 物理特性分析 9
2.2 总体方案确定 14
2.2.1 机械臂结构方案选型 14
2.2.2 驱动方式确定 14
2.2.3 工作原理与功能模块确定 16
2.2.4 自由度的设计与分配 17
2.2.5 设计基本参数 18
2.3 整机结构设计与分析 19
2.4 关键零部件结构设计 21
2.4.1 移动底盘的结构设计 21
2.4.2 旋转底座组件的结构设计 23
2.4.3 大臂组件的结构设计 24
2.4.4 小臂组件的结构设计 25
2.4.5 腕部组件的结构设计 26
2.4.6 末端执行器组件的结构设计 27
2.5 传动系统设计计算与选型分析 29
2.5.1 行走组件的传动系统设计计算与选型 29
2.5.2 旋转底座组件的传动系统设计计算与选型 31
2.5.3 大臂组件的传动系统设计计算与选型 33
2.5.4 小臂组件的传动系统设计计算与选型 34
2.5.5 腕部组件的传动系统设计计算与选型 36
2.6 关键零部件的校核 37
2.6.1 麦轮后轮驱动轴的校核 37
2.6.2 大臂回转驱动盘轴的校核 38
2.7 本章小结 38
3 茄子采摘机器人关键零部件有限元分析 39
3.1 有限元相关理论 39
3.2 关键零部件有限元分析 39
3.2.1 行走组件有限元分析 39
3.2.2 大臂组件有限元分析 44
3.3 末端执行器有限元分析 48
3.4 本章小结 51
4 六自由度茄子采摘机械臂的运动学仿真 52
4.1 六自由度采摘机械臂正运动学建模分析 52
4.2 逆运动学分析 57
4.3 本章小结 60
5 结论 61
参考文献 62
致谢 68
说明书
三维模型
CAD图纸
有限元仿真
