果实采摘机器人运动控制系统设计毕业设计
采摘机器人控制系统设计研究
采摘机器人控制系统设计研究摘要：在不断深化创新教育的背景下，培养学生的创新实践能力迫在眉睫。
笔者利用高职教师现有的科研项目，通过项目化的专业实践与双创教育的有机结合，设计了一款多台采摘机器人的控制系统，并完成了控制系统的程序设计。
仿真结果表明，该控制系统可以实现集散控制系统（DCS）对多台采摘机器人的实时运动参数监测与精确控制，解决多台采摘机器人同时作业时相互干扰、效率低的问题，同时优化采摘端的传感器、PLC控制器、通信模块RS-485等硬件设计。
教改实践证明，项目化实践和双创教育的结合，既有利于培养学生的工程实践能力，又有利于提高学生的创新意识。
关键词：专业教育；双创教育；DCS；PLC；采摘机器人近年来，国家新一轮供给侧结构性改革的战略提出，其主要目的是以创新驱动发展，在此背景下，2017年2月，教育部提出“新工科”的概念，此举是为了提高高等教育中工科的创新能力。
新工科专业的内核是以新兴的产业为核心，将智能制造、人工智能等用于传统的工科专业改革。
同时，对于高职的工科专业来说，需要专业教育与双创教育融合培养，这样才能培养出实践能力更强、创新能力更强、具有国际竞争力的高端技能人才。
在此背景下，培养学生的创新实践能力迫在眉睫，以学生导师现有的研究方向为指引，提高学生自主创新的工程能力，在理论上设计一款基于集散控制系统（DCS）的采摘机器人，通过此项目的设计培养学生的专业创新工程能力。
1设计思路集散控制系统（DCS）在现代自动化控制系统中有着重要的地位，对于多控制对象有着良好的控制精度和效果。
此次控制的对象为果蔬采摘机器人，解决采摘机器人只能单体控制不能进行多个采摘机器人综合控制的问题。
多个采摘机器人在同时运作过程中易出现相互干扰的现象，导致多个采摘机器人协同作业效率低、对目标识别不精确等。
针对此种现象，采用集散控制系统（DCS）作为多个采摘机器人的控制核心，同时在外部加入PLC技术、传感器技术，对多个采摘机器人进行控制和运动参数监测，并保证控制系统与外部设备数据的传输，最终达到多个采摘机器人按控制要求同时动作的目的[1]。
毕业设计（论文）-果实采摘机械手的设计与仿真
and simulation analysis of the mechanism. According to the results of simulation and
1.3 国内研究成果及现状 .......................................................................................... 65
1.4 主要研究的内容 .................................................................................................. 65
果实采摘机械手的设计与仿真
摘要：果实采摘工作具有较强的复杂性和较低的自动化程度，目前国内水果的采
摘工作主要靠手工完成。21 世纪是农用机械化向智能自动化机械过渡的关键时期，
工业智能自动化对现代农业发展规模化、多样化和精确化十分重要。本文针对小
型柑橘进行采摘机械手的设计，实现果实的全程自动化采摘。
本文通过对果实采摘机械手的采摘环境和采摘特点进行分析，提出一种六自由
manipulator, and puts forwards to a six-degree-of- freedom small citrus picking series
manipulator. Through the design of three kinds of end executor mechanical structure,
毕业设计(论文)-苹果采摘机的设计(全套图纸)
届毕业设计苹果采摘机的设计学生姓名：学号：所属专业：学院：班级：指导老师：日期：机械电气化工程学院制前言苹果原产欧洲中部、东南部，中亚西亚以及中国新疆。
苹果（Apple），是常见的水果之一。
苹果树属于蔷薇科，落叶乔木，叶椭圆形，有锯齿。
其果实球形，味甜，口感爽脆，且富含丰富的营养，是世界四大水果之冠。
苹果通常为红色，不过也有黄色和绿色。
苹果是一种低热量食物，每100克只产生60千卡热量。
苹果中营养成份可溶性大，易被人体吸收，故有“活水”之称，其有利于溶解硫元素，使皮肤润滑柔嫩。
中国是世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量均占世界总量的40%以上，在世界苹果产业中占有重要地位。
苹果消费市场主要为鲜果和加工制品,鲜食的比例高达90%,加工制品仅占10%左右。
为保证苹果的品质,适时采摘是我国苹果产业的重中之重。
采摘工作量繁重与劳动力的缺乏使得适时采摘变得越来越困难。
全套图纸加153893706目录1引言-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.1题来源及研究的目的和意义 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.2本课题国内外研究现状--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.3本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路 --------------------------------------------------------------------------- - 4 -1.4完成本课题需要的工作条件及解决的办法 ------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -1.5 方案及进度计划------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -2.机械的总体设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -2.1苹果采摘机工作流程 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 6 -2.2机械手臂设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 8 -3.苹果采摘机械动力控制机构的设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.1输送机构传动方式 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.2V带传动的失效形式及设计准则-------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.3V带传动设计步骤和传动参数选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.4齿轮箱齿轮结构----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 13 -4. 苹果采摘机械行走机构的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------- - 17 -4.1行走机构 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.苹果采摘机输送装置的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.1带式输送机 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.2 装筐输送机构 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -6.部位仿真模拟分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 19 - 总结 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
毕业设计（论文）-多臂采摘机器人的初步设计采摘手的设计（全套图纸）
多臂采摘机器人的初步设计——采摘手的设计1.绪论1.1研究内容及意义果蔬采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。
但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少,单靠人工劳作已经不能满足现有的需要。
随着计算机图像处理技术和各种智能控制理论的发展,使采用机器人采摘果蔬成为可能。
果蔬采摘机器人是一类针对水果和蔬菜, 可以通过编程来完成采摘等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统, 是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学, 需要涉及机械结构、视觉图像处理、机器人运动学动力学、传感器技术、控制技术以及计算信息处理等多方面学科领域知识。
采摘机器人将在解决劳动力不足、降低工人劳动强度、提高工人劳动舒适性、减轻农业化肥和农药对人体的危害、提高采摘果蔬的质量、降低采摘成本、提高劳动生产率、保证果蔬的适时采收、提高产品的国际竞争力等方面具有很大潜力。
国际上, 一些以日本和美国为代表的发达国家,已经从20世纪80年代开始研究采摘机器人,并取得了一些成果。
而我国在该领域中的研究还处于起步阶段,因此我们必须加快对采摘机器人的研究脚步以早日赶超国际水平,使其为我国农业的生产和发展做出重大贡献。
全套图纸，加1538937061.2研究现状果蔬采摘机器人的研究开始于20 世纪60 年代的美国( 1968 年)，采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式。
其缺点是果实易损、效率不高，特别是无法进行选择性的收获，在采摘柔软、新鲜的果蔬方面还存在很大的局限性。
但在此后，随着电子技术和计算机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，采摘机器人的研究和开发技术得到了快速的发展。
1.2.1国外研究现状在日本、美国等发达国家，农业人口较少。
随着农业生产向规模化、多样化、精确化的方向迈进，劳动力不足的现象越来越明显。
多足行走自动摘果机器人的设计
多足行走自动摘果机器人的设计摘要：鉴于菠萝的生长特性和地形环境，以及考虑到人工采摘的安全性与效率，设计了一个可控制其行走和采摘的多足机器人，该机构操作简单，安全性高，采摘效率快。
工作时，采摘员控制机器人对菠萝柄进行剪断，从而顺利采摘菠萝。
所以要对该多足行走自动摘果机器人进行总体设计，运用软件对机械臂及其他机械结构进行了虚拟建模，并对关键部件进行了校核，验证了关键零部件的结构设计的合理性。
此设计能够有效地解决大部分果农采摘菠萝时的难题，促进了菠萝产业的发展。
关键词：菠萝；采摘；机器人；多足；机械臂0 引言菠萝，又称凤梨，为著名热带水果，为多年生水果，乃我国四大名果之一。
菠萝果实品质优良，营养丰富，含有大量的果糖，葡萄糖，维生素B、C，磷，柠檬酸和蛋白酶等物质，能分解蛋白质、帮助消化，有一定的利尿作用，对肾炎和高血压者有益，对支气管炎也有辅助疗效。
菠萝有极好的经济价值，菠萝叶中含有一种优质的叶脉纤维―――菠萝麻，是优质的纺织原料，具有很高的经济价值。
1 菠萝采摘的现状分析菠萝植株的叶片呈螺旋形排列，簇生于莲上，菠萝成熟时，叶片变为革质，呈剑状，有些菠萝品种的叶片边缘还会长出剌来，易扎伤人的手。
目前，绝大多数菠萝的采摘是人工进行的，每到菠萝的成熟期，采摘菠萝的劳动强度大大加大，这是菠萝产业发展的重大难题。
随着科学技术的快速发展，，机械化产业的发展日新月异，所以实现水果产业的机械化迫不及待且有着重大的意义。
水果的收获是水果生产的重要部分，但是每到采摘时期，艰辛的采摘工作，过低的采摘效率，造成果实由于过于成熟而无法适时收获，这让果农们吃尽了苦头。
菠萝的?收就是一个很典型的实例。
为促进水果的发展，对水果采摘机械化自动化的研宄显得格外重要。
2 总体结构及工作流程设计2.1 多足行走自动摘果机器人总体结构设计该摘果机器人由多足行走装置、机械臂、齿轮摘果剪刀、wifi视频远程遥控装置及中央控制计算机组成。
2.2 系统工作流程1）手机打开wifi连接该机器人发出的wifi信号，打开软件获取机器人摘果机械臂上的摄像头传送来的视频和遥控按钮页面。
果园采摘机器人课程设计
果园采摘机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解果园采摘机器人基本的结构和工作原理；2. 学生能够掌握机器人编程中的基础命令和操作流程；3. 学生能够描述果园采摘机器人在现代农业中的应用及其优势。
技能目标：1. 学生能够通过小组合作，设计并实施一个简单的采摘机器人程序；2. 学生能够运用所学的编程知识对采摘机器人进行基本的控制；3. 学生能够通过实际操作，分析并解决采摘过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对现代农业科技的兴趣，激发他们学习科学技术的热情；2. 培养学生团队协作精神，增强沟通与表达能力；3. 培养学生关注农业发展，认识到科技对提高农业生产力的作用，增强社会责任感。
本课程针对学生年级特点，结合课本内容，注重实践操作和团队合作，旨在提高学生对现代农业科技的认识，培养创新意识和实际操作能力。
通过具体的学习成果分解，使学生能够在实践中掌握知识，提高技能，培养正确的情感态度价值观。
二、教学内容本章节教学内容主要包括果园采摘机器人的基础知识、编程操作以及实际应用。
1. 基础知识：- 机器人的定义、分类及其在农业领域的应用；- 果园采摘机器人的结构组成、工作原理；- 机器人传感器及其作用。
2. 编程操作：- 编程软件的安装与使用；- 基础编程命令和语法；- 机器人控制程序的设计与调试。
3. 实际应用：- 果园采摘机器人的操作方法；- 采摘过程中的问题分析与解决；- 机器人采摘与人工采摘的对比分析。
教学内容依据课本章节进行安排，结合课程目标，确保教学内容科学性和系统性。
在教学过程中，教师将引导学生学习基础知识，通过实例分析掌握编程操作，并在实践中体验果园采摘机器人的实际应用。
教学内容将分阶段进行，逐步提高学生理解和运用知识的能力。
三、教学方法本章节将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果：1. 讲授法：- 教师通过生动的语言和形象的表达，讲解果园采摘机器人的基础知识，使学生系统了解课程内容；- 结合课本内容，通过多媒体课件展示果园采摘机器人的结构、原理和应用，增强学生的直观感受。
水果采摘器结构设计-毕业论文
毕业设计（论文）题目：水果采摘器结构设计摘要本论文主要对一种水果采摘器进行了初步的设计。
这个装置主要有以下几部分组成。
包括机械手装置、升降装置、控制系统、以及驱动系统等部分，在搜集整合了大量资料后，确定以添加了保护装置的机械手装置以及实现整个水果采摘器自动化为创新亮点的水果采摘器，首先对各主要零件进行结构和参数设计、工作原理的分析、力学和运动学的分析以及误差的分析等，然后把设计好的机械手部分与已经选择好的升降装置、控制系统和驱动装置以及连接装置的三维零件图完成装配，所完成的装配图就是水果采摘器的基本模型，最后利用力学软件对水果采摘器装置进行力学分析和通过市场调查完成经济性分析，经过分析得出本次设计合理有效。
关键词：水果采摘器，机械手，自动化AbstractThis paper mainly designs a fruit picker. This device mainly consists of the following parts. It includes manipulator device, lifting device, control system and driving system. After collecting and integrating a large amount of data, it is determined that the fruit picker with added protective device and automation of the whole fruit picker are the innovation highlights. Firstly, the main parts are divided into structure and parameter design, working principle analysis, mechanics and kinematics. Analysis and error analysis, and then the designed part of the manipulator is assembled with the three-dimensional part drawings of the selected lifting device, control system, drive device and connection device. The completed assembly drawings are the basic model of fruit harvester. Finally, the mechanical analysis of fruit harvester device is carried out by mechanical software and the economic analysis is completed by market investigation. After analysis, the design is reasonable and effective.Key words:Fruit picker, manipulator, automation第4 页目录前言 (1)1、绪论 (2)1.1研究的目的和意义 (2)1.1.1研究目的 (2)1.1.2研究意义 (2)1.2国内外研究状况 (2)1.2.1国外研究状况 (2)1.2.2 国内研究状况 (2) (3)2、水果采摘器的方案设计 (4)2.1水果采摘器关键技术问题以及解决方案 (4)2.1.1关键技术问题 (4)2.1.2解决方案 (4)2.2水果采摘器方案设计 (4)2.2.1两种方案的比较 (4)2.2.2总体设计方案的选取和水果采摘器组成部分 (6)3、水果采摘器主要结构零部件设计 (8)3.1仿生机械手的原理分析 (8)3.1.1采摘方式的选择： (8)3.1.2分离方式的选择 (10)3.2仿生机械手的总体设计 (11)图3.4机械手结构图 (11)3.3仿生机械手手指的设计 (11)3.3.1手指材料的选择 (11)3.3.2手指的结构设计 (12)3.4升降系统的设计 (14)3.4.1升降台设计背景 (14)3.4.2升降平台整体方案与布局 (14)3.4.3升降平台结构设计 (15)3.5控制系统、驱动系统、连接装置的选择 (16)3.5.1控制系统的选择 (16)3.5.2视觉识别系统部分 (17)3.5.3传感系统部分 (18)3.5.4控制中心部分 (19)3.6水果采摘机器行走系统的确定 (20)3.6.1驱动方式的选择 (20)3.6.2行走方式的选择 (20)4、水果采摘器的受力分析和经济分析 (20)4.1水果采摘器受力分析 (20)4.1.1手指的工作原理、受力分析相关计算 (20)4.2水果采摘器的经济性分析 (26)4.2.1关于水果采摘器市场现状的分析 (26)4.2.2市场调查及分析 (26)5、水果采摘器建模 (27)5.1重要零件的虚拟设计装配 (27)5.1.1建模的一般步骤 (27)5.1.2水果采摘器主要手指零件的建模 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第4 页前言中国农村中有非常多的小规模的果园,这些果园中的大多数采用的采摘方式为人工采摘,这样不仅效率低下而且比较危险,因此设计一种优良的水果采摘器具有重大意义。
采摘机器人运动控制系统的设计与实现
采摘机器人运动控制系统的设计与实现关键词：采摘机器人；电机驱动；避障1 引言随着电子技术和计算机技术的发展，智能机器人已在许多领域得到日益广泛的应用。
在农业生产中，由于作业对象的复杂、多样，以及当前我国正面临人口老年化的趋势[1]，使得新型农业机械——农业机器人的开发具有巨大经济效益和广阔的市场前景，符合社会发展的需求[2]。
采摘机器人是针对水果和蔬菜，可以通过编程来完成这些作物的采摘、转运、打包等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学[3]。
采摘机器人是基于人工采摘果实作业中耗时、费力等因素而应运而生的智能农业装备[4]。
运动控制系统作为采摘机器人控制系统中不可或缺的部分为机器人实现连续、稳定的采摘工作提供了必要的保证。
2 采摘机器人整体机械结构的分析通常采摘机器人的结构是由机械手臂、末端执行机构、运动行走机构、视觉识别装置、控制模块、能源组块组成。
图1是采摘机器人的整体结构示意图。
图中采摘机器人为四轮式的采摘机器人，其由机械手臂、末端执行机构、运动行走机构、视觉识别装置、控制模块、电源模块组成。
采用5个电机控制，使机器人能够多自由度工作。
3 运动控制系统的总框图鉴于采摘机器人的本职工作是顺利完成采摘工作，运动控制系统处于辅助的地位而并不需要像抢险救灾机器人等机器人精于路况处理的智能机器人那样处理复杂的实时环境问题。
同时为了提高运动系统的稳定性能，避免设备的不必要的效率消耗以及降低投入成本和达到灵活的避险要求。
设计的运动控制系统的总框图如图2所示。
4 运动控制系统硬件设计4.1 主控器模块设计根据设计要求，控制器主要用于各种信号的处理、控制算法实现、底盘电动机的控制和声光报警等，控制器选择ATMEL公司生产的AT89C52单片机作为系统控制器。
4.2 电机控制模块电路设计本设计中电机的控制方式是PWM波控制方式。
全自动摘果机的设计与创新设计
摘要摘果机技术毫无疑问是未来的战略性高技术，充满机遇和挑战。
目前，国际上摘果机市场大概有80亿至100亿，其中工业摘果机占的比重最大。
2025年，整个摘果机市场将达到500亿，服务摘果机从原来的300多万台增加到1200多万台，特种摘果机（如：农业摘果机、排爆摘果机、医疗摘果机等）的呼声也越来越高。
另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与摘果机的研制。
本课题来源农业相关摘果机——摘果机。
随着摘果机技术的发展国内外开始探索相关技及先进成果应用在农业领域，其中果实采摘收割摘果机是农业领域中相对大的比重，相关摘果机随着技术进步及相关经验的成熟会为人们解放劳动力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。
本文运用大学所学知识，设计了一款轮式摘果机，本摘果机通过轮式底部结构可自由行进并用5轴式机械臂结构可有效采摘果树上的苹果。
为进一步探索苹果采摘相关摘果机的研发提供了相关经验及依据，并对进一步论证相关技术有了实验的摘果机。
关键字：摘果机、农业，苹果采摘，轮式摘果机IRobotics is undoubtedly a strategic high-tech future, full of opportunities and challenges. Currently, the international market, there are about robot 8 to 10 billion, which accounts for the largest proportion of industrial robots. 2025, the entire robot market will reach 50 billion, the service robot from the original more than 300 million units to 12 million units,Special robot (eg: agricultural robots, EOD robots, medical robots, etc.) are increasingly vocal. In addition, Microsoft and other IT companies, Toyota, Mercedes-Benz and other car companies, and even furniture, sanitary ware enterprises have involved in the development of the robot.The sources of agriculture-related topics robot - apple picking robots. With the development of robot technology at home and abroad began to explore the application of relevant technologies and advanced achievements in the field of agriculture, where the fruit harvest picking robot is agriculture relatively large proportion of the relevant robot as technology advances and experience of mature people will liberate labor force improve work efficiency and so have immeasurable prospects.In this paper, the university is knowledge, designed a wheeled robot apple picking, apple picking this wheeled robots can travel freely and bottom structure with a 5-axis robot arm structure can effectively picking apples fruit trees. To further explore the development of apple picking robot provides relevant and in accordance with relevant experience, and further related technology demonstration experiments with robots.Key words: Robot,Agriculture,Apple picking ,Wheeled robot摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1课题的来源与研究的目的和意义 (1)1.2摘果机的用途 (2)1.3采摘果机的特点 (2)1.4本课题研究的内容 (3)1.5 UG设计基础 (4)2 摘果机的创新设计 (6)2.1摘果机的总体方案图 (8)2.2摘果机的工作原理 (10)3 摘果机部分零部件选型及校核 (12)2.3.1部分电机计算 (14)2.3.2联轴器的选型 (16)2.3.3轴承的选型计算 (18)4 摘果机的三维建模 (19)4.1总体结构三维建模 (20)4.2底部轮式车三维建模 (20)4.3电动气缸的三维建模 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1引言1.1课题的来源与研究的目的和意义摘果机与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业，是拟建的江苏省（常州）工业技术研究院的服务的产业核心和研发的产业立足点。
采摘机械手的PLC控制设计
采摘机械手的PLC控制设计王海旭(四川信息职业技术学院，四川广元628000)摘要：为了提高农忙时的自动采摘智能化水平,我们将PLC控制系统用于农业收获季节的采摘作业,通过定位驱动、数据采集以及防止因为力度过大让果实破损而设计的智能传感检测系统。
实验结果表明:通过项目设计的机械手智能检测与力度调节系统，可以有效地避免果实的破损和提高采集过程的效率，实现多样化的水果采摘工作并有良好的可移植性。
关键词：农业机械手；PLC自动化系统；传感器；自0引言现代农业工程的智能化程度不断提高，为了避免人力的辛劳和工作效率的低下,农业的化和智能化水平正在不断提升。
在果实领域，随着现代果的集中化程大，其面大，传统的不能适应需求，我们提出PLC控制的智能机械系统。
在机械的发展过程中，最初是将工业级机械到对果实的采摘，但这也出现了一些问题。
比如，工业用机械手一般抓取物件的硬度较大，机械手抓取过程中对物的破损是不高的，但是用在农业对果实的出现果实偏软，如不定措施经常较软的果实破损，所必要研究可农业果实的机械备。
将通过PLC编程的简易性、对的适应性和可靠的工作性为控制基础，考虑到的机械果实的破损率，提出通过在机械手上加装压感数据采集系统，进效地提高动机拉缸故障的措施等方面对本课题进行了研究(综上所述，有必要调查形成的具体原因，实行科学管理，正确使用发动机,并遵循适当的工作步，最大程地避免发动机的发生，必效的预防措施，以确保可以持续使用车辆。
参考文献：[1]喻文军，沈剑军，陈登，黄仁茂.一种发动机拉缸问题技术分析与改进*+内燃机与配件,2020(22):58-59.[2]李纯录，张伟光，孙翔兰，吴长兹.发动机拉缸、抱瓦常见了果实采集的成功率并降低破损率。
1基于PLC的系统设计采摘机器人的PLC可编程逻辑控制器作为主元,PLC通过接收来自数据采集卡的数字量输号，通过内部算法输出到伺服驱动器，进而驱动伺机，带动机械动到指定进行夹取果实的动作，在机械手夹取的过程中，我们在机械手上了不少的传感网络，通过感器组机械手进行位置判断并在夹取过程中进行压力判断，当夹莓此类的软性水果时，我们可过机设置对应阈值,让机械到足够压力时调整电机力度,使之既可以夹莓又不会夹坏导致破损。
毕业设计采摘机械手
设计一个采摘机械手作为毕业设计是一个有趣和有挑战的项目。
以下是一个简要的设计方案：
1. 目标与需求分析：
-目标：设计一个能够自动采摘果实的机械手，提高采摘效率和减轻劳动强度。
-需求：机械手应具备准确的定位能力、稳定的抓取力度，并适应不同类型的果实。
2. 机械结构设计：
-手臂结构：选择合适的关节设计，使机械手具备较大的工作范围和灵活性。
-抓取器设计：根据果实的形状和大小，设计合适的抓取器，如夹爪、吸盘或夹子等，以确保稳定和安全地抓取果实。
3. 控制系统设计：
-定位系统：使用视觉传感器或激光测距仪等装置，实时识别果实的位置和姿态，并将数据传输给控制系统。
-运动控制：根据定位系统提供的数据，通过电动驱动或气动驱动等方式，控制机械手的运动，实现精确定位和抓取。
4. 自动化控制设计：
-控制算法：设计合适的算法，用于判断果实的成熟度、确定最佳采摘时机，并控制机械手的动作。
-用户界面：设计一个友好的用户界面，方便操作员监控和调整机械手的工作参数。
5. 安全性与可靠性设计：
-安全保护：考虑在机械手上安装传感器，如碰撞传感器或力传感器，以避免对果实和操作人员造成损害。
-可靠性测试：进行系统测试和验证，确保机械手在连续工作中的稳定性和可靠性。
6. 性能评估与改进：
-进行实地测试和评估机械手的采摘效率、准确性和稳定性。
-根据实际使用情况，收集反馈意见并进行改进，优化机械手的设计和性能。
以上是一个初步的设计方案，具体实施过程中需要根据自身的条件和资源对细节进行调整和完善。
另外，为确保设计的可行性和安全性，建议与导师和相关专业人士进行深入讨论和指导。
水果采摘机毕业设计
水果采摘机毕业设计一、选题背景随着现代社会的快速发展，人们对于生活品质的要求也越来越高。
在饮食方面，健康、营养、美味是大家所追求的目标。
水果作为一种重要的营养食品，深受广大消费者的喜爱。
然而，在现实生活中，水果采摘仍然是一项人工劳动，不仅效率低下，而且劳动强度大。
因此，设计一款水果采摘机成为了一个非常有意义和具有挑战性的课题。
二、设计目标1. 提高采摘效率：通过自动化技术和机械化手段提高采摘效率，减轻农民工作负担。
2. 保证采摘质量：通过科学合理的设计和优良的制造工艺保证采摘质量，避免损坏水果。
3. 降低成本：通过合理优化设计和选材降低制造成本，使得产品更具竞争力。
三、设计思路1. 机械结构方案：在机械结构上采用双臂式伸缩式结构，并配备多向运动机构，实现水平和垂直方向的自由移动，以适应不同高度和角度的水果采摘。
2. 传动方案：采用电动机驱动方式，实现机械结构的运动。
3. 控制系统方案：通过单片机控制系统实现对水果采摘机的控制，使得机器可以自主完成采摘任务。
4. 安全保护方案：在设计过程中，考虑到安全问题，设置多种安全保护装置，如限位开关、过载保护等。
四、设计流程1. 研究市场需求：了解市场上已有的水果采摘机产品，并分析其优缺点。
同时调研农民对于水果采摘机需求的真实情况。
2. 设计方案确定：根据市场需求和技术可行性分析确定最终设计方案，并进行详细设计。
3. 制造样品：根据设计图纸制造样品，并进行测试和调试。
在测试过程中发现问题及时解决，并进行改进优化。
4. 生产量产：在样品测试完成后，进行生产量产，并进行质量检验。
同时为客户提供售后服务和技术支持。
五、预期效果1. 提高采摘效率：相比传统人工采摘，水果采摘机可以大幅提高采摘效率，减少人力成本。
2. 提高采摘质量：机器可以自主完成采摘任务，避免了人为因素对于水果的损坏。
3. 降低成本：优化设计和选材可以降低制造成本，使得产品更具竞争力。
4. 推广应用：设计的水果采摘机不仅适用于水果采摘，也可以应用于其他农业领域。
种果蔬采摘竞赛机器人的设计
种果蔬采摘竞赛机器人的设计随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人在农业领域的应用也越来越广泛，尤其是在果蔬采摘方面，机器人的应用可以极大地提高采摘效率、减少人力成本并减少采摘过程中的浪费和损失。
因此，设计一款种果蔬采摘竞赛机器人是十分有意义的。
一、机器人的基本构造果蔬采摘竞赛机器人的基本思路就是使用机械臂进行采摘。
其机器人构造如下：1.底盘：底盘采用四轮驱动的方式，可以进行前进、后退、左右移动和转向等动作。
同时，底盘上还需配备一些传感器，如磁力传感器、红外线传感器等，以帮助机器人确定自身的位置和采摘的水果蔬菜的位置和类型。
2.机械臂：机械臂是机器人最重要的部分之一，同时也是实现果蔬采摘的基础。
机械臂需要能够伸长、收缩、旋转，以便机器人能够轻松地抓取、切割或摘取水果蔬菜。
此外，机械臂上也需要安装视觉传感器，以便机器人能够准确地定位、识别和选择要采摘的水果蔬菜。
3.控制系统：机器人的控制系统需要具备多项功能：能够实时接收传感器信息、识别对象、计算运动路径和对机器人进行控制等。
4.电源：机器人的电源需要具备稳定、可靠的性能，以保证机器人能够持续工作。
二、设备的工作流程机器人的工作流程通常包括以下几个步骤：1.定位：通过传感器，机器人可以定位自身的位置以及需要采摘的水果蔬菜的位置。
2.识别：通过视觉传感器，机器人可以识别不同类型的水果蔬菜，以便在采摘时进行正确的操作。
3.选择：根据各种因素，如熟悉程度、健康程度、大小和质量等，机器人可以选择要采摘的水果蔬菜。
4.采摘：根据选择的水果蔬菜，机器人可以通过机械臂进行相应的操作，如剪枝、夹住、抓取等。
5.储存：机器人将采摘下来的水果蔬菜存放在专门的容器中，以便日后加工或销售。
三、机器人的设计特点1.精度高：机器人能够通过不同的传感器和视觉传感器确定水果蔬菜的位置、形状和大小，从而使机械臂的操作准确无误。
2.效率高：机器人能够在短时间内采摘大量的水果蔬菜，并且操作速度快，不需要休息，可以一直工作。
毕业答辩-柑橘采摘机器人结构设计
二、综合分析直角坐标机械臂、圆柱坐标机械臂、关节型机械臂的三个方案，关节型机械臂动作较为灵活、工作 空间大并且具有拟人的结构，可以在复杂的环境下工作，满足柑橘采摘的工作环境要求。因此选取方案三关节型机 械臂作为最终方案。
直角坐标机械臂
圆柱坐标机械臂
关节型机械臂
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[13] Liesbet van Herck,Polina Kurtser,Lieve Wittemans,Yael Edan. Crop design for improved robotic harvesting: A case study of sweet pepper harvesting[J].
现在，随着农业的发展，机械化的应用范围也日益扩大，从播种到收割，再到进一步的加工，机械化程度都在增 加。在农业生产发展的全过程中，由于多种外部条件的制约，如国内部分山区，由于缺乏高机械化的机械设备，很 难在短时间内实现机械化，所以只能采取手工操作；另外，由于我国的贫富差距，造成了机械化发展的资源分配不 均衡，有些地方的农机具比较好，有些地方没有足够的资金，没有足够的设备，就得靠人力。根据统计，中国的电 力和辅助设备的比重是2:3，远远低于发达国家，而且农用设备的利用率也很低。
3
一台完整的柑橘采集机器人，主要包括两大块，一块是采集柑橘的采 集臂，一块是承载着采收部件的步行机械。两大组成部分均由五个小部分 构成，各个部分的功能如下： 机械部分 其中，机械部件是支撑整个系统的机械结构，其机械结构的好坏，直
接影响着柑橘采收机器人的运动与控制。 动力驱动部分 为整个系统的控制和执行提供能源动力。 控制部分 通过对柑橘果实的采集和各传感器的反馈信息进行分析和处理，从而
三、目前国内外的柑橘采收机器人主要采用的是轮式和履带式两种步行模式。轮式的步行模式分为三轮和四轮，运 行平稳，易于控制，但与地面摩擦小，容易打滑，不稳定，在果园里行走时容易发生颠簸。履带式行走是将履带绕在 轮子上，将轮子与地面分离，增加摩擦，通过能力强，附着能力强，能够在狭窄的空间内原地转向，对路面环境的适 应性强，能够在崎岖不平的路面上行驶根据行走机构的任务要求，画出行走机构的结构框图。
水果抓取机械手控制系统设计
水果抓取机械手控制系统设计。
摘要水果抓取机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将水果迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置，因此本文采用PLC可编程控制器作为水果抓取机械手的控制系统，气压驱动作为驱动机构，根据机械手的动作流程和输入输出要求来选PLC的型号并确定I/O接口，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手完成最后的装夹任务。
关键词机械手可编程控制器水果抓取手PLC 控制设计ABSTRACTThe fruit captures the manipulator control system's design requirements is under control system's instruction, can the fruit rapid, nimble, accurate, work reliably and ship to assigns the position, therefore this article uses the PLC programmable controller to capture manipulator's control system as the fruit, the gas drive takes the driving mechanism, chooses PLC according to manipulator's movement flow and the input output request the model and the determination I/O connection, finally carries on the procedure the edition and the debugging, thus causes the manipulator to complete the final attire to clamp the duty.Keyword: Manipulator Programmable controller Fruit capture PLC Control design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录...................................................................................................................................... I II 前言.............................................................................................................................................. I V 1 机械手的介绍 (1)1.1 机械手的概述 (1)1.2 机械手的工作过程 (2)1.3 机械手的工作方式 (3)1.4气动机械手 (3)1.5 机械手的工作原理 (5)2 抓取水果机械手控制系统的工作任务 (8)2.1 确定所需要的的用户I/O设备及I/O点数 (8)2.2选择PLC (10)3 水果抓取机械手控制系统程序的设计 (13)3.1 总体结构 (13)3.2 手动操作程序 (14)3.3 自动操作程序 (15)3.4程序的下载、安装和调试 (19)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录Ⅰ (24)前言自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，机器人技术不再局限于传统的工业和制造业，已被应用于众多领域。
果实采摘机器人运动控制系统设计毕业设计
学校代码：11059学号：**********Hefei University毕业设计（论文）BACH ELOR DISSERTATI ON论文题目：番茄采摘机器人运动控制系统的设计与实现学位类别：工学学士年级专业（班级）：作者姓名：导师姓名：完成时间：番茄采摘机器人运动控制系统的设计与实现中文摘要本文从机器人机械结构入手，对番茄采摘机器入的运动控制系统进行了研究。
首先，参照国内外的采摘机器人的研究现状，分析了番茄采摘机器人机械结构并完成运动控制系统的机械结构设计。
其次，对运动控制系统进行了分析和设计。
运动控制系统的分析与设计部分立足于采摘机器人的工作环境，并结合采摘机器人自身运动方面的需求和其它机械部分的需求来设计。
主要包括：电源模块、电机控制模块、电机驱动模块、显示模块等。
第三，对采摘机器人的传感器部分进行了分析并对运动控制系统的避障部分进行了设计。
采摘机器人的传感器选择依据的是番茄采摘机器人的工作环境以及目前市场上所具有的几种常见传感器的性能、价格和能完成的功能进行比较选择，最终设计出避障系统。
最后，通过仿真验证了运动控制系统设计的准确性，实现了避障功能。
关键词：机械结构；避障；传感器；运动控制Tomato Harvesting Robot Motion Control System DesignAnd ImplementationABSTRACTThis paper starts from the mechanical structure of robot to analyse and design the motion control system of Tomato Picking Robot .Firstly, with reference to the new research of the domestic and foreign picking robot, it analyses the tomato picking robot mechanical structure and design mechanical structure of the motion control system .Secondly, analysis and designs the motion control system. It is also based on the picking robot working environment, and combined the damand of picking robot self motion and the coordination of other mechanical to design. Mainly it comprises a power supply module, motor control module and display module and so on.Thirdly, The sensor of the picking robot is analyzed and designing the obstacle avoidance of the motion control system , mainly including: the selection of sensor, obstacle avoidance module, alarm module designing. Picking robot sensor selection is based on the tomato picking robot working environment as well as the current market, which has several common sensor performance, price and can complete the function chosen for comparison. At last, it designs the obstacle avoidance system.Finally, the accuracy of the motion control system in this design is verified correctly by simulation. The obstacle avoidance function can realizing in the simulation .KEY WORD: mechanical structure; obstacle avoidance; sensors; motion control毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
苹果采摘机械设计 (1)
毕业设计（论文）苹果采摘机械设计Design of apple picking machine学生姓名彭靖文学生专业机械电子工程3班学生年级14级指导教师李永阳广东科技学院教务处制目录摘要 (2)Abstract (3)1绪论 (5)1.1课题研究背景及来源 (5)1.2 国内外研究进展 (6)1.2.1 国外研究进展 (7)1.2.2 国内研究进展 (11)1.3 研究内容及意义 (13)2机构的总体方案设计 (15)2.1 机构工作的基本原理 (15)3机构的机械结构设计 (18)3.1 机构的剪夹器传动类型选择 (18)3.2 机构的剪夹器设计 (18)3.2.1剪夹器工作过程分析 (18)3.2.2剪夹器原理设计 (19)3.2.3曲柄摇杆的设计 (20)3.2,4原位置返回设计 (21)3.3 机构的手机连接无线摄像头 (23)3.4机构的电机选择 (25)3.4.1负载电机选型 (25)3.5 机构的开关设计 (26)4结论和展望 (28)4.1结论 (28)4.2主要创新点 (28)参考文献 (29)致谢 (30)摘要鲜果和加工制品是苹果消费市场的主要产品，鲜果的比例目前高达百分之九十，而加工制品仅仅占百分之十左右，为了保证苹果的品质，我国就苹果产业来说目前的重中之重是适时采摘。
采摘工作的日益繁重与劳动力的极度缺乏使得适时采摘现在变得越来越难，而现在苹果采摘是苹果生产中耗时费力的环节之一，需投入非常多的劳动力，我国农业目前无论是机械化还是智能化水平都较低，所以就目前而言，研制一款简单经济的、可以提高采摘效率的机构就显得尤为重要，是具有很重要的战略意义的。
本课题旨在设计一款简单、方便、经济的苹果采摘机构，主要研究的内容包括以下几个方面：（1）首先运用人机工程学的所学内容来设计适合成年人使用机构的尺寸以及机构零部件的选型。
（2）本设计运用了步进电机实现半自动化的控制升降以及控制采摘的工作，涉及材料力学以及机械原理的所学内容，后续会有验证。
水果采摘机器人运动规划
效率等方面具有一定的优势，具有较高的实用性和市场竞争力。
03
讨论
虽然该水果采摘机器人在实验中取得了较好的效果，但仍然存在一些问
题需要进一步研究和改进，如如何更好地适应各种地形和环境、如何提
高机器人的自主导航和避障能力等。
06
结论与展望
研究成果总结
已实现机器人自主导航和避障功 能，能够在复杂环境中进行精确
针对机器人维护和修理问题， 需要开发更高效、智能的解决 方案。
研究价值与应用前景
水果采摘机器人的研究对于提高农业自动化水平和生产效率具有重要意义。
随着技术的不断进步，未来水果采摘机器人有望实现更加智能化、高效化的采摘作 业。
除了农业领域，水果采摘机器人的技术也可以应用于其他领域，如灾难救援、深海 探索等。
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速度规划
基于时间的速度规划
根据机器人采摘水果的时间要求，规划机器人的移动速度和执行动作的速度，以满足时间限制。
基于能量的速度规划
根据机器人的能量消耗情况，规划机器人的移动速度和执行动作的速度，以确保机器人能够稳定运行 。
动作规划
精细动作规划
对机器人采摘水果的每个动作进行细致的规划，包括手指的开合、臂部的伸缩等，以确保机器人能够准确无误地 采摘水果。
运动规划优化方法
优化算法选择
根据具体任务需求，选择适合的优化 算法，如遗传算法、粒子群算法等。
参数优化
针对特定任务，对运动规划算法的参 数进行优化，以提高机器人的采摘效 率和质量。
多目标优化
考虑多个目标函数，如路径最短、耗 能最低等，实现多目标优化。
重规划策略
在采摘过程中，根据实际情况对运动 规划结果进行实时调整和优化。
苹果采摘机器人毕业设计
苹果采摘机器人毕业设计摘要本文以苹果采摘机器人为研究对象，介绍了机器人的设计原理和工作流程。
通过分析苹果采摘过程的特点，设计了适用于不同果园的机器人。
该机器人采用轮式底盘和机械臂，通过机器视觉识别技术和运动控制算法，实现了苹果的自动采摘。
实验表明，该机器人具有高效、精准、安全等优点，为果园采摘提供了有力的技术支持。
关键词：苹果采摘机器人，轮式底盘，机械臂，机器视觉识别技术，运动控制算法引言随着人工成本的不断增加，果园采摘已经成为一个耗时、费力、甚至危险的工作。
为了提高采摘效率和质量，降低采摘成本，越来越多的果园开始采用机器人进行采摘。
苹果采摘机器人是应用较为广泛的一种。
苹果采摘机器人主要由底盘、机械臂、视觉识别系统和运动控制系统组成。
底盘负责机器人的行动，机械臂负责采摘苹果，视觉识别系统负责识别目标，运动控制系统负责控制机器人的运动。
苹果采摘机器人的工作流程一般包括侦测、定位、抓取、放置四个步骤。
本文将针对这一工作流程，分别介绍苹果采摘机器人的设计原理和实现方法。
1. 轮式底盘苹果采摘机器人的底盘一般采用轮式设计。
轮式底盘具有结构简单、移动灵活等优点，适用于多种采摘环境。
轮式底盘可以采用两轮或四轮设计，两轮设计方便机器人进行旋转和转弯，四轮设计则可以提高机器人的稳定性和负载能力。
2. 机械臂机械臂是苹果采摘机器人的核心组件，其设计对机器人的采摘效率和质量有着决定性的影响。
机械臂一般采用多关节设计，具有良好的灵活性和准确性。
机械臂末端装有夹爪或吸盘，可根据不同的采摘环境和果实情况进行选择。
3. 机器视觉识别技术机器视觉识别技术是苹果采摘机器人实现自动采摘的关键技术之一。
机器视觉识别系统通过采集图像数据，运用图像处理和计算机算法来识别目标，确定其位置和状态，为机器人的运动控制提供参考。
在苹果采摘中，机器视觉识别技术主要负责识别苹果的大小、颜色、位置等信息，从而决定机器人进行采摘的方式和策略。
4. 运动控制算法运动控制算法是苹果采摘机器人实现自主运动和采摘的核心技术之一。
草莓采摘机械手的设计与实现-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要在繁杂的农业生产劳动中，果蔬采摘是最重要的工序之一，本课题旨在研究草莓采摘机器人的机械手设计，实现草莓采摘、收集一体化。
在保护草莓不受损伤的前提下，提高抓取效率和采摘精度。
本课题基于草莓的生长分析（种植模式与农艺）设计了一种带收集装置的包裹式草莓采摘机械手。
（1）根据草莓的表皮脆弱及草莓果梗细长脆弱的特点设计了包裹式机械手，包裹式机械手与草莓的接触部分用塑料材料防止草莓表皮的损坏，以确保在采摘时不伤及草莓表皮；（2）根据草莓个小、簇拥生长的特点和国内草莓种植多采用架式立体栽培的现状，确定了采摘、收集一体化的设计方案；（3）采用单片机控制舵机的运动，完成抓取果盆、放下果盆、草莓包络、切割、放置等一系列动作；（4）制造加工成零部件并组装，进行实物实验，证实方案的可行性，并根据草莓的具体种植情况和客户的要求做进一步改进。
关键词：机械手；种植模式；草莓采摘；切割方案；单片机控制AbstractIn the complex agricultural production, fruit and vegetable picking is one of the most important processes. This subject is designed to study the manipulator design of the strawberry picking robot, and to realize the integration of strawberry picking and collecting. Under the premise of protecting strawberry from damage, improve the picking efficiency and picking accuracy. Based on the Strawberry Growth Analysis (planting mode and Agronomy), a strawberry picking manipulator with a collection device was designed.(1) The wrapping manipulator is designed according to the fragility of strawberry and the fragility of strawberry stem. The contact part of the wrapped mechanical hand and strawberry prevents the damage of the strawberry epidermis by the plastic material, so asto ensure that the strawberry skin is not injured when the strawberry is picked.(2) According to the characteristics of small and cluster growth of strawberry and the current situation of strawberry planting in China, the integrated design scheme of picking and collecting is determined.(3) A single chip microcomputer is used to control the movement of the steering gear, and a series of actions such as catching fruit basin, dropping fruit basin, strawberry envelope, cutting and placing are completed.(4) Manufacture and manufacture parts and assembly, carry out physical experiments, verify the feasibility of the scheme, and make further improvements based on the specific planting situation of strawberry and the requirements of the customers.Key words: manipulator; planting mode; strawberry picking; cutting scheme; single chip microcomputer control第一章绪论1.1 研究目的与意义我国是农业大国，农业关乎到我国经济发展的根本，随着城市化的进展和科技的不断发展，农业迎来了新的挑战。
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学校代码：11059学号：**********Hefei University毕业设计（论文）BACH ELOR DISSERTATI ON论文题目：番茄采摘机器人运动控制系统的设计与实现学位类别：工学学士年级专业（班级）：作者姓名：导师姓名：完成时间：番茄采摘机器人运动控制系统的设计与实现中文摘要本文从机器人机械结构入手，对番茄采摘机器入的运动控制系统进行了研究。
首先，参照国内外的采摘机器人的研究现状，分析了番茄采摘机器人机械结构并完成运动控制系统的机械结构设计。
其次，对运动控制系统进行了分析和设计。
运动控制系统的分析与设计部分立足于采摘机器人的工作环境，并结合采摘机器人自身运动方面的需求和其它机械部分的需求来设计。
主要包括：电源模块、电机控制模块、电机驱动模块、显示模块等。
第三，对采摘机器人的传感器部分进行了分析并对运动控制系统的避障部分进行了设计。
采摘机器人的传感器选择依据的是番茄采摘机器人的工作环境以及目前市场上所具有的几种常见传感器的性能、价格和能完成的功能进行比较选择，最终设计出避障系统。
最后，通过仿真验证了运动控制系统设计的准确性，实现了避障功能。
关键词：机械结构；避障；传感器；运动控制Tomato Harvesting Robot Motion Control System DesignAnd ImplementationABSTRACTThis paper starts from the mechanical structure of robot to analyse and design the motion control system of Tomato Picking Robot .Firstly, with reference to the new research of the domestic and foreign picking robot, it analyses the tomato picking robot mechanical structure and design mechanical structure of the motion control system .Secondly, analysis and designs the motion control system. It is also based on the picking robot working environment, and combined the damand of picking robot self motion and the coordination of other mechanical to design. Mainly it comprises a power supply module, motor control module and display module and so on.Thirdly, The sensor of the picking robot is analyzed and designing the obstacle avoidance of the motion control system , mainly including: the selection of sensor, obstacle avoidance module, alarm module designing. Picking robot sensor selection is based on the tomato picking robot working environment as well as the current market, which has several common sensor performance, price and can complete the function chosen for comparison. At last, it designs the obstacle avoidance system.Finally, the accuracy of the motion control system in this design is verified correctly by simulation. The obstacle avoidance function can realizing in the simulation .KEY WORD: mechanical structure; obstacle avoidance; sensors; motion control毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录中文摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................................................... I I 第一章前言 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2果实采摘机器人研究现状 (1)1.2.1果实采摘机器人国内外发展现状 (1)1.2.2果实采摘机器人关键技术及其发展现状 (3)1.3研究内容与结果 (4)第二章机械结构的分析与设计 (5)2.1果实采摘机器人整体机械结构的分析 (5)2.2运动控制系统机械结构的设计 (6)2.2.1运动控制系统的机械结构分析 (6)2.2.2运动控制系统机械结构的设计 (6)2.3运动控制系统车体载荷分析与执行器的选择 (7)2.3.1 执行器选择依据 (7)2.3.2 执行机构电机的介绍 (10)第三章运动控制系统硬件部分设计 (12)3.1总体方案设计思路 (12)3.1.1主控制器模块 (12)3.1.2电源模块 (12)3.1.3电机控制模块 (13)3.1.4电机驱动模块 (13)3.1.5显示模块 (14)3.1.6报警模块 (15)3.1.7传感器选择与避障系统设计 (15)3.2运动控制系统硬件设计 (17)3.2.1主控器模块设计 (17)3.2.2电机控制模块电路设计 (18)3.2.3 报警模块电路设计 (20)3.2.4显示模块电路设计 (20)3.2.5超声波模块电路设计 (21)第四章运动控制系统软件设计 (23)4.1运动控制系统总程序流程图 (23)4.2超声波测距模块 (24)4.3避障模块 (25)4.4电机控制模块 (26)4.5显示模块 (27)第五章系统仿真 (27)结束语 (30)参考文献 (31)致谢 (33)附件 (34)第一章前言1.1研究背景与意义随着电子技术和计算机技术的发展,智能机器人已在许多领域得到日益广泛的应用。
在农业生产中,由于作业对象的复杂、多样,以及当前我国正面临人口老年化的趋势[1]，使得新型农业机械——农业机器人的开发具有巨大经济效益和广阔的市场前景,符合社会发展的需求。
番茄采摘机器人是基于人工采摘果实作业中耗时、费力等因素而应运而生的智能农业装备。
运动控制系统作为采摘机器人控制系统中不可或缺的部分为机器人实现连续、稳定的采摘工作提供了必要的保证。
国际上，日本、美国等发达国家，已经从20世纪80年代开始研究采摘机器人，并取得很多成果。
从1983年的第一台西红柿采摘机器人在美国诞生以来，采摘机器人的研究和发展已经经历了近30年[2]，但我国在该领域中的研究还处于起步阶段，因此我们必须加快对采摘机器人的研究脚步以早日赶超国际水平，使其为我国农业的生产和发展做出重大。
1.2果实采摘机器人研究现状1.2.1果实采摘机器人国内外发展现状采摘机器人是针对水果和蔬菜，可以通过编程来完成这些作物的采摘、转运、打包等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学[3]。
近30年来，采摘机器人的发展可谓是日新月异，日本和欧美等国家相继立项研究采摘苹果、柑桔、西红柿、西瓜和葡萄等智能机器人。
和国内相比国外一直处于技术前沿。
（1）经典的番茄采摘机器人是日本Kondo N等人研制的番茄采摘机器人。
其结构由机械手臂、末端执行机构、运动行走机构、视觉识别装置、控制模块、能源组块组成。
图1.1、图1.2是其发明的7自由度采摘机器人的机械结构和实物图。
采用具有冗余度的7自由度机械手是为了能够灵活避开障碍物。
此款机器人的采摘准确率为70%，速度为15s/个果实[4]。
（2）美国研究人员在美国航空航天局资助下研制成番茄采摘机器人能在草和叶子之间确定西红柿的位置，挑选出已成熟的西红柿并进行采摘，其采摘准确度可达到85%～95%[5]。
（3）日本一家机器人公司研制出草莓采摘机器人，如图1.1所示。
其内置有能够感应色彩的摄像头，可以准确分辨出草莓和绿叶，利用事先设定的色彩值，再配合独特的机械结构，它就可以判断出草莓的成熟度，并将符合要求的草莓采摘下来，速度达到10s/个[6]。