水果無損采摘機械手工作空間分析及參數確定

劉燕德，王觀田，王均剛，舒盛榮

(華東交通大學 機電與車輛工程學院，南昌 330013)

0 引言

水果采摘機器人是一類以水果為工作對象、通過機器視覺和編程具有感知能力的農業機器人。采摘機器人能夠提高采摘效率和采摘質量，保證果蔬及時采摘，大幅度降低果農的勞動強度和生產成本[1-2]。20世紀80年代開始，美國、日本、法國、荷蘭等發達國家開始在收獲機器人上做了大量的研究[3-7]。我國目前仍處于起步階段，但隨著技術的不斷發展及我國許多科研院校的研究深入，也取得了一定的研究成果，同類型的采摘機器人也在不斷地更新及本土化。

目前，機械手設計過程參數的確定沒有理論依據，有時靠經驗取得，勢必造成設計不合理，影響機械性能。國內許多學者在機械手設計方面做了大量研究，但關于機械手參數的確定文章較少，更沒有對參數確定的方法進行說明。工作空間的分析有圖解法、數值法和解析法。圖解法和解析法只適合于自由度及桿件數目較少的機械臂的工作空間分析，而數值法需要大量的計算，計算公式復雜多變。本文采用由數值法簡化后結合隨機數計算的方法(即蒙特卡洛法)，具有計算量少及準確性高等優點[8]。

本文利用D-H法對機械手臂進行正運動學分析，在MatLab平臺下用蒙特卡洛法計算機械手的工作空間，結合控制變量法，確定不同參數下的工作空間范圍，根據相對較合理的工作空間范圍，反推機械手臂的合理參數。……