采摘机械臂系统设计总结报告

采摘机械臂系统设计

摘  要

为了提高采摘机械臂的****，************。

（根据自己的设计内容，自己提炼摘要内容）

Inorder to improve the ************************************.

Keywords：*** ;  **** ;  ***; *******

目录

第一章 绪论... - 1 -

1.1 选题目的和意义... - 1 -

1.2国内外研究现状... - 1 -

1.3 研究内容及技术路线... - 1 -

第二章 整体方案设计... - 2 -

2.1 ****方案选择... - 2 -

2.2 *******方案设计... - 2 -

2.3********. - 2 -

2.4**************. - 2 -

2.5*************. - 2 -

2.X 小结... - 2 -

第三章 机械系统设计... - 3 -

3.1 采摘机械臂机械结构设计... - 3 -

3.2 零件强度校核... - 3 -

3.3采摘机械臂运动学分析... - 4 -

3.3.1建立机械臂D-H坐标系... - 4 -

3.3.2采摘机械臂正运动学分析... - 4 -

3.3.3采摘机械臂逆运动学分析... - 4 -

3.4采摘机械臂轨迹规划及电机校核... - 4 -

3.4.1采摘机械臂轨迹规划... - 4 -

3.4.2电机校核... - 4 -

3.5采摘机械臂工作空间分析... - 4 -

3.6小结... - 4 -

第四章 采摘机械臂控制系统设计... - 5 -

4.1系统总体设计... - 5 -

4.2电机驱动电路设计... - 5 -

4.3 驱动程序设计... - 5 -

4.4速度规划算法设计... - 5 -

4.5小结... - 6 -

第五章 上位机软件设计... - 7 -

5.1开发环境搭建... - 7 -

5.1.1硬件介绍... - 7 -

5.1.2 软件介绍... - 7 -

5.1.3 开发环境搭建... - 7 -

5.2上位机软件开发... - 7 -

5.2.1 方案设计... - 7 -

5.2.2通信协议开发... - 7 -

5.2.3软件需求分析及软件设计... - 7 -

5.3小结... - 7 -

第六章 总结与展望... - 8 -

6.1 设计总结... - 8 -

6.2展望... - 8 -

6.3 个人总结... - 8 -

参考文献... - 9 -

附录一 机械设计图纸... - 10 -

附录二 控制电路设计图... - 11 -

附录三 控制程序清单... - 12 -

果蔬采摘机器人在农业自动化技术中占有重要地位，**************。

（一开始就要提出自己要设计什么机电系统，该机电系统在实际应用中有何重要性。）

目前，国内外许多专家学者，都对*****进行了研究。王晓楠[1]等人，针对温室番茄设计了番茄采摘机器人，并进行了实验，利用摄像头对果实进行识别定位获取果实的坐标，******************

（参考一些专业文献，描述一下你要研究的内容，以前都有哪些人在研究，已经做到啥程度了，引用的文献，要标注，上一段，用红色字体标志出来的就是引用标注格式，然后把引用的文献，放到总结最后的“参考文献”中去。在这一段里边还可以体现一下，你的研究思路和别人的不同，还是验证某些已有的结论，稍微提一下。）

根据拟采摘果实的尺寸，确定采摘机械臂******，设计*****。****************************

（告诉别人，为了在实际工作环境中提高效率、解决**问题，降低劳动强度，我计划研究、设计的某一个机电系统，大概包括哪些方面的内容，由于个人精力、能力、以及时间关系，小组同学只解决那一个或那几个问题，）

本文将从*****，机械结构的设计，机械手的运动分析，机械手控制器的设计，上位机软件设计等方面对采摘机械臂进行研究，其技术路线如图1-1所示。

图1-1 技术路线图

***************。

目前，采摘机械臂设计中，常用的***********。

（你设计的机电系统由好几部分组成，这里分开小节，一个一个的阐述某一部分的设计方案选择）

解释过程中要附带图形（工作原理示意图，不是最后设计的图纸），来阐述设计思路。

图2-1 ****原理

要求基本同上小节，一个机电系统，一般有机械系统、电气系统，程序控制部分，大家分开一一阐述，同时要讲清楚，你们具体设计那些内容，那些部分不展开设计，计划选用，比如减速器、控制器、驱动等，自己根据自己的情况选择说明

通过分析，确定了采摘机械臂******。

（最后总结一下这章的内容）

机械臂在采摘过程中，****************。

（分析具体应用要求，确定机械设计的对象，最后具有的功能，设计应该完成的工作）

在采摘作业中，番茄采摘和苹果采摘机械化需求较为迫切，番茄直径在50mm-70mm[14]，苹果直径在80mm-100mm[15]。********************。

根据实际环境，获取设计参数，进行具体设计

1.***电机 2.****电机 3.**** 4.**** 5.*** 6.****

图3-1 ******三维图

在电机输出轴端通过齿轮传动将电机与电位器相连，所用减速电机型号为***，其参数如表3-1所示。

表3-1 电机参数

（表格格式如上，三线表格）。

图3-3 ****整体三维图

设计过程要有《理论力学》和《材料力学》的力学分析，也要有零件校核，就是《机械原理》课程内容决定工作空间，工作范围，《机械设计》课程内容决定具体设计的参数，可以采用SolidWorks等软件，进行三维分析，力学校核，也可以采用MATLAB软件进行详细的静力学分析、动力学分析、作业空间分析。

*************

********************************

详细的正运动学分析过程

详细的逆运动学分析过程

********************

*************

详细的校核过程*******

******************

*****************。

采摘机械臂各关节采用电机独立驱动，一共*个自由度，以****芯片作为电机驱动芯片，以******作为下位机主控芯片，进行机械臂控制系统设计。

采摘机械臂一共*个自由度，采用了*个电机，其中，直流伺服*个，步进伺服*个，舵机*个，为实现采摘机械臂的控制，设计控制系统总体架构如图4-1所示，采用****发生***信号，输入电机驱动板，控制电机运行，其最小系统如图4-2所示。

图4-1 系统总体架构

图4-2 STM32最小系统

阐述最小系统电路原理******。

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图4-4 电机驱动电路

电机运动控制的驱动程序设计

图4-6 程序流程图

图4-9 机械臂关节电机速度规划算法流程

前边设计的速度控制算法，如何体现机械臂运动控制系统系统中，逐步阐述其原理

*******************。

为了使采摘机械臂控制简单方便，设计了基于*****的上位机软件，采用*******的架构完成软件的设计和部署。

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本文设计了一种*自由度采摘机械臂，利用solidworks软件，对其进行了静力学分析，******。在*******运动规律下，结合电机参数，设定机械臂运动参数，对电机性能进行了校核，仿真表明，************。采用D-H方法，建立了采摘机械臂坐标系和整手坐标系，结合采摘机械臂机械结构，计算得到坐标系参数，并对采摘机械臂运动学求解，求解结果表明，**************。

结合*****方法，对采摘机械臂工作空间进行求解，结果表明************。设计了采摘机械臂控制器，利用*******规划算法，对采摘机械臂的关节运动曲线进行了设计，从而******。为实现采摘机械臂的智能化，设计了采摘机械臂上位机软件来实现采摘机械臂的可视化调试。

通过以上的研究，*************。

对设计内容的前景展望，哪些地方设计的好，那些不好，还可以改进，对该机电系统应用的具体展望，技术发展的预测等。

每位同学，简单介绍一下自己的姓名、学号，班级，联系方式（方便后续修改），

****，学号2014012***，机电14*班，手机：********，QQ：*********

然后开始总结，

在课程设计环节，参与设计了****机电系统，自己在这个过程中，具体设计了****。在该机电系统的设计过程中，对设计内容的理解，对机电系统的理解，对专业知识的理解，对专业知识体系的理解，对专业发展前景的理解，希望个人将来工作中应用专业知识，开展那些工作，等等。

[1] 王晓楠,伍萍辉,冯青春,王国华.番茄采摘机器人系统设计与试验[J].农机化研究.2016.4:4-8.

[2]  FotiosDimeas,Dhionis V.Sako. Design and fuzzy control of arobotic gripper for efficient strawberry harvesting[J].Robotica.2015.33:3-9.

[3] 姜丽萍.番茄力学特性及其在采摘机器人执行器设计中的应用[D].江苏大学。2006.2:13-75.

[4] 杨文亮.苹果采摘机器人机械手结构设计与分析[D].江苏大学.2009.6:12-82.

[5] 广州友善之臂科技有限公司.Tiny6410-1308-Schmetic.pdf[Z].广州友善之臂科技有限公司.2013.10:25.