摘 要

采摘機器人的出現，能很好地代替人類從事單調又辛苦的果蔬采摘作業(yè)，能有效緩解人口老齡化帶來的社會勞動力不足的問題，還能獲得更高品質和高附加值的果實以便于果蔬的后續(xù)加工。自從1983年第一臺采摘機器人的誕生開始，采摘機器人的研究已經持續(xù)了30多年。雖然目前采摘機器人還處于實驗室研究狀態(tài)，并未正式進入商業(yè)化生產模式，但隨著科技的迅猛發(fā)展，果蔬采摘機器人的普及必將指日可待。

課題來源于教育部重點實驗室設備開發(fā)項目。本文的研究對象為比較主流的六自由度串聯(lián)式采摘機器人，在有具體實物的情況下分別運用MATLAB和Pro/Engineer對該機器人進行建模，并對該機器人的伸縮式PRRRPR型機械手進行三維環(huán)境下的運動系統(tǒng)分析和運動仿真分析。

首先，在參考和總結了采摘機器人的機械手仿真分析研究的基礎上對伸縮式PRRRPR型機械手進行D-H坐標系的建立并求出其運動方程。然后，在D-H坐標系的基礎上對機械手進行正解的運算，并運用MATLAB軟件的Robotics Toolbox對PRRRPR型機械手進行建模、簡單的運動分析以及工作空間和可操作度空間分布的仿真。接著，用Pro/Engineer在原有的伸縮式PRRRPR型機械手的三維模型基礎上，對其進行重新裝配。裝配好以后，對其添加伺服電機的驅動，并根據要求設置其關節(jié)的運動范圍。全部設置好以后，在Pro/Engineer中進行該機械手的三維虛擬環(huán)境下的運動仿真。最后，對該機械手進行簡單的避障仿真軌跡規(guī)劃，提出了一種綜合運用MATLAB和Pro/Engineer的軌跡規(guī)劃思想。

關鍵詞：采摘機器人  伸縮式機械手  PRRRPR型  機械手設計  避障仿真