【正文】 6]。在對所設(shè)計(jì)的蘋果采摘機(jī)械手進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)上，還可以通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，以對機(jī)械手加以改進(jìn)，為以后實(shí)物的制造給予指導(dǎo)性作用。 課題的研究思路。 ，如手指開合的角度，角速度，穩(wěn)定性，運(yùn)動軌跡等。 蘋 果 樹 多 為 異 花 授 粉 ，有 2～ 4%的 花 座 果 較 為 理 想 。單葉互生，橢圓，葉緣有鋸齒。蘋果自花結(jié)實(shí)力差，栽植時必須配置授粉樹?，F(xiàn)以紅富士蘋果樹為例，簡單介紹蘋果樹的生長特性：(1)，枝量大，新梢旺，萌芽率高，成枝力強(qiáng)，剪口下可形成長枝3～6個。結(jié)果初期長果枝和腋花芽占一定比例,但很快轉(zhuǎn)為以短果枝結(jié)果為主,矮砧樹尤為明顯,五年生M7砧長富6短果枝比例達(dá)89% [9]。下面將國內(nèi)外常見的機(jī)械手結(jié)構(gòu)作分析比較。在設(shè)計(jì)時，夾持機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是正反螺紋桿。兩個電機(jī)作業(yè)，控制難度較大，要求采摘人員具有較高的專業(yè)能力，通用性差； 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積過大、質(zhì)量過重、要求機(jī)械手運(yùn)動空間較大。在手指的外輪廓固定連接一個微型電機(jī)，用它來驅(qū)動手指轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)果柄的扭斷。圖4 方案二的結(jié)構(gòu)簡圖電機(jī) 手臂 左齒輪 活塞桿 右齒輪 齒條 軸承 第三種方案的分析在上述方案的基礎(chǔ)上，本方案仍然采用滑槽的方式實(shí)現(xiàn)手指的開合。抓住水果后，啟動電機(jī)，驅(qū)動刀片繞手指在手指包裹區(qū)域的外圍旋轉(zhuǎn)，以割斷蘋果的果梗。本方案的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較好，智能控制簡單，成本較低廉。工作過程主要是：活塞桿向后運(yùn)動時，手指在連桿的作用下沿著滑槽方向向內(nèi)作平動，即可完成夾持果實(shí)。采用的零件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對各部件之間的配合與精度有一定的要求。此時，啟動電機(jī)，電機(jī)帶動機(jī)械手整個手指及傳動機(jī)構(gòu)和蘋果共同轉(zhuǎn)動，通過扭動和指尖處的刀片的共同作用，以扭斷和割斷分離蘋果。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靠性較高，操作和控制簡單，成本較低。Pro/E的分析流程圖如圖8所示。 圖8 分析流程圖5．貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動)。為了使該導(dǎo)入過程不至于出錯，在Pro/E 中造型時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：中提供的缺省模板；。本設(shè)計(jì)將各部件的零件圖及之后的裝配圖放入名為“三維建模圖”的文件夾里面。在完成連接定義后, 還可適當(dāng)增加一些約束, 以便于在ADAMS 中生成設(shè)定各約束的關(guān)鍵點(diǎn)，此類點(diǎn)在仿真的時候是可以捕捉到的點(diǎn)，有利于減少將模型導(dǎo)入ADAMS后，設(shè)置約束這一塊的工作量。當(dāng)機(jī)械手和蘋果具有正確的采摘位置時，驅(qū)使機(jī)械手向水果靠近，與此同時，通過氣動實(shí)現(xiàn)活塞前運(yùn)動以使手指張開。此過程為一次采摘蘋果的全過程。然后電機(jī)開始工作，轉(zhuǎn)動數(shù)圈后，通過扭動和切割雙重的作用將蘋果與樹枝分離。下面對機(jī)械手手指部位的運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，簡化的手指結(jié)構(gòu)及其傳動機(jī)構(gòu)如圖10所示：圖10 手抓結(jié)構(gòu)示意圖該圖為由蘋果采摘機(jī)械手三維模型創(chuàng)建的工程圖，該圖所標(biāo)注的尺寸比例為1:1，即該圖中各零件的尺寸為其真實(shí)的尺寸，這樣對于手指的運(yùn)動的規(guī)律的研究能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度，其真實(shí)性也能夠得以驗(yàn)證。通過連接到汽缸上的活塞（即手抓支架1）的伸縮，將手抓支架2頂起或者拉回來，以實(shí)現(xiàn)手抓3的張合，達(dá)到抓取和松開蘋果的功能。另，手部機(jī)構(gòu)的尺寸對于采摘效果的影響是直接的，而后部的汽缸的尺寸，各連接處螺栓桿的尺寸方面并沒有要求，只需能夠完成各自的機(jī)械傳動的任務(wù)即可。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等 [14]。用戶不僅可以采用通用模塊對一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析 [15]。由于硬件設(shè)計(jì)及版本等軟件方面的原因，本設(shè)計(jì)的仿真過程采用第一種導(dǎo)入的方法。導(dǎo)入的幾個模型是沒有質(zhì)量信息的，需要用戶進(jìn)行添加修改，因?yàn)?質(zhì)量將會導(dǎo)致無窮大的加速度，在進(jìn)行計(jì)算時會出錯。在質(zhì)量屬性的“Defined Mass By ”下拉菜單中選擇“User Input（用戶輸入） ”選項(xiàng)，然后輸入質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量（此部分?jǐn)?shù)據(jù)為三維建模過程中定義獲得） ，并輸入零件的標(biāo)記點(diǎn)名稱，完成零件質(zhì)量屬性的修改。 模型約束的建立通過 ADAMS 提供的多項(xiàng)功能完成約束的建立。需要施加運(yùn)動的地方共4個，分別是電機(jī)支架相對于ADAMS界面里的Ground的直線運(yùn)動，活塞相對于氣缸的直線運(yùn)動，氣缸相對于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和蘋果相對于Ground的直線運(yùn)動。完成所有的約束后添加運(yùn)動約束后，在命令菜單欄的File下選擇save database，將設(shè)置好的有關(guān)機(jī)械手的 .bin 格式的文件保存。在主工具箱中顯示的是最常用的仿真工具和參數(shù)設(shè)置，包括：仿真類型（默認(rèn)的分析類型Default、動力學(xué)分析Dynamic、靜力學(xué)分析Kinematic、靜態(tài)分析Static） ；仿真分析時間（停止時間End Time、持續(xù)時間Duration） ；仿真結(jié)果的頻率（步長Step Size、步數(shù)Steps） 。如果仿真分析運(yùn)行順利，計(jì)算機(jī)將一直仿真分析到設(shè)定的停止時間。選定測量的屬性后，在工作屏幕區(qū)選擇兩個Marker點(diǎn)，即可彈出一個以時間為橫軸的坐標(biāo)系和一條平滑的曲線，該曲線描述了在整個采摘過程中選定的兩個Marker點(diǎn)之間的相對位置、相對速度或者相對加速度的曲線。本次繪圖的曲線是周期為25秒的仿真曲線。然后是旋轉(zhuǎn)切割果梗及蘋果分離后機(jī)械手后退的過程，距離不再改變。另可由ADAMS計(jì)算出機(jī)械手上各點(diǎn)處的速度和加速度隨時間變化的規(guī)律。由圖可知，四個點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律相同，即機(jī)械手4個手指的運(yùn)動情況呈現(xiàn)出一致性。每列的4個圖，分別表示在x,y,z和Magnitude方向上隨時間的變化情況。由物理學(xué)和理論力學(xué)等學(xué)科的某些原理可知，速度曲線上某點(diǎn)的曲率越大，其加速度越大，曲率越小，其速度變化越平穩(wěn)。對仿真結(jié)果進(jìn)行分析可知，在一定的條件下，手指的運(yùn)動軌跡、各關(guān)節(jié)之間的作用力和角加速度都滿足設(shè)計(jì)要求。加載的動畫主要分為兩種類型：時域動畫和頻域動畫，本課題采用時域動畫，以時間為單位進(jìn)行仿真分析，畫面隨輸出時間步長而依次生成。設(shè)置好一定的播放速度后，單擊“Record”按鈕，單擊開始播放按鈕，直到播放結(jié)束后，再次單擊“Record”按鈕，即可將回放的過程記錄成AVI文件（AVI文件詳見附件）并存放在工作目錄中。 展望工業(yè)機(jī)械手是國際上機(jī)器人學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，構(gòu)造出具有良好性能的工業(yè)機(jī)器人的眾多構(gòu)型，以便根據(jù)應(yīng)用要求選擇不同性能的機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一項(xiàng)重要任務(wù)，當(dāng)前眾多研究人員的研究方向都集中于構(gòu)建新型的機(jī)械手機(jī)構(gòu)。正如農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程有其自身的規(guī)律一樣，新的一輪農(nóng)業(yè)機(jī)械化浪潮的到來，完全區(qū)別于建國后數(shù)次人為的冒進(jìn)，而是生產(chǎn)力自身發(fā)展的必然，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀進(jìn)程。姬老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、崇高的職業(yè)品德很令我很感動，我從老師身上學(xué)到了做學(xué)問的態(tài)度、方法與知識，但更重要的是學(xué)到了做人的道理與做任何事情都應(yīng)有的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。參考文獻(xiàn):[1] 崔玉潔,張祖立,[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2022(2)：47.[2] 田素博,邱立春,秦軍偉,[J]. 農(nóng)機(jī)化研究， 2022(3)：195197.[3] Monta M, Kondo N, Ting K C. 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