哈工大20xx機械工程專業(yè)課作業(yè)(編輯修改稿)
2024-11-15 12:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器人、操作臂型機器人作為機器人中具有代表性的機器人，各自具有不同的特點與用途。步行機器人是仿生人類雙足行走、動物四足或多足行走形態(tài)的步行機器人，其腿部機構(gòu)是與構(gòu)成操作臂機器人關(guān)節(jié)及桿件類似，一般是由各個連桿構(gòu)件通過各關(guān)節(jié)連接而成的串聯(lián)機構(gòu)。每個關(guān)節(jié)一般由伺服電機和減速器驅(qū)動關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)或直線移動，有的構(gòu)件上有腳，如雙足步行機器人是有腳的，但是也有的腿上無腳，如通常四足及多足步行機器人腿上一般是無腳。同輪式移動機器人相比，四足、六足步行機器人具有步行穩(wěn)定、可跨越障礙、上下臺階等特點，在室內(nèi)、室外以及野外不平整地面都可等到穩(wěn)定步行和越障的行走效果，可用于搭載操作臂型機器人移動到作業(yè)位置由操作臂完成操作作業(yè)，也可運載物品或野外作業(yè)。它的優(yōu)點：(1)足式機器人的運動軌跡是一系列離散的足印，輪式和履帶式機器人的則是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物，可以穩(wěn)定支撐機器人的連續(xù)路徑十分有限，這意味著輪式和履帶式機器人在這種地形中已經(jīng)不適用。而足式機器人對環(huán)境的破壞程度也較小。(2)足式機器人的腿部具有多個自由度，例運動的靈活性大大增強。它可以通過調(diào)節(jié)腿的長度保持身體水平，也可能通過腿 的伸展程度調(diào)整重心的位置，因此，不易翻倒，穩(wěn)定性更高。(3)足式機器人的身體與地面是分離的，這使機器人的身體可以平衡地運動而必考慮地面的粗糙程度和腿的旋轉(zhuǎn)位置。當機器人需要攜帶科學儀器和工具工作時，首先將腿部固定，然后精確控制身體在三維空間中的運動，就可以達到對對象進行操作的目的。存在缺點：1）有些多足步行機器人體積和重量都很大。2）大多數(shù)多足步行機器人研究平臺的承載能力不強從而導致它們沒有能力承載視覺設(shè)備。3）步行敏捷性方面。其行走效率低，而且在機器人動步態(tài)步行方面的研究比較缺乏。4）多足步行機器人的控制方法需要改進。5）能源問題。尋求新型可靠的能源為機器人供電，實現(xiàn)機器人時間在戶外行走的目標。操作臂型機器人是最早用于工業(yè)生產(chǎn)中的實用化機器人類型并以取得廣泛應(yīng)用，試就自己所從事的行業(yè)論述操作臂型機器人可以實用化的設(shè)計方案（可選型現(xiàn)有工業(yè)機器人商品也可自行創(chuàng)新設(shè)計操作臂機器人方案）及應(yīng)用操作臂機器人作業(yè)方案設(shè)計。答： 機器人技術(shù)是一個集環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃、機械手應(yīng)用等功能于一體的機電一體化系統(tǒng)。它是集中了計算機、機構(gòu)學、傳感技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能及自動控制等多科而形成的高新技術(shù)。本次課程設(shè)計的采摘機器人智能小車就是這種高新技術(shù)綜合體的一種嘗試。采摘機器人智能小車主要由機械系統(tǒng)，環(huán)境識別系統(tǒng)，運動控制系統(tǒng)及機械臂控制系統(tǒng)組成。小車以單片機為核心，附以外圍電路，采用光電檢測器進行檢測故障和循跡，并用軟件控制小車及機械臂的運動，從而實現(xiàn)小車的自動行駛、轉(zhuǎn)彎、尋跡檢測、避障、停止及采摘等功能的智能控制系統(tǒng)。果實采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其季節(jié)性強、勞動量大且費用高。因而許多國家開始研發(fā)智能控制的果實采摘機器人。果實采摘機器人作為農(nóng)業(yè)機器人的一種類型，目前在日本、美國與荷蘭等國家已有研制和初步使用，主要用于采摘番茄、黃瓜、草莓、葡萄、西瓜、甜瓜、蘋果、柑桔與甘藍等蔬菜和水果，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。各類果實采摘機器形式多樣，但主要由機械手、末端執(zhí)行器、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與行走系統(tǒng)等部分組成。本文介紹了智能車及采摘機器人系統(tǒng)。它是在智能循跡小車的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計一個球形果采摘的機械手并裝配到原有的智能小車上，完成采摘機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計、制作，進行機器人運動控制規(guī)劃，控制機器人完成一系列復雜動作，如手抓張合、車體回轉(zhuǎn)，智能循跡避障、協(xié)同作業(yè)等任務(wù)。機械手臂方案設(shè)計設(shè)計方案有如下三種:A方案。由于手臂要執(zhí)行采摘作業(yè)，于是我們首先想到了平行四邊行的穩(wěn)定性，便設(shè)計了如下方案。該方案穩(wěn)定性較好，使用電機數(shù)量也少，節(jié)約了成本，但它同時也限制了機械手的靈活性，且機械手不能抓取地面上的物體，縮小了機械手的操作空間。B方案該方案改進了方案A的機械手不能抓取到地面的缺點，但Z軸轉(zhuǎn)動只能靠小車的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，耗能多，不符合“多動小關(guān)節(jié)、少動大關(guān)節(jié)”原則，而且需要控制車輪方能實現(xiàn)，車輪依靠步進電機控制，從而給編程和后期調(diào)試帶來不便。C方案該方案在基座處又加了一個電機，改進了方案B的缺點，在球形果偏離預定位置時仍能通過腰關(guān)機的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)作業(yè)，增強了機械手的靈活性,
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