【《某柑橘采摘机器人步态规划和仿真分析案例》2800字】

[18]，并且已广泛的应用于许多机械领域。而在以前的传统机械设计制造中，制造周期长、成本较高，都是通过制造出样机的实体来对其结构和理念进行验证及结果分析，进行试验的同时还存在着一定的风险，这对整个研发过程有一定的影响。而该仿真软件则能很好的解决这一些问题。与传统物理样机相比较，其能更快、更节约地分析设计的产品性能有何影响，而且Adams具有良好的兼容性，能对其导入其他软件的模型进行仿真测试，就可以直接分析出该样机的系列参数设计得是否合理，还可以通过改变三维模型的参数再次进行仿真分析。通过对大量的设计方案的分析，优化了整个体系的性能，提高产品的质量等。该软件利用的是人机交互式的图形开发环境，里面含有各种工具库，能够满足系统几何建模的各类需求，还具有良好的兼容性，该软件有多个模块，而且与CAD减免软件有很好的衔接，可以通过导入模型到Adams中进行运动学、动力学和静力学的仿真分析[18]，结果仿真后能直观的了解到样机的位移、速度、加速度等物理量。在生产实体样机前，通过利用Adams仿真软件的建模设计、仿真数据结果分析等功能，只需要短短的几个小时的时间就可以完成样机的测试的一系列工作，也可以测试各种设计方案是否可行。Adams中导入模型图4.4SolidWorks模型在Adams中的样机图为了检验四足柑橘采摘机器人机械臂和末端执行器在采摘过程中的工作效果能否达到预期的效果，首先，在SolidWorks里完成了对机械臂和末端执行器的重新装配后将其导入到仿真软件中，将与仿真无关的零件尽量简化，为的是降低模型仿真时的复杂程度，零件越多，需要重新连接约束的工作就越繁重。装配体的尺寸与原来一样，保持不变，保存好后将其导入到Adams软件中。如图4.4所示。其次，在软件中对工作页面格式进行相应的设置，便于对模型约束力的添加，该模型中添加了转动副、固定副、圆柱副等约束。完成了一系列的约束添加后，接着给模型中需要电机驱动的地方添加了转动副，并编写了运行时间函数。当完成了所有的参数设置之后，模型将生成一系列的参数标识，如图4.5所示。图4.5模型在Adams中的参数设置完成图在进行仿真的过程中，模拟了机器人进行采摘作业的状态，机器人到达指定目的地后，瞄准目标物完成果实成熟度的判定，接着机械臂进行关节运动慢慢升起将末端执行器送到指定位置，手爪张开抓取果实后慢慢闭合进行将果实与树枝切割分离的动作，如图4.6（a）、（b）所示。（a）张开（b）闭合图4.6机械手进行采摘动作的状态图完成了将果实采摘的动作后，机械手向左转慢慢下降，到达指定位置后手爪张开将采摘好的果实放入到运动平台内的果篮中，然后手爪闭合，如图4.7（a）、（b）所示，此时的机器人完成一次采摘任务。（a）（b）图4.7机械手将果实放开的状态图仿真结果分析通过对Adams软件的操作进行仿真计算，该仿真的时长设置为7s，末端执行器的手爪张开度为25°。末端执行器内的丝杆与丝杆螺母在Adams中的仿真的行程为12mm，仿真完成之后得到了以下变化趋势图：图4.6丝杆与丝杆螺母的距离随时间的变化趋势图4.7爪子的张开角度随时间的变化趋势图4.8手爪张开度和丝杆与丝杆螺母距离的变化关系由图4.5-4.8可知，不管是丝杆与丝杆螺母距离随时间的变化还是爪子的张开角度随时间的变化，其趋势的变化都是比较均匀的，呈匀速上升的趋势，这表明末端执行器在进行采摘作业时的运动变化幅度微小，验证了机器人机械臂及末端执行器结构的合理性，该结构能有效的顺利完成柑橘果实的采摘任务。小结经过对现有的机器人步态进行规划分析，选择了适用于柑橘园地理环境的行动步态作为柑橘采摘机器人的运动步态。再利用Adams仿真软件对采摘机