在自动化和智能化技术迅速发展的当下，采摘机械臂的研发与应用逐渐成为了解决传统农业采摘劳动强度大、效率低等问题的有效途径。机械臂的工作空间作为评估其工作性能的关键指标之一，对于机械臂的设计与优化起着至关重要的作用。本文探讨了采摘机械臂结构参数对其工作空间的影响，并通过结合Adams运动仿真和Matlab图解法对工作空间进行了模拟与分析。
工作空间定义为机械臂在结构约束下，其末端参考点所能达到的所有空间点集合。它能够直观地体现机械臂的工作能力，是评价机械臂性能的重要指标。为了求解工作空间，研究者们通常采用图解法、解析法和数值法。图解法通过绘制工作空间的剖截面来直观显示，但受限于关节数；解析法通过多次包络确定边界，适用于关节数少的情况；数值法则采用极值理论和优化方法计算边界曲面上的特征点，构成边界曲线和曲面，能够较为准确地描绘工作空间，尽管计算量较大。其中，蒙特卡洛法是一种常用的数值法，利用随机点的云图来模拟工作空间，但存在随机性偏差和对机械臂结构尺寸干涉考虑不周的问题。
本文中，研究者采用Adams运动仿真和图解法相结合的方式，较为真实和直观地模拟了采摘机械臂的工作空间边界。进一步地，利用Matlab绘制工作空间散点图，并采用凸包函数处理生成包络空间，从而描述工作空间体积，并分析了机械臂结构参数对工作空间体积的影响。通过这一系列方法，本研究为机械臂的结构设计和优化提供了理论依据，并建立了线性响应回归模型，以预测采摘机械臂的工作空间并指导设计方案调整。通过试验数据验证了该模型的准确性，为采摘机器人的发展奠定了基础。
研究中所提出的采摘机械臂采用关节型开链结构形式，主要由基座、大臂、小臂、手腕和末端执行器组成，具备6个自由度。结构参数包括腰关节、肩关节、肘关节和三个腕关节参数，其中前三个主要决定了机械臂的空间位置，而腕关节参数则决定机械臂的空间姿态。研究者通过Adams运动仿真得到机械臂在圆周范围内所能达到的极值点坐标，并通过包络这些极值点得到实际工作空间。研究中还讨论了工作空间的外轮廓和内轮廓边界，指出机械臂在实际应用中会受到结构参数限制或存在杆件干涉而无法达到某些区域。
总结来看，本文通过理论研究和仿真实验，深入探讨了采摘机械臂结构参数对其工作空间的影响，提出了一种结合Adams运动仿真和Matlab图解法的工作空间模拟与分析方法，并通过建立线性响应回归模型，为机械臂的结构设计和优化提供了准确的理论指导和实践参考。这对未来采摘机器人的研发与推广具有重要的实际应用价值和经济意义。
