摘要 本文归纳了机器人爬楼梯、下坡和果实的摘取、放置以及可靠性设计研究中的关键问
题,为了更好的完成任务,我们创新的开发了跨越式履带行走机构、升降台、夹式机械手、
自动转向装置,最后分析了采果机器人的研究现状和发展趋势,此外对采果机器人在现实中
的应用做了展望。
关键词 机器人,夹式机械手,履带行走,采果机器人
1、引言
机器人,按字面有意思拆开来讲,一方面是机器,一方面是人。人是高级动物,可以独
立自主的完成每件事,而机器是无生命的,它是人类为了更方便而开发出来帮助我们完成事
情,因此它就要按照人的意愿来做事。这才提出了本文的问题,人要让机器代替人类完成爬
楼梯、下坡和果实的摘取、放置。
当前,机器人的研究已经趋于人工智能化,已经不需要人来直接控制,而是通过事先编
好的程序来实现控制。随着科技的进步,也会添加一些新的系统,如声音识别系统,传感技
术,仿生系统。机器人的出现,使企业的工业化程度越高,效率也大大提高。未来机器人也
慢慢的从工业用转向了民用,本文所研究的采果机器人就是作为民用型机器人。国内采果机
器人只是出于研究阶段,比如在大学生的各类机器人竞赛中都会或多或少的设置采果类的机
器人题目,然而在现实中的应用比较少。然而在国外,采果机器人有些有些还尚出于研究当
中,而已经投入了实际生产中。
在现实的果园中,路面不可能是平整的,所以我们采用了履带式行走机构。根据果实的
形状设计出了夹式机械手,可以用于夹取苹果、橘子、桃子、梨子等球状水果,也可以根据
水果的形状来加工相应的机械手。升降台的设计是为了满足不同高度水果的摘取。
2、采果机器人的研究现状与发展趋势
2.1 基本知识
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程
序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动
[1]
。它的任务是协助或取代人类工作的
工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。
在日本,农业劳动力老龄化和农业劳动力不足的问题十分突出,为了解决这一问
题,日本开发除了一系列不同用途的农业机器人,这其中就包括采摘水果的机器人。
这种机器人有他自身的特点:它们一般是在室外工作,作业环境较差,但是在精度上
却没有工业机器人那样要求高;这种机器人的使用者不是专门的技术人员,而是普通
的农民,所以技术不能太复杂,而且价格也不能太高。
2.2 研究现状
机器人的行走方式主要有是轮式、履带式、足式以及仿生物的蛇行机器人、可控鸟等
[3]
。现已投入使用的在特种行业执行特定任务的机器人基本上是轮式和履带式两种,而在爬
越坡面、跨越障碍、壕沟以及在湿地、碎石路面、泥泞地面上行走时,履带式机器人具有一
定的优越性,因此在本次设计中采用履带式行走系统,以解决爬楼梯、下坡的问题。
手爪的抓取过程分为3 个主要阶段:①趋近物体。此阶段中采用位置控制模式,机械手
低速平稳进给,直到指端开始接触物体。②状态判断。在至少一指接触物体后,进行首次尝
试接触,判断物体抓取可靠程度。③抓取保持。在确定抓取有效的情况下,保持指端与物体