摘要:針對人工采摘松果過程中存在嚴重安全隱患的問題,,設(shè)計了一種擊打式松果采摘機器人,,該機器人系統(tǒng)主要由電機驅(qū)動模塊、主控模塊,、視覺模塊,、夾持模塊、采摘模塊組成,,視覺模塊完成松果識別與定位,,實時反饋給主控模塊,,并控制電機驅(qū)動模塊,配合夾持模塊和采摘模塊作業(yè)實現(xiàn)松果采摘,。采用Matlab仿真軟件建立松果采摘機器人運動學(xué)模型,,求解出機械臂工作空間為直徑4.5m的球體;基于沖量原理和Lagrange方程建立碰撞動力學(xué)模型,,通過動態(tài)分析求解出碰撞后各關(guān)節(jié)保持原有運動規(guī)律所需的驅(qū)動力矩,;運用靜力學(xué)原理建立關(guān)鍵組件有限元模型,利用ANSYS Workbench對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,,優(yōu)化后其安全系數(shù)最低為1.5771,,支撐關(guān)節(jié)最大變形4.1484mm。仿真結(jié)果表明:該機器人結(jié)構(gòu)在運動學(xué),、動力學(xué)及靜力學(xué)方面均滿足設(shè)計要求,。制作物理樣機并在實驗室環(huán)境下進行了松果采摘試驗,樣機初始狀態(tài)尺寸1000mm×1200mm×1100mm,,試驗結(jié)果驗證了機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與實用性,。