摘要:針對人工采摘松果過程中存在嚴(yán)重安全隱患的問題,,設(shè)計了一種擊打式松果采摘機(jī)器人,,該機(jī)器人系統(tǒng)主要由電機(jī)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(shí)時反饋給主控模塊,,并控制電機(jī)驅(qū)動模塊,,配合夾持模塊和采摘模塊作業(yè)實(shí)現(xiàn)松果采摘。采用Matlab仿真軟件建立松果采摘機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型,,求解出機(jī)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(yùn)動規(guī)律所需的驅(qū)動力矩,;運(yùn)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(jìn)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(jī)器人結(jié)構(gòu)在運(yùn)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(jī)并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了松果采摘試驗(yàn),,樣機(jī)初始狀態(tài)尺寸1000mm×1200mm×1100mm,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與實(shí)用性,。