董　芒， 顾宝兴， 姬长英， 张庆怡， 查启明

(南京农业大学 工学院， 江苏 南京 210031)



水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验

董芒， 顾宝兴， 姬长英， 张庆怡， 查启明

(南京农业大学 工学院， 江苏 南京 210031)

摘要：【目的】基于三自由度水果采摘机械臂，设计一种轮式智能移动平台。【方法】根据农田工作环境，设计了转向机构和防撞梁机构；借助ANSYS对车架在3种工况下的变形情况进行仿真分析；使用Simulink模块对车载电机进行了基于最大转矩电流比矢量控制(MPTA)以及ID=0模式下的仿真；使用VC++语言编写了运动控制程序，开发人机交互界面；在南京市江浦农场进行样机行走试验。【结果】弯扭工况下车架变形量最大为14.1 mm，应力值小于材料屈服极限；基于MPTA控制下的电机约0.8 ms达到稳定；该平台最大爬坡角度约为10°，1.5 m·s-1行进时跟踪路径的横向偏差约为0.22 m。【结论】该移动平台结构合理，强度和刚度较高，运动精度高，符合实际工作要求。

关键词：水果采摘机器人；智能移动平台；ANSYS；有限元分析；直线追踪试验

我国水果生产总量逐年增加，预计2016年将达到2.7亿t[1]。水果采摘在生产中耗时费力，需投入整个生产过程40%的劳动力。为降低水果采摘成本、减少对劳动力的依赖、提高采摘效率，智能采摘机器人的研究成为热点[2]。移动平台是农业机器人运动的基础，是采摘机器人研制的关键环节之一，决定着农业机器人运动的灵活性和控制的复杂性[3]。国内外针对移动平台的研究较多[4- 6]。比利时的Beaten等[7]研制的苹果采摘机器人的整个采摘机械臂及其控制系统安装在拖拉机后端，并设计提升装置可上下移动机械臂，但机器人体积较大，作业灵活性较差。……