自主式割草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與智能控制設(shè)計.pdf

1、1 1 I I I l U I I I I I I I I I I I I 1 1 1Y 3 4 3 1 8 5 0兮類號～：[ 1 2 壘蘭．壘一『J DC 一．魚蘭1 ?夠。川太譬Y ：八N G Z ^ 、j0 U N I V E R S I T Y學(xué)號．M 圣1 5 f 蝗已密級一??．碩士學(xué)位論文( 全目制專業(yè)學(xué)位)自主式割草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與智能控制設(shè)計聶慶瑋指導(dǎo)教師姓名：—旦曼差± 塾撞：塹：! ：! ：! 盤堂：

2、望蒸塹劌： 2 2 三1 2 2煎鰱齷壹終三堡塑L 塹盟絲芝E 固鹽墊拯查墮金魚：婆蒸蟄型：2 2 主1 2 ：!申請學(xué)位級別：論文提交日期：學(xué)位授予單位：碩 士2 0 1 8 年4 月?lián)P州大學(xué)笞辯委員會主席：．- 耋’堡態(tài)堂學(xué)科專業(yè)名稱： 墊拯王堡論文答辯日期： 2 Q ! 墨主』旦．．一學(xué)應(yīng)授予日期： 2 Q ! 墨生魚鍾2 C l 8 年6 月摘要隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活質(zhì)量不斷提高，中國社會開始進(jìn)入到重視物質(zhì)精神雙重化追

3、求的現(xiàn)代化社會。正如同美國上世紀(jì)9 0 年代園林機(jī)械開始發(fā)展一般，未來割草機(jī)器人將會在不同場所、不同領(lǐng)域中得到廣泛運(yùn)用。中國目前雖然有很多研究所和企業(yè)在對割草機(jī)器人進(jìn)行開發(fā)研究，但總體水平不高，很多細(xì)節(jié)亟待改進(jìn)、研究。本文以用戶需求為第一出發(fā)點(diǎn)，以完善自主式割草機(jī)器人各項(xiàng)功能為目標(biāo)，對自主式割草機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、路徑規(guī)劃等方面進(jìn)行了深入的開發(fā)研究。首先，在分析了國內(nèi)外常見的割草機(jī)器人優(yōu)缺點(diǎn)之后，明確了自主式割草機(jī)器人本體設(shè)計的

4、要求，建立了自主式割草機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)模型，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)化設(shè)計，將其分為移動機(jī)體結(jié)構(gòu)、割草機(jī)構(gòu)、碰撞檢測裝置以及電氣件布局這四大模塊，根據(jù)每個模塊的特點(diǎn)，進(jìn)行了相關(guān)研究、分析，給出了一套合理可行的方案，并通過有限元模塊進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證。在碰撞檢測模塊中，創(chuàng)新性設(shè)計了一套能夠檢測自主式割草機(jī)器人前行方向上障礙物的裝置，節(jié)約了部分成本，提高了集成性。其次，根據(jù)目前市場主流的控制系統(tǒng)需求，進(jìn)行了自主式割草機(jī)器人的運(yùn)行分析，對比了單片機(jī)

5、和P L C 的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了以信捷P L C 為控制器核心的的自主式割草機(jī)器人控制方案，將整個控制系統(tǒng)劃分為了驅(qū)動系統(tǒng)、多元傳感系統(tǒng)、人機(jī)交互界面以及路徑規(guī)劃這四個部分，在此基礎(chǔ)之上，從硬件、軟件兩方面入手，對四個部分進(jìn)行聯(lián)動設(shè)計，完成了自主式割草機(jī)器人的一般性產(chǎn)品功能，使得對自主式割草機(jī)器人的控制簡單化、自動化。然后，以廈門才茂B D —G P S 為對象，研究了G P S 相關(guān)的工作運(yùn)行原理，分析了幾種覆蓋整個自主式割草機(jī)器人工作

6、區(qū)域的全局路徑規(guī)劃方式，提出了G P S 與上位機(jī)之間自由通信的算法和基于工業(yè)級G P S 的路徑跟蹤方法，完善了G P S 在自主式割草機(jī)器人領(lǐng)域中的相關(guān)應(yīng)用。最后，制作樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析，和理論形成了對比研究。通過自主式割草機(jī)人穩(wěn)定性震動測試，驗(yàn)證了自主式割草機(jī)器人正常工作時穩(wěn)定性。通過自主式割草機(jī)器人一般性功能測試分析，評估了移動機(jī)體結(jié)構(gòu)、割草機(jī)構(gòu)、碰撞檢測裝置的運(yùn)行情況，為今后的產(chǎn)品改進(jìn)迭代打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：自主式割草