移栽機(jī)械臂及其控制器的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)器人已開始應(yīng)用農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。移栽機(jī)械臂用來代替人工取苗放苗的重復(fù)性的屈伸勞動(dòng)，解放勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。移栽機(jī)械臂的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅具有普遍的工程意義，還具有深入的理論意義。針對(duì)三自由度移栽機(jī)械臂，提出了基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)的解決方案。系統(tǒng)控制器利用單片機(jī)為控制核心，驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)的直流伺服電機(jī)，同時(shí)監(jiān)控電機(jī)的位移編碼器。
　　 針對(duì)三自由的移栽機(jī)械臂，采用Denavit-Hartenberg參數(shù)法建

2、立了連桿坐標(biāo)系，求出了移栽機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。進(jìn)行正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。根據(jù)移栽機(jī)械臂工作地特定工作功能，得出末端執(zhí)行器的位姿，進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，然后求出了三個(gè)關(guān)節(jié)變量的值。
　　 根據(jù)移栽機(jī)械臂的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃。由移栽機(jī)械臂特定的工作功能的要求對(duì)軌跡規(guī)劃的要求，采用了三次多項(xiàng)式的軌跡規(guī)劃方法。求出了三個(gè)關(guān)節(jié)變量的運(yùn)動(dòng)軌跡函數(shù)。
　　 移栽機(jī)械臂的控制器設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)

3、和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是基于FREESCALE公司生產(chǎn)的MC9S12D系列16位的MC9S12XDP512單片機(jī)為控制核心，驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)采用驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200。而軟件設(shè)計(jì)就是根據(jù)移栽機(jī)械臂的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和軌跡規(guī)劃計(jì)算出的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)送給每個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)移栽機(jī)械臂完成其功能要求。
　　 在MALTAB/Simulink中的SimMechanics模塊中，對(duì)軌跡規(guī)劃的方法進(jìn)行了仿真，以驗(yàn)證合理性。仿