燕京理工学院毕业论文I棉花采集机械手的设计棉花采集机械手的设计摘摘 要要针对国内棉花采收存在的问题，提出了运用棉花采摘机械手代替人工和采棉机采收的方法。在对棉花农业特性及收获特性分析的基础上，结合新疆棉花种植模式以及棉花采摘要求，遵循机械手设计原则，设计了一种 5 自由度多行采收的关节型棉花采摘机械手。为使机械手能够高效灵活地收获口标空间棉铃，尽可能减小机械臂的操作空间和结构尺寸，结合采摘对象棉铃的生长分布空间和作业要求，分析了在给定空间下的设计变量、优化口标和约束条件，建立了优化设计的数学模型，并利用 MatLab 优化工具箱进行编程，实现了棉花采摘机械手的机构参数优化。关键词关键词：棉花 采摘机械手 机构设计 工作空间 优化设计燕京理工学院毕业论文IIDesign of Manipulator for Cotton CollectionAbstractIn view of the domestic cotton harvesting problems, and puts forward the method of using artificial cotton and cotton picker harvesting instead of picking manipulator. Based on the analysis of characteristics of agriculture and harvest characteristics of cotton, cotton planting pattern and the combination of Xinjiang cotton picking requirements, follow the manipulator design principles, design a 5 degree of freedom for recovery the joint type cotton picking manipulator. The manipulator can harvest effectively target space boll, operating space and structure size as much as possible to reduce the mechanical arm, with the growth of the spatial distribution of Boll picking object and operating requirements, analyzes the design variables in a given space, optimize the export standard and constraints,The mathematical model of optimal design is established, and the optimization of the mechanical parameters of the cotton picking manipulator is realized by using the MatLab optimization toolboxKey words: Cotton Picking Manipulator Mechanism Design Workspace Optimization Design燕京理工学院毕业论文III目目 录录绪绪 论论.4 4第第 1 1 章章 棉花采摘机械手机构设计棉花采摘机械手机构设计.5 5第 1.1 节 目标采摘区域与对象分析.5第 1.2 节 棉花采摘机械手机构设计.5第 1.3 节 研究现状.6第第 2 2 章章 棉花采摘机械手机构参数的优化设计棉花采摘机械手机构参数的优化设计.11第 2. 1 节 棉花采摘机械手工作空间的确定.11第 2.2 节 机械手.12第第 3 3 章章 机械手的设计机械手的设计.16第 3.1 节 设计方案.16第 3.2 节 手指数量.16第 3.3 节 手指关节数量.16第 3.4 节 尺寸的设定.17燕京理工学院毕业论文IV第 3.5 节 材料的选择.18第第 4 4 章章 动力源的选择动力源的选择.19第 4.1 节 微小型驱动模块的研究 .19第 4.2 节 电机的选择.19第 4.3 节 步进电机的确定.20第第 5 5 章章 传动方式选择和设计传动方式选择和设计.2121第 5.1 节 微小型传动模块研究 .21第 5.2 节 输出端齿轮.215.3 几何尺寸计算.24第第 6 6 章章 其他零件的设计其他零件的设计.26第 6.1 节 手掌的设计.266.2 手指底座.26第 6.3 节 第一个指节.27第第 7 7 章章 其他硬件系统其他硬件系统.30第 7.1 节 传感器.30第 7.2 节 单片机.31燕京理工学院毕业论文V第 7.3 节 图像识别系统.31第第 8 8 章章 工作原理流程及形态工作原理流程及形态.33第 8.1 节 工作原理.33第 8.2 节 工作形态.34小小 结结.3939致致 谢谢.4040参考文献参考文献.4141附录附录.4242燕京理工学院毕业论文1绪绪 论论我国是种棉大国，棉花采收一直是制约棉花经济效益提高的重要因素之一。我国棉花的采摘方式主要为人工采摘和采棉机采摘。人工采摘效率低、劳动强度大、采摘成本高、对身体伤害大；采棉机采摘虽然效率高，但其成本太高，采摘质量低。而我国棉花种植地域辽阔、规模不一，新疆采用集约经营方式，生产规模比较大；而内陆采用的是粗放、分散的经营方式，规模小、纤维短、收获期长，使得机械化采棉有可能在新疆大规模实施外，在广大内陆产棉区是很难实施的z -o 因此，开发一种适合我国棉花种植情况、采棉速度快、质量高的棉花采摘机械手具有广阔的市场应用前景。农业采摘机器人的作业环境特殊，作业对象复杂，对机械手的结构要求很高。直接购买现有的工业机械手，很难达到理想的采摘效果。针对这种情况，本文根据新疆建设兵团农八师棉花栽培模式下采摘目标的空间分布特征，基于棉花的农艺特性，在分析其生长和采摘特性的基础上，对棉花采摘机