基于ARM的采摘機械手運動控制及避障研究

王立謙，吳 蕾

(武昌首義學院 機電與自動化學院，武漢 430064)

0 引言

近年來，隨著人工智能技術的日益成熟，我國不斷結合新技術推動農業機械化的發展，致力于減小與發達國家在農業現代化方面的差距。隨著農業機械化的不斷被重視和飛速發展，各種農業機器人逐漸進入市場，不僅改變了傳統的農業勞動方式，而且促進了現代農業的發展。本文對采摘機械手進行了位姿描述和運動學分析，并對機械手運動控制和避障進行了一定的前期理論研究，對設計出具有人工智能的采摘機器人具有一定的參考意義。

1 機械手運動學分析

機械手是采摘機器人的重要組成部分，是保證在復雜環境中開展整個采摘作業的綜合性剛體。采摘機械手包含多個可自動運動的關節，各關節都在其坐標系度量下進行運動，為果實的成功抓取提供了基礎。因此，在對采摘機械手運動控制及避障進行研究之前，必須提前對機械手位移、速度和加速度等運動學原理進行分析和研究。

圖1中，建立原點位于參考坐標系XYZ原點的向量圖，則該參考坐標系XYZ可以用3個向量組成的矩陣進行表示，其位姿描述方程式為

(1)

圖1 原點位于參考坐標系原點的向量表示圖

倘若原點不位于參考坐標系XYZ原點中，如圖2所示。

圖2 原點不位于參考坐標系原點的向量表示圖

則該參考坐標系XYZ可以用4個向量組成的矩陣進行表示，其位姿描述方程式為

(2)

結合前面的對采摘機械手位姿的描述，采摘機械手可以抽象為如圖3所示的坐標系。……