3.课题的基本内容，重点，难点

3.1.课题的基本内容

机械臂的设计

机械臂的设计是由执行机构，驱动机构和控制部分组成的，各部分关系如下框图

3.2 课题的难点

对于机械臂这一块，我觉得困难的方面有很多，比如整体机械臂的外壳设计，连杆机构的运作方式和尺寸，底部液压缸的选择及行程开关的选择，回路设计，最困难的我觉得是最后的实验操作与理论计算分析存在的误差分析，这是最难解决的一个突破点，只有通过巨大的计算，和查阅资料才能分析出。

4.水果采摘装置的研究

4.1上下移动的传动方式

4.1.1齿轮齿条传动（方案一）

齿轮齿条传动，在工厂自动化中具有广泛的应用，比如自动上下料的桁架机器人，堆垛机械手，物料搬运装置等，其具有承载力大，精度较高等优点；特别是对于长行程应用来说，相对于同步带和滚珠丝杠，齿轮齿条是一种极为适合的选择，其通过拼接几乎可以得到任意长度的行程

4.1.2滚珠螺杆传动（方案二）

滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

4.1.3气缸（方案三）

4.1.4方案总结

在上下移动的传动方式方面，使用气液增压缸或者气液阻尼缸更为可靠，由于是轻便的机械，所以不能采用重型的部件，齿轮齿条和滚珠螺杆机构虽然稳定，但是算上电机加减速机的重量，远远大于单气缸的重量，其次，电动执行器的运行能耗通常低于气缸的运行能耗，即更节能。而在往复运动周期较长（大于1min）时，气缸竟然变得更节能。这首先是由于终端停止时电动执行器的控制器通常需要消耗约10W的电力，而气缸仅有电磁阀耗电和气体泄露，一般低于1W，即终端停止时间越长，对气缸越有利；其次电机在连续旋转条件下的额定效率可达90%以上，但在直线往复运动（丝杠转换）中的台形加减速旋转条件下的平均效率却不到50%。在竖直往复运动时，夹持工件的保持动作要求不断供给电流给电动执行器以克服重力，而气缸只需关闭电磁阀即可，耗电极少。因此在竖直往复运动时电动执行器相比气缸的能耗优势不是很大。

4.2关节旋转部分

4.2.1 交流异步电机

交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三相交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。

4.2.2交流伺服电机

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）

4.2.3小型直流电机

中心高为400mm及以下或电枢铁芯外径为368mm及以下的电动机为小型直流电动机。

4.2.4电机种类选择的总结

关于电机的选择，由于整体没有精度要求，也不需要接控制台控制，所以不采用伺服电机，再者处于重量以及现场无电源的考虑，建议选用小型直流电机，使用电池等作为电源，关于电机旋转角度限制的问题，需进一步研究。

4.3机械手抓

4.3.1滚珠螺杆式机械手