，开始仿真分析。

在仿真分析过程中，可以实时显示样机的运动状况。

如果仿真分析运行顺利，计算机将直仿真分析到设定的停止时间。

通常仅保存最后次的仿真分析结果，可以利用保存命令将所需的仿真结果存入数据库。

仿真结果的后处理绘制仿真曲线及进行优化分析完成次仿真后，即可对刚才有特定参数的仿真进行分析。

在主工具箱的测量工具集中单击两点相对运动测量工具按钮，或单击角度测量按钮，在主工具箱的下部即显示测量的属性位移速度加速度和。

选定测量的属性后，在工作屏幕区选择两个点，即可弹出个以时间为横轴的坐标系和条平滑的曲线，该曲线描述了在整个采摘过程中选定的两个点之间的相对位置相对速度或者相对加速度的曲线。

在该坐标系中单击鼠标右键选择，即可显示完整的特性曲线并可显示控制面板以实现对曲线的处理。

部分曲线如图，图所示图相对两指尖相对位移图四指尖角度图图为相对两个手指指尖之间距离随时间的变化曲线图，右边列为指尖顶点在方向上的位移随时间变化的曲线。

横坐标为时间，纵坐标为距离。

本次绘图的曲线是周期为秒的仿真曲线。

在秒处，纵坐标的值表示机械手初始位置时两手指尖的距离。

随着仿真的进行，机械手手指慢慢的张开，距离不断增大，直到点处距离不再变化，手指张开程度达到最大。

当苹果在机械手的采摘范围内时，机械手开始合拢以包围苹果，直到下面的水平线时机械手安全合拢，该过程近似为平滑的直线。

然后是旋转切割果梗及苹果分离后机械手后退的过程，距离不再改变。

当机械手后退到收集苹果的位置时，手爪将再次慢慢张开，以放下苹果。

该过程也是条近似直线的平滑的曲线。

由该曲线图可以很方便的读取苹果采摘机械手手指间距的最大和最小值，并了解手指在整个采摘过程中的运动的规律。

另可由计算出机械手上各点处的速度和加速度随时间变化的规律。

通过对曲线的分析，了解机械手在各个方向上的运动规律。

另外还可以通过分析，了解手指关节处的运动情况并描述处手指运动规律等。

图为手指指尖与电机底平面的角度，随时间变化的规律。

由图可知，四个点的运动规律相同，即机械手个手指的运动情况呈现出致性。

这对于采摘过程中，手指对苹果的作用力在各个方向是均匀的，这有助于减少苹果采摘过程中位置的无规则变动，也可有效的减少苹果采摘的机械损伤。

通过仿真，绘制出机械手各点处的运动规律，其曲线见附件。

位移速度加速度图指尖的运动规律图中分别为手指指尖相对于电机支架的位移速度加速度。

每列的个图，分别表示在和方向上随时间的变化情况。

由位移图可知，手指在方向上的极限位置。

由速度图可以对机械手的运动情况进行记录。

通过加速度图可以间接对机械手上各点的动力学情况进行计算。

由物理学和理论力学等学科的些原理可知，速度曲线上点的曲率越大，其加速度越大，曲率越小，其速度变化越平稳。

在加速度曲线上，些点曲率越大，表明该点短时间内的作用力变化较大，即发生的冲量就越大，这对于机械结构的使用寿命存在定的影响。

所以在机械手结构的设计过程中，应首先对机械手进行仿真，得到机械手各主要部位的速度加速度等曲线图，然后对仿真结果中加速度曲线进行分析，得到机械手在工作过程中，受力情况比较特殊的点或者部位。

对冲击大的点或部位进行加固加厚或者更换材料等预处理，以提高机械手的使用性能。

对仿真结果进行分析可知，在定的条件下，手指的运动轨迹各关节之间的作用力和角加速度都满足设计要求。

即该机械手设计合理，零件的结构设计符合要求。

产生仿真结果的动画文件的动画功能可以将其他产品中通过仿真计算得出的动画画面进行重新播放，有助于直观地了解整个物理系统的运动特性。

当加载动画或者将设置为动画模式时，界面改变为允许对动画进行播放和控制。

加，李增刚入门详解与实例哈尔滨国防工业大学出版社，葛正浩虚拟样机技术北京化学工业出版社，王国强，张进平，马若丁虚拟样机技术及其在上的实践西安西北工业大学出版社，孙群，张民，孙霖基于虚拟样机技术的四自由度机械手设计与仿真农机化研究，侯国柱，张晓峰基于和的机器人虚拟设计与仿真机械设计与制造，赵光霞基于和的装夹机械手运动仿真农业装备技术，马贵飞，马履中，杨文亮苹果采摘机器人机械手运动学分析与仿真农机化研究，郑凯，胡仁喜，陈鹿民机械设计高级应用实例北京机械工业出版社，，张海平，孔庆忠，郑海龙，杨雄，李果基于和五自由度机械手的运动学分析及仿真机械制造与自动化，宋健，张铁中，张宾，张红霞农业机器人的研究现状与发展展望潍坊学院学报本科生毕业论文设计成绩评定表由指导教师填写学院工学院专业农业机械化及其自动化姓名张耀龙论文题目基于和的苹果采摘机械手的仿真分析对待毕业实习的态度及实习期间遵守纪律情况优良分般分较差二观察收集整理查阅资料及运用数据的水平优良分般分较差分三学生的独立工作能力和动手能力优良分般分较差分四毕业论文写作的规范化程度优良分般分较差分五毕业论文设计总体评价优良分般分较差分评定意见成绩及能否提交答辩指导教师签名单位公章年月日本科生毕业论文设计成绩评阅表由评阅教师填写学院工学院专业农业机械化及其自动化姓名张耀龙论文题目基于和的苹果采摘机械手的仿真分析论文选题的价值与合理性优秀分般分较差二论文的难度工作量大小和创新性优秀分般分较差分三数据资料分析归纳概括及运算的能力优秀分般分较差分四文字表达水平文章的逻辑性优秀分般分较差分五论文写作的规范化程度优秀分般分较差分评阅意见成绩及能否提交答辩评阅教师签名年月日本科生毕业论文设计答辩及综合评分表由答辩小组填写学院工学院专业农业机械化及其自动化姓名张耀龙论文题目基于和的苹果采摘机械手的仿真分析内容的科学性应用性和创新性优秀分般分较差二论文写作水平及知识面掌握程度优秀分般分较差分三语言表达能力逻辑思维能力回答问题的正确性优秀分般分较差分论文答辩成绩答辩小组负责人签名年月日本科生毕业论文设计综合评定成绩由答辩委员会填写开题报告成绩中期检查成绩指导教师评定成绩毕业论文设计评阅成绩毕业论文设计答辩成绩综合评定成绩注综合评定成绩等级优秀，良好，中等，及格，不及格分以下。

答辩委员会负责人签名年月日载的动画主要分为两种类型时域动画和频域动画，本课题采用时域动画，以时间为单位进行仿真分析，画面随输出时间步长而依次生成。

本课题仿真的设置为，设置为，则将记录步或帧的数据，它在秒中每秒创建帧动画。

完成依次仿真后，单击主工具箱中的后处理模块工具，弹出如下图所示的控制面板。

在该对话框中可以进行仿真的回放，可进行的操作包括顺序播放，倒放，播放速度的调整等。

设置好定的播放速度后，单击按钮，单击开始播放按钮，直到播放结束后，再次单击按钮，即可将回放的过程记录成文件文件详见附件并存放在工作目录中。

视频制作的控制面板如图所示图视频的制作结论主要工作及成果在本课题的整个实施阶段，根据已有的国内外材料，设计了种结构简单小巧的苹果采摘机械手并运用完成了机械手的三维模型和初步的运动约束。

之后利用美国公司开发的虚拟样机分析软件中的多个模块实现了对该机械手的仿真分析，并能够从仿真结果中获取机械手作业过程中的运动学动力学等方面的规律，完成了项目开题阶段设置的目标。

同时在本课题的不同阶段分别完成了开题报告外文翻译文献综述和中期检查等工作。

展望工业机械手是国际上机器人学研究的热点之，构造出具有良好性能的工业机器人的众多构型，以便根据应用要求选择不同性能的机构，是机器人机构中的项重要任务，当前众多研究人员的研究方向都集中于构建新型的机械手机构。

传统的方法是通过试验样机制造实物来验证，而近年计算机技术的广泛应用提供了新的方法，那就是虚拟样机技术，这包括了三维建模技术和机械系统运动学等相关技术。

未来中国农业在参与市场竞争融入自由贸易的必由之路上，农业产业化是必须的客观历史进程，而产业化的根本特征即是规模速度效率和效益，没有现代的机械化工具和技术是不可想象的。

因此，可以毫不夸张地说，随着新世纪中国农业的飞跃，随着农业产业化的推进，中国农业真正意义上的机械化时代正向我们走来。

正如农业产业进程有其自身的规律样，新的轮农业机械化浪潮的到来，完全区别于建国后数次人为的冒进，而是生产力自身发展的必然，是不以人的意志为转移的客观进程。

与农业产业各个阶段相对应，农业机械化同样也将呈现出由低级到高级的发展规律。

总的来说，农业机器人技术的发展还远落后于工业机器人技术，由于农业机器人在技术和经济等方面的特殊性，目前还没有普及，但随着农业生产向规模化多样化精确化发展，以及逐步出现的农业劳动力不足的问题，可以预计，随着信息技术向农业领域的渗透，农业现代化技术的发展，农业工程技术的日趋成熟，农业机器人将越来越多地进入农业生产过程中。

致谢本次设计是在我的指导老师姬长英教授的精心指导下完成的，在我的毕业设计选题开题以及撰写过程中始终严格要求，同时及时地给我指导。

姬老师严谨的治学态度渊博的专业知识崇高的职业品德很令我很感动，我从老师身上学到了做学问的态度方法与知识，但更重要的是学到了做人的道理与做任何事情都应有的认真严谨的态度。

这将使我受用终身。

另外我还要感谢张麒麟学长，即使自己很忙也会抽出时间来询问我的工作进度并不断给予我帮助，对这种无私奉献的精神也深感敬佩。

同样还要感谢在毕业设计过程中给予过帮助的同学和朋友们。

参考文献崔玉洁，张祖立，白晓虎采摘机器人的研究进展与现状分析农机化研究，田素博，邱立春，秦军伟，刘春芳国内外采摘机器人机械手结构比较的研究农机化研究，徐丽明，张铁中果蔬果实收获机器人的研究现状及关键问题和对策农业工程学报汤修映，张铁中果蔬收获机器人研究综述机器人方传青，尹丽娟仿真设计在农业机械手设计中的应用农业装备与车辆工程，翟衡，赵政阳，王志强，束怀瑞世界苹果产业发展趋势分析果树学报叶立梅，付国，赵志伟红富士苹果树生长特性及栽培技术科技创新导报，詹友刚中文野火版教程通用模块北京清华大学出版社，谭志飞，黄辉先基于和的机械手运动学仿真机械工程师，姜华，周济，王春河，张新访机械设计过程与装配建模机械设计，，特点夹持缓慢，采用内附橡胶材料夹持装置来夹持果实，减少了水果与机械手接触过程中冲击挤压等作用而造成的苹果的机械损伤采用两个电机分别实现不同的功能，效率较高。

缺点只要表现在成本较高，灵活性较差。

两个电机作业，控制难度较大，要求采摘人员具有较高的专业能力，通用性差末端执行机构体积过大质量过重要求机械手运动空间较大。

图方案的结构简图末端夹持机构正反螺纹杆光杆电机轴承电机二轴承二支架第二种方案的分析本方案仍然采用电机控制来实现手指的夹持工作，在分离水果的时候也同样采用扭断果梗的方式。

其机构简图如图所示。

本方案的工作过程主要是当活塞向后运动时，推动齿条向后运动，根据齿条与齿轮的啮合关系，两个手指平移并实现夹紧果实当活塞向前运动时，手指平移松开。

在手指的外轮廓固定连接个微型电机，