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水果以及其制品是我国农业出口的优势产品,随着种植工艺的优化以及机械化程度的提高,水果生产总量逐年增加,品种结构不断改善,预计2016年将达到2.7亿吨。许多国家都加大了对智能化机械的研究,传统印象中“傻、大、粗”的农业机械也正在朝着智能化、产业化的方向发展。移动平台作为采摘机器人的基础,其结构强度和运动精度直接决定着机器人能否顺利工作,针对移动平台的研究越来越受到人们的重视。本课题在借鉴国内外的相关研究的基础上,并结合果园实际工作环境,借助CAE技术开发设计一款结构紧凑、布局合理、经济安全的移动平台,为之后的自主导航、智能采摘和在线分级奠定基础。其主要工作内容包括以下几个方面:1、制定了水果采摘机器人移动平台的设计指标和要求,完成了移动平台机械本体的设计。确定了移动平台的移动机构、轮子配置方案、轮子的类型、驱动方式等;设计了可实现手动和电控模式自由切换的转向机构以及防撞梁机构。2、对三种不同工况下车架的变形进行了有限元分析。将车架模型简化后导入ANSYS中,完成其材料参数设置、单元类型的选择、网格的划分等前处理过程,获得了移动平台在纯弯曲、弯扭联合、采摘运动等工况下等效应力云图和等效位移云图。结果表明:三种工况下,车架最大变形量为44.0mm,最大应力为209 MPa,小于材料的强度极限510 MPa。针对材料强度富余量大的问题进行了优化设计,选取平台机架在弯扭工况下变形量较大的7根梁进行截面尺寸优化,在低于强度极限允许下,优化后车架重量减少16.1 kg。3、对移动平台车架固有模态进行了求解,避免敏感外部激励引起共振。通过试验测得平台敏感共振频率为20～36 Hz,经过建模,加载外部预应力,求解等过程获得车架的前十二阶振动频率以及振型图。可得出最终结论:该车架结构设计合理,绕开了敏感激励区间,在实际工作中不会发生共振情况。4、对最为常见的最大转矩电流比矢量控制(MPTA)和Id=0控制进行了比较在MATLAB/Simulink模块中完成了电机瞬态过程仿真,得到两种控制方式下的响应曲线、力矩变化曲线等。结果表明:在水果采摘机器人移动平台特殊的工作环境下,采用MTPA控制的方式要比Id=0控制方式好,电机输出力矩响应快,同等输出力矩下电流要小,耗电量更小。两种典型控制方式的比较简单直观,对以后的工作实践具有一定的参考意义。5、针对移动平台的控制系统进行了研究,基于CAN总线技术设计了开放式控制方案,搭建相应的电气控制柜,选取合适的位置、角度、速度、GPS模块等传感器,编写了控制系统硬件框图和运动控制程序。针对移动平台机械本体设计了滑动率测试试验和直线追踪试验。结果表明:移动平台滑动率较大,在后续工作中需要格外注意;土壤路面下,直线追踪误差达到0.41 m,满足设计要求。