采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其三維

建模研究東北電力大學(xué)2018級(jí)本科畢業(yè)答辯答辯人：機(jī)械工程學(xué)院緒論采摘機(jī)械手探究現(xiàn)狀采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采摘機(jī)械手三維模型采摘機(jī)械手視覺(jué)系統(tǒng)東北電力大學(xué)2018級(jí)本科畢業(yè)答辯54321總結(jié)6緒論我國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)悠久性在我國(guó)，蘋果栽培有著悠久的歷史，是我國(guó)優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品之一，我國(guó)蘋果生產(chǎn)在世界蘋果產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位。多產(chǎn)性據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)蘋果產(chǎn)量達(dá)到4092萬(wàn)噸，居世界首位，占世界蘋果栽培面積和產(chǎn)量的較大份額。耗時(shí)性在蘋果生產(chǎn)作業(yè)中，采摘作業(yè)是最耗時(shí)、最費(fèi)力的環(huán)節(jié)，約占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程作業(yè)量的40%，其費(fèi)用占成本的50%～70%。緒論我國(guó)蘋果采摘方法替代人工采摘，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)較復(fù)雜，不能適應(yīng)多變的環(huán)境機(jī)械結(jié)構(gòu)占用體積大，結(jié)構(gòu)不簡(jiǎn)便多處于實(shí)驗(yàn)室研制階段，尚未廣泛應(yīng)用人工作業(yè)強(qiáng)度較大借助梯子登高或蹲下進(jìn)行采摘具有危險(xiǎn)性采摘過(guò)程費(fèi)時(shí)，費(fèi)力發(fā)達(dá)國(guó)家采摘人力越來(lái)越少，人工成本越來(lái)越高機(jī)械手采摘人工采摘緒論在蘋果生產(chǎn)中采摘作業(yè)是生產(chǎn)鏈中最耗時(shí)，最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致水果生產(chǎn)勞動(dòng)力成本增加，為降低成本，提高勞動(dòng)效率，將人們從這種危險(xiǎn)作業(yè)中脫離出去，研究蘋果采摘機(jī)械手具有重要的意義。蘋果采摘機(jī)械手的研究意義采摘機(jī)械手研究現(xiàn)狀1半自動(dòng)化2自動(dòng)化1.半自動(dòng)化機(jī)器人1987年開發(fā)出果實(shí)采摘機(jī)器人需要人的協(xié)作,只能算是半自動(dòng)化的收獲機(jī)器人效率較低。2.全自動(dòng)化1988年韓國(guó)研制成功蘋果采摘機(jī)器人,此機(jī)器人可以自由在果園移動(dòng),專門采摘成熟的蘋果,對(duì)于樹冠外部蘋果的識(shí)別率達(dá),但依然存在誤判率和果實(shí)損傷率有待于解決。采摘機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r采摘機(jī)械手研究現(xiàn)狀按手臂構(gòu)型串聯(lián)型機(jī)械手并聯(lián)型機(jī)械手按采摘方式搖振采摘電極切割采摘吸盤式擰斷采摘剪斷式采摘按驅(qū)動(dòng)方式液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)按機(jī)構(gòu)分類笛卡爾坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型球坐標(biāo)系關(guān)節(jié)坐標(biāo)系采摘機(jī)械手分類采摘機(jī)械手研究現(xiàn)狀應(yīng)用研究研究方向本課題主要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,控制較為容易的蘋果采摘機(jī)械手,替代危險(xiǎn)作業(yè)，提高采摘的效率,縮短了采摘時(shí)間,減小對(duì)果實(shí)的損害率。現(xiàn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)笨重，占用園林體積大，識(shí)別復(fù)雜環(huán)境能力不強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)構(gòu)輕便，造價(jià)較高，尚未廣泛應(yīng)用采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能末端執(zhí)行器安裝在機(jī)械手的末端，功能類似于人手直接與蘋果接觸形式吸盤式，針式，噴嘴式，電極式選擇為解決采摘機(jī)械手果實(shí)損傷率較大的問(wèn)題，綜合考慮選擇吸盤式切割式。末端執(zhí)行器選擇采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二指吸盤式扭斷末端執(zhí)行器的手指末端附有彈性吸盤，采摘時(shí)吸盤牢固吸附果實(shí)外表面，減少旋轉(zhuǎn)扭斷時(shí)手指對(duì)果實(shí)造成的傷害，降低蘋果損傷率。

采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器工作時(shí)動(dòng)力由主動(dòng)齒輪傳遞到從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪與齒輪桿嚙合。齒輪桿和滑桿共同完成手指的張開與閉合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)蘋果的采摘和釋放。采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能機(jī)械手的功能是將末端執(zhí)行器移動(dòng)到接近蘋果位置并調(diào)整方向使其容易接觸目標(biāo)，類似于人的手臂種類機(jī)械手主要有笛卡爾坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型等采摘機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采摘機(jī)械手腕部由旋轉(zhuǎn)法蘭盤實(shí)現(xiàn)扭斷采摘?jiǎng)幼髌渌糠钟呻姍C(jī)電機(jī)支撐架，頂端端蓋和末端執(zhí)行器支架組成采摘機(jī)械手腕部采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采摘機(jī)械手小臂由伸縮臂和小臂外殼組成。電動(dòng)推桿作為小臂伸縮的部件實(shí)現(xiàn)小臂的伸長(zhǎng)，伸出桿的末端通過(guò)螺絲連接法蘭盤與末端執(zhí)行器連接采摘機(jī)械手小臂組件

采摘機(jī)械手大臂組件機(jī)械手大臂主要起俯仰角度作用，配合伸縮小臂伸長(zhǎng)動(dòng)作，同時(shí)支撐末端執(zhí)行器。采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)腰部主要由齒輪組傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)架和減速箱等部分組成。工作時(shí)通過(guò)齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

采摘機(jī)械手腰部采摘機(jī)械手三維模型蘋果采摘機(jī)械手有5個(gè)自由度，末端執(zhí)行器，伸縮臂，傳動(dòng)大臂，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和視覺(jué)系統(tǒng)等相互協(xié)調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)成熟果實(shí)的識(shí)別，抓取，扭斷，判斷一系列的過(guò)程，滿足水果經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)化生產(chǎn)。采摘機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)采摘機(jī)械手視覺(jué)系統(tǒng)視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)彩色CCD攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)。彩色CCD攝像機(jī)采摘機(jī)械手視覺(jué)系統(tǒng)視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)彩色CCD攝像機(jī)搜集自然條件下蘋果圖像，將成熟蘋果從復(fù)雜環(huán)境中分離出去，以避免過(guò)多障礙物的干擾，從而實(shí)現(xiàn)降低果實(shí)誤判率的要求。背景實(shí)體分離技術(shù)結(jié)論（1）本次課題對(duì)采摘機(jī)械手小臂，大臂，伸縮臂，腕部和腰部等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和三維建模。（2）詳細(xì)對(duì)末端執(zhí)行器類型，結(jié)構(gòu)，自由度和手指數(shù)量等問(wèn)題