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苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真-机械手设计【全套含有CAD图纸三维建模】

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CAXA图纸
丝杠-A4.exb
总装配图-A1.exb
手指座-A4.exb
指尖关节-A4.exb
支架-A2.exb
第一关节-A4.exb
第二关节-A4.exb
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苹果 采摘 机器 执行 履行 机构 设计 仿真 机械手 全套 含有 cad 图纸 三维 建模
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内容简介:
包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985XXXXX毕 业 设 计 (论 文)苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真系 名: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985指导教师姓名: 指导教师职称: 年 月包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真1摘 要苹果采摘机器执行器是采摘机器的重要部件,它的设计通常被认为是机器人的核心技术。本次设计首先,调查了采摘机及其末端执行器的研究及发展现况;接着,通过现有苹果采摘机末端执行器及人工采摘苹果时原理进行分析,在此分析基础上提出了总体结构方案;其次,对各主要机构及其零件进行设计与选择;然后,通过静力学分析进行了校核;最后,采用 Pro/E 三维设计软件进行了虚拟设计及仿真分析。通过本次设计,巩固了大学所学专业知识,如:机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等;掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD、Pro/E 软件,对今后的工作与生活具有极大意义。关键词:苹果采摘,执行器,手指,设计包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真2AbstractApple picking machine is an important part of the picking machine. Its design is often considered as the core technology of the robot.This design first, the research and development status of the picking machine and its end effector;Then, through the analysis of the principle of the end effector of the apple picking machine and picking apples, the overall structure scheme is put forward;Secondly, the design and selection of the main body and its parts are carried out;Finally, the virtual design and simulation analysis of Pro/E 3D design software are carried out.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, etc.;Master the design method of common mechanical products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro/E software, for the future work and life of great significance.Key words: Apple picking, Actuator, Finger, Design包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真3目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .1包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真41.1 课题研究背景及意义 .11.2 国内外采摘机器发展现况 .11.3 采摘机器末端执行器研究现状 .21.3.1 获取方式 .21.3.2 分离方式 .3第二章 总体方案确定 .52.1 设计要求 .52.2 苹果采摘特点分析 .52.3 总体方案设计 .5第三章 主要机构的设计与选择 .73.1 驱动机构的设计 .73.1.1 驱动方案的选择 .73.1.2 电动机的选择 .73.1.3 丝杆副的选型与校核 .93.1.4 轴承的选择与校核 .123.1.5 键的选择与校核 .123.2 手指结构设计 .133.2.1 手指数量 .133.2.2 手指关节数量 .133.2.3 手指的材料 .133.3 机架的设计 .14第四章 力学分析与校核 .154.1 手指的工作原理 .15包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真54.2 抓取时的静态力学模型 .154.3 运动学分析 .174.4 夹持误差计算 .18第五章 三维设计与仿真分析 .215.1 软件概述 .215.2 三维设计与装配 .225.2.1 零件三维设计 .225.2.2 虚拟装配 .235.3 仿真分析 .245.3.1 仿真的简单介绍 .245.4.2 仿真过程 .25总 结 .28参考文献 .29致 谢 .30包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真6包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真7包含 CAD 图纸和三维建模及说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真8XXXXX毕 业 设 计 (论 文)苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真系 名: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师姓名: 指导教师职称: 年 月苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真I摘 要苹果采摘机器执行器是采摘机器的重要部件,它的设计通常被认为是机器人的核心技术。本次设计首先,调查了采摘机及其末端执行器的研究及发展现况;接着,通过现有苹果采摘机末端执行器及人工采摘苹果时原理进行分析,在此分析基础上提出了总体结构方案;其次,对各主要机构及其零件进行设计与选择;然后,通过静力学分析进行了校核;最后,采用 Pro/E 三维设计软件进行了虚拟设计及仿真分析。通过本次设计,巩固了大学所学专业知识,如:机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等;掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD、Pro/E 软件,对今后的工作与生活具有极大意义。关键词:苹果采摘,执行器,手指,设计苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真IIAbstractApple picking machine is an important part of the picking machine. Its design is often considered as the core technology of the robot.This design first, the research and development status of the picking machine and its end effector;Then, through the analysis of the principle of the end effector of the apple picking machine and picking apples, the overall structure scheme is put forward;Secondly, the design and selection of the main body and its parts are carried out;Finally, the virtual design and simulation analysis of Pro/E 3D design software are carried out.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, etc.;Master the design method of common mechanical products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro/E software, for the future work and life of great significance.Key words: Apple picking, Actuator, Finger, Design苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真III目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 课题研究背景及意义 .11.2 国内外采摘机器发展现况 .11.3 采摘机器末端执行器研究现状 .21.3.1 获取方式 .21.3.2 分离方式 .3第二章 总体方案确定 .52.1 设计要求 .52.2 苹果采摘特点分析 .52.3 总体方案设计 .5第三章 主要机构的设计与选择 .73.1 驱动机构的设计 .73.1.1 驱动方案的选择 .73.1.2 电动机的选择 .73.1.3 丝杆副的选型与校核 .93.1.4 轴承的选择与校核 .123.1.5 键的选择与校核 .123.2 手指结构设计 .133.2.1 手指数量 .133.2.2 手指关节数量 .133.2.3 手指的材料 .133.3 机架的设计 .14第四章 力学分析与校核 .154.1 手指的工作原理 .154.2 抓取时的静态力学模型 .154.3 运动学分析 .174.4 夹持误差计算 .18第五章 三维设计与仿真分析 .215.1 软件概述 .215.2 三维设计与装配 .225.2.1 零件三维设计 .225.2.2 虚拟装配 .23苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真IV5.3 仿真分析 .245.3.1 仿真的简单介绍 .245.4.2 仿真过程 .25总 结 .28参考文献 .29致 谢 .30苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真1第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义在中国苹果是一个主要的水果,2010 年苹果总产量占 32.73 三大水果,水果(苹果,桔子,梨头。此外,苹果在中国的领土面积 2848 亩,产量 26 万吨,占世界的 35%,苹果面积、产量、规模最大的世界苹果采摘机器人采摘过程。在很大程度上可以大大提高效率,节约成本,但可摘摘果过程中的机械损伤,机械性损伤是一种入侵的病原微生物,是错误的主要原因为操作负荷的瘀伤,打破,从而使变质腐烂的水果,每年达 30 40%的损失高达 10 亿人民币。直接接触臂部分果实,所以开发一个容易损坏的水果和小型机械手是特别重要的。“采摘机器的末端执行器是一个安装在移动设备或者采摘机器手臂上,使其能够拿起一个对象,并且具有处理、传输、夹持、放置和释放对象到一个准确的离散位置等功能的机构。 ”这是末端执行器的一个定义。采摘机器的抓取作业方式在工业生产中是一个重要的运用,机器是一个全面的强大的自动化设备,装置的执行器是直接导致了大多数的任务,完成任务后的结构和尺寸的设计,多种结构。通常,根据使用和机械手爪的结构的变化,吸附出口和专用工具三类。在大多数情况下,执行器是为特定用途而专门设计的,也可以是一个大型的多功能性的执行者。现有的末端执行器机构的性能并从国情出但有些技术还不成熟,因此,如何在现有的条件和执行机构的性能可以满足不同的功能要求,研制结构简单、成本低、可靠性高,采摘机端是我们最重要的任务。1.2 国内外采摘机器发展现况水果和蔬菜在采摘机器人的研究始于 20 世纪 60 年代,在美国,主要用于气动机械清洗方法和非定常的风格。缺点是,水果的脆弱性,效率不高,不存在很大的局限性,特别是选择性的收获,拣软的,新鲜的水果和蔬菜。但此后,随着电子技术的发展和计算机技术的发展,特别是在工业机器人,更成熟的技术和计算机图像处理技术和人工智能技术的发展,采摘机器人的研究得到了迅速的发展。目前,日本,荷兰,法国、英国、意大利、美国、以色列、西班牙和其他国家的成功推出了水果和蔬菜采摘机器人的研究相关方面的研究主要的橘子,苹果,西红柿,黄瓜,番茄,芦笋,花椰菜,葡萄、甜瓜、草莓、菊花、蘑菇,但这些好处还真的不的商业操作的机器人。农业机器人的研究起步相对较晚,但在过去几年的快速发展,也已经有了大量的研究。张剑峰董剑,张志勇,自适应控制算法的设计,如采摘机器人的机器人鲁棒跟踪设计的立体视觉传感器;中国农业大学,刘兆祥,刘岗,谁发现了苹果方面蔡健荣江苏大学的三维信息,如恢复的障碍,柑橘采摘机器人障碍识别技术的研究;南京农业大学和苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真2政府接管的水果和蔬菜的控制技术的研究王学林与外环的长影。在中国,苹果没有手工收集采集器完成,效率低,劳动强度大,环境恶劣的工作。目前,采摘机对苹果最近也报道较少,国内一些收集机的专利,如坚果提取挂钩,这些专利可以在一定程度上降低劳动强度采集器的工作人员的工作条件,改变选择;但是,基本上,结构简单,所以没有选择从根本上解决困难,效率低。本研究以设计为苹果采摘机的实际目标,工作环境特点的基础上,深入分析了苹果不使用软件来和苹果,Pro / E 收集机三维设计、虚拟装配设计苹果机端,收集的表演者。基本解决了选择大,劳动效率低,具有一定的发展前景。1.3 采摘机器末端执行器研究现状水果和蔬菜的采摘机器人的末端执行器,是另一个重要组成部分,它的设计通常被认为是机器人的核心技术之一。总的来说,水果和蔬菜,看起来很脆弱,它的形状和生长的情况通常是复杂的。1.3.1 获取方式果实采集和分离是获取机器人末端的两个关键的行动必须达到的,首先,通过捕获、吸入、安装等。的方法,取得了一定的成果,然后折叠,剪切不同的方法,如完成果实和果梗的分离。从已发表的文献,主要归为两类获得的果实不夹夹紧和类。果实和果梗的分离方法有传统的皱缩,破碎和通过剪刀或切刀,有了一个新的热切割方法等。(1)直接切断式这类末端执行器通常是直接剪断。例如,日本的发展,甜椒,番茄采摘机器人的端到端的表演者收割结束美国的柑橘,表演者是这样的结构,如图 1-1、1-2 所示。图 1-1 甜椒采摘末端执行器 图 1-2 番茄采摘末端执行器这类末端执行器的结构更简单,植物冠层、叶片和果实,具有一定的抗冲击的水果和蔬菜。(2)吸入式这类非夹持类末端执行器主要通过吸入真空系统的内端将表演者的果实,然后切断,折叠,如分离果实和果梗。如图 1-3 所示比利时发展苹果不的机器人末端的漏斗,漏斗内安置室的设计形式,在夹持范围时,吃水果时,将再次打开吸入真空吸果梗,将基于旋转折叠水果采摘下来。苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真3图 1-3 苹果采摘末端执行器吸入式末端执行器的工作原理,硬件设计简单,类似的果实梗柔弱的细长的,温柔的,草莓和其他水果相比,接受吸入途径获得更多的安装,夹上的端部执行器是可行的,但这样的个体差异的适应能力较差的果实大小的动作慢,稳定性不高。(3)夹紧类这类末端执行器,他的持有人通常由真空吸和数目不等的手指。根据夹持器可分为两个手指的数量和大量的指型。中国农业大学张凯良等人设计的原理,草莓产量,他们的机器,如图 1 所示。1 - 4,此端的表演者在爪的夹紧机构的主要机及其附属部件。1.手指 2.内螺纹管 3.丝杠 4.电机图 1-4 机械爪机构示意图1.3.2 分离方式现有的研究收集机器人端,使用折叠,断裂或剪切,分离模式,减少一些原则上的端部执行器进行新的尝试。(1)扭断、折断、拉断折叠是腕关节的旋转致动器的使用和周转需要折叠后在果实进行多次往复扭转的菌柄,可以禁用表演者的花梗,端的工作需要更多的空间,很难避免的障碍。因此,水果和蔬菜,水果柄易故障更实用,如番茄的选择,但对水果和蔬菜的菌柄的灵活性,选择了较低的成功率。(2)剪切很大一部分的收获机器人端切刀切断装置或安装剪刀,花序梗,实现水果,花序梗的分离。(3)热切割荷兰黄瓜采摘机器人的末端执行瓦宁根大学发展中的根、茎的变化使用两个相反的苹果采摘机器执行器的机构设计及仿真4电极分离的传统方法
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