毕业答辩-采摘机械手结构设计及其三维建模研究

采摘机械手结构设计及其三维

建模研究东北电力大学2018级本科毕业答辩答辩人：机械工程学院绪论采摘机械手探究现状采摘机械手结构设计采摘机械手三维模型采摘机械手视觉系统东北电力大学2018级本科毕业答辩54321总结6绪论我国苹果产业特点悠久性在我国，苹果栽培有着悠久的历史，是我国优势农产品之一，我国苹果生产在世界苹果产业中占有举足轻重的地位。多产性据统计，2014年我国苹果产量达到4092万吨，居世界首位，占世界苹果栽培面积和产量的较大份额。耗时性在苹果生产作业中，采摘作业是最耗时、最费力的环节，约占整个生产过程作业量的40%，其费用占成本的50%～70%。绪论我国苹果采摘方法替代人工采摘，降低人工劳动强度设计较复杂，不能适应多变的环境机械结构占用体积大，结构不简便多处于实验室研制阶段，尚未广泛应用人工作业强度较大借助梯子登高或蹲下进行采摘具有危险性采摘过程费时，费力发达国家采摘人力越来越少，人工成本越来越高机械手采摘人工采摘绪论在苹果生产中采摘作业是生产链中最耗时，最费力的一个环节，导致水果生产劳动力成本增加，为降低成本，提高劳动效率，将人们从这种危险作业中脱离出去，研究苹果采摘机械手具有重要的意义。苹果采摘机械手的研究意义采摘机械手研究现状1半自动化2自动化1.半自动化机器人1987年开发出果实采摘机器人需要人的协作,只能算是半自动化的收获机器人效率较低。2.全自动化1988年韩国研制成功苹果采摘机器人,此机器人可以自由在果园移动,专门采摘成熟的苹果,对于树冠外部苹果的识别率达,但依然存在误判率和果实损伤率有待于解决。采摘机械手发展状况采摘机械手研究现状按手臂构型串联型机械手并联型机械手按采摘方式摇振采摘电极切割采摘吸盘式拧断采摘剪断式采摘按驱动方式液压驱动气动驱动电力驱动按机构分类笛卡尔坐标型圆柱坐标型球坐标系关节坐标系采摘机械手分类采摘机械手研究现状应用研究研究方向本课题主要设计一种结构较为简单,控制较为容易的苹果采摘机械手,替代危险作业，提高采摘的效率,缩短了采摘时间,减小对果实的损害率。现机械手机构笨重，占用园林体积大，识别复杂环境能力不强实验室研究结构轻便，造价较高，尚未广泛应用采摘机械手结构设计功能末端执行器安装在机械手的末端，功能类似于人手直接与苹果接触形式吸盘式，针式，喷嘴式，电极式选择为解决采摘机械手果实损伤率较大的问题，综合考虑选择吸盘式切割式。末端执行器选择采摘机械手结构设计二指吸盘式扭断末端执行器的手指末端附有弹性吸盘，采摘时吸盘牢固吸附果实外表面，减少旋转扭断时手指对果实造成的伤害，降低苹果损伤率。

采摘机械手结构设计末端执行器工作时动力由主动齿轮传递到从动齿轮，从动齿轮与齿轮杆啮合。齿轮杆和滑杆共同完成手指的张开与闭合动作，实现苹果的采摘和释放。采摘机械手结构设计功能机械手的功能是将末端执行器移动到接近苹果位置并调整方向使其容易接触目标，类似于人的手臂种类机械手主要有笛卡尔坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、关节坐标型等采摘机械手本体结构采摘机械手结构设计采摘机械手腕部由旋转法兰盘实现扭断采摘动作其它部分由电机电机支撑架，顶端端盖和末端执行器支架组成采摘机械手腕部采摘机械手结构设计采摘机械手小臂由伸缩臂和小臂外壳组成。电动推杆作为小臂伸缩的部件实现小臂的伸长，伸出杆的末端通过螺丝连接法兰盘与末端执行器连接采摘机械手小臂组件

采摘机械手大臂组件机械手大臂主要起俯仰角度作用，配合伸缩小臂伸长动作，同时支撑末端执行器。采摘机械手结构设计采摘机械手结构设计腰部主要由齿轮组传动轴、联轴器、伺服驱动电机、机架和减速箱等部分组成。工作时通过齿轮啮合实现腰部回转运动，从而实现整个机械臂的回转运动。

采摘机械手腰部采摘机械手三维模型苹果采摘机械手有5个自由度，末端执行器，伸缩臂，传动大臂，动力传动系统和视觉系统等相互协调，最终实现成熟果实的识别，抓取，扭断，判断一系列的过程，满足水果经济的自动化生产。采摘机械手整体结构采摘机械手视觉系统视觉系统通过彩色CCD摄像机实现。彩色CCD摄像机采摘机械手视觉系统视觉系统通过彩色CCD摄像机搜集自然条件下苹果图像，将成熟苹果从复杂环境中分离出去，以避免过多障碍物的干扰，从而实现降低果实误判率的要求。背景实体分离技术结论（1）本次课题对采摘机械手小臂，大臂，伸缩臂，腕部和腰部等结构进行设计和三维建模。（2）详细对末端执行器类型，结构，自由度和手指数量等问题