【摘果无人机结构设计与探析开题报告2500字】

开题报告

题目摘果无人机结构设计与分析题目类型囗理论研究eq\o\ac(□,√)应用研究囗设计开发囗其他命题来源囗教师命题囗学生自主命题eq\o\ac(□,√)教师科研课题拟完成时间2018年2月4日一、选题依据及意义（不少于300字）目前水果种植业在我国飞速发展，已经成为第Ｈ大种植作物，仅次于粮食、蔬菜。同时，我国的水果需求量也是世界上最大，然而我国水果产业机械化生产还处于刚刚起步的水平，生产力比较低。水果的采摘也是果园生产的一个重要环节，季节性较强，劳动比较集中，且劳动量也比较大，对于比较高、细的果树，水果不容易采摘，如果采用木棍敲打，就会损伤水果，导致水果存放时间缩短，容易腐栓，造成不必要经济损失。所以采用机械化采摘水果方案不仅能减轻果农的劳动强度，还能节省成本、提高效率。对于离位水果来说，对机器人的手臂长度有所要求，这样就要设计专用的采摘水果，导致重用性不高。通过查阅相关资料，结合无人机结合采摘机械手的设计,根据核桃生长、采摘的特点，实现了降低工人劳动强度，降低生产成本，提高劳动生产率，保证及时收获果实的效益，是采摘无人机的一个重要课题，也具有现实意义。二、研究目标与主要内容（含论文(设计)提纲，不少于500字）1.研究目标：水果采摘机在种植业也在悄然发展，这类型采摘机均为行走式机器人，对高空作业有一定的难度，且价格昂贵。所以本文将无人机引入到水果种植业中，运用可巧学知识提出基于无人机的水果采摘机的方案，并进行创新性设计。为了准确高效地捕捉水果，本文采用以下方案：利用旋转抓手机和前两臂上下臂转动，完成果实摘果并置于指定的网套内。2.主要内容（提纲）：①研究四轴无人机结构；②四轴无人机程序；③设计摘果机械手结构；④研究摘果机械手力学和运动学；⑤研究摘果机械手控制电路。三、研究方法和手段（一）研究方法通过查阅大量的参考文献，充分利用网络、图书馆等资源，查阅国内外关于四轴无人机、采摘机械手等研究文献，了解已有成果和最新研究动态；另一方面，广泛查阅前人学者相关的文献，实时关注与本文采摘无人机研究对象相关的最新资料，为本文的研究奠定坚实的基础。并且在分析总结众多相关资料的基础上，完成了本论文的研究。（二）研究手段以传统文献检索手段为主，辅以网络、数据库等手段，开展资料收集、问卷调查、数据整理等工作。四、参考文献目录（作者、书名或论文（设计）题目、出版社或刊号、出版年月或出版期号）何勇,张艳超.农用无人机现状与发展趋势[J].现代农机.2014(01)王波,侯中喜,汪文凯.小型电动垂直起降飞行器推进系统性能分析[J].国防科技大学学报.2015(03)欧阳星,余雄庆,王宇.采用等效刚度有限元模型的复合材料机翼颤振分析[J].振动工程学报.2015(03)刘凯,叶赋晨.垂直起降飞行器的发展动态和趋势分析[J].航空工程进展.2015(02)王晨,刘九庆.笃斯越桔采摘机械手设计[J].林业机械与木工设备.2016(06)崔玉洁,张祖立,范磊,姜迎春.基于ADAMS的果品采摘机械手运动学仿真分析[J].农机化研究.2016(04)梁喜凤,王永维.番茄收获机械手机构型综合研究[J].农机化研究.2018(03)范磊,张祖立,崔玉洁.基于Proteus与Keil的采摘机械手控制系统仿真[J].农机化研究.2017(12)梁喜凤,苗香雯,崔绍荣,王永维.番茄收获机械手运动学优化与仿真试验[J].农业机械学报.2015(07)BulanonetDM,KataokaT,OkamotoH,etal.Determingthe3-Dlocationoftheapplefruitduringharvest.ProceedingsoftheASAEConference.2004AchmadIrwanSetiawan,TomonariFurukawa,AdamPreston.Alow-costgripperforanapplepickingrobot.ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonRobotics&Automation.2014KataokaT,MurakamiA,BulanonDM,etal.Estimatingapplefruitlocationsformanipuationbyappleharvestingrobot.IFACBio-Robotics,InformationTechnologyandIntelligentControlforBio-productionSystems.2015KitamuraS,OkaK.Recognitionandcuttingsystemofsweetpepperforpickingrobotingreenhousehorticulture.ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonMechatronicsandAutomation.2015五、文献综述（美国的倾转旋翼无人机技术世界领先，最具代表性的当属“鹰眼”无人机。“鹰眼”由美国贝尔公司研制，采用复合材料制造而成，机体由三段式机身、机翼、副翼和短舱组成，机体可拆卸，便于运输和维护。欧美等国近年来开始积极研究无人驾驶飞机检测输电线路的可行性，着手研制和开发适合于无人飞机巡线的装备和仪器以便更快更好的收集和分析数据，如低成本陀螺仪、图像自动分析等。对于多机器人系统的协作和避障功能，提出了一种基于视觉的避障算法。同时需要指出的是，基于势能函数的航迹规划存在的一个问题是可能出现局部极小值，这样会使无人机在没有到达目标点的情况下停止前进，一些学者就这一问题提出了一些解决方法。西北工业大学杨军采用了多种先进控制理论，如变结构控制法、参数空间法、最优控制法、综合设计法，对倾转旋翼无人机不同模式下的数学模型进行了控制系统建模，并且通过计算机仿真验证了控制系统的可行性。哈尔滨工业大学团队针对倾转旋翼无人机在直升机模式下的控制算法进行了研究，分析各个姿态角开环传递函数的频率特性，采用经典PID进行控制律的设计，建立Matlab模型并进行了仿真验证。在2004年，美国加利福尼亚西红柿机械公司展出了2台全自动西红柿采摘机。在西红柿单位面积产量有保证的基础上，这种长12.5m,宽4.3m的西红柿采摘机每分钟可采摘It多西红柿，1h可采摘70t西红柿。日本的近藤直(Naoshi-Kondo)等人也研制了黄瓜采摘机器人，采用三菱MITSUBISHIRV2E2型六自由度工业机器人，利用CCD摄像机，根据黄瓜果实比其叶茎对红外光的反射率高的原理来识别黄瓜和叶茎。采用剪断方式先把黄瓜抓住，用接近觉传感器找出果柄，然后剪断，采摘速度为16s1个。经过文献、专利检索，截至目前为止尚未发现国外有关无人机采摘机械产品的样机材料，就是关于这方面研究的文献资料也没有检索到，无人机采摘方面基本还是空白。六、工作进度安排（时间、内容、步骤）（一）准备阶段1.2017年12月18日至2018年1月8日，查阅收集文献资料，确定论题，准备开题报告。2.2018年1月9日至2月20日，进一步修正研究研究目标、内容和方法，完成开题报告。3.2018年1月14日至2018年3月1日，进一步查阅文献，收集资料，为论文写作做准备。（二）写作阶段1.2018年3月2日至3月9日，整理文献资料和数据。2.2018年3月18日至3月31日，撰写论文初稿。3.2018年4月1日至4月25日，提交论文初稿，并根据指导教师意见修改论文初稿和二、三稿。4.2018年4月26日至5月8日，论文定稿、打印、送审，准备论文答辩。（三）答辩阶段论文答辩的具体时间由学院确定。七、预期成果完成论文《摘果无人机结构设计与分析》（以上内容在教师指导下由学生填写）学生签名：20年月日八、指导教师审核意见：