【某柑橘采摘机器人总体方案设计案例3400字】

某柑橘采摘机器人总体方案设计案例 1 1 1 1 3 3 4 4 5园是处于户外，而且地势比较平坦，但地形仍然有点复杂。如图2.1所示，果树的生长形态并不是很规则，果树间的分部间隔不足2米，过于密集。如果在原有的基础上，再将果园规范化，柑橘树种植间距增加至3米左右，配置上良好的灌柑橘果实采摘作业约占整个育果期的60%到70%,而且柑橘采摘周期较短，(1)柑橘成熟时的果实大小有别，一般呈椭圆形，直径在52mm至78mm这间，重量在46g至125g之间。(2)成熟的柑橘果皮有一定的厚度，且果皮并不像苹果那样薄且刚硬，而(3)柑橘成熟时的果柄与果实紧紧相连，比较坚硬，难以折断，得使用剪(4)由于柑橘果实成熟时的质量会将树枝压得很低，使整棵树的形状不规虫叮咬，还用竹竿将果树规范起来，便于打理，如图2.2所示。(1)首先，观察已成熟的柑橘在树上的分布情况；(2)其次，从树干四周均匀分布的四个点进行采摘作业；(4)将采摘下的柑橘果实集中放在一个地方；(5)接着将所有采摘下的柑橘进行果品分类；(6)最后，将柑橘打包装箱完成采摘作业。1.2柑橘采摘机器人的总体方案1.2.1柑橘采摘机器人的功能分析经过对柑橘园地势的情况和柑橘采摘的过程分析，为了促进大部分果农能广泛的使用机械化的采摘方式，不仅减少不必要的劳动强度，还提高果园采摘的工作效率。柑橘采摘机器人应具有以下功能：(1)该柑橘采摘机器人的末端执行器结构应简单紧凑，能对成堆生长的果实进行单个采摘，能很好的夹持果实以及剪切果柄，并在完成果实采摘的过程中不损伤果实的外表。(2)采摘机器人具有像人类一样的手臂，自由度足够多，运动范围足够广，能辅助末端执行器很好的完成柑橘采摘任务。(3)柑橘采摘机器人的运动平台能很好的适应当地的地理情况，且具有良好的通行能力，有足够的工作范围，能辅助机器人抵达合适的位置收获柑橘果实，完成柑橘采摘任务。(4)柑橘采摘机器人的操作应简单方便，有利于当地果农使用。且机器人成本不易过高，要使广大果农能够用得上柑橘采摘机器人，为果农减轻经济负担。1.2.2移动平台的选择根据现有机器人的研究成果，采摘机器人的运动平台主要有轨道式、轮式、足式等运动平台。而且不同的运动平台的使用范围及优缺点也各不相同。(1)轨道式运动平台该运动平台的使用范围比较局限，比较合适用于规范化、大面积种植的农作优点：结构稳定，运动过程比较平稳，运动助力较小，反应迅速，工作效率高。耗能较小。缺点：运动的路径得事先规划好，不可随意更变轨道路径，局限性比较大。(2)轮式运动平台该运动平台的应用范围比较广泛。优点：轮式的运动平台在平坦的地面上运动具有非常好的平稳，而且速度足够快，并可根据果园的实际情况进行运动速度的调整，消耗能量较少，造价成本较低，控制简单。缺点；轮式运动平台易在泥泞路面上打滑，不能很好的通过比较松软的地面，而且越过障碍物的能力与轮径成正比，但轮径越大，耗能就越高。(3)足式运动平台该运动平台运用了仿生机构的独特性，具有许多传统移动方式没有的优势。优点：具有良好的通行性和越过障碍物的能力，还可以调整不同的腿部姿态，适应比较复杂的地面情况。缺点：足式运动平台需要消耗的能量比较高，造价成本高。轨道式运动平台难以在户外柑橘园使用，轨道的铺设成本较高，且很难全面的覆盖在柑橘园的每一个角落，轨道的路线变更也比较困难，所以不太合适用于户外的柑橘园采摘工作。轮式运动平台的成本虽然不高，且控制比较简单，但在柑橘园这些土质稍微疏松的地面上，车轮的防滑性比较差，容易打滑，难以按照指令准确的到达指定位置，故不太合适用于柑橘园内工作的采摘机器人。而足式运动平台是在仿生学的基础上研发出来的一种运动平台，可以通过调节自身步态以适应复杂的地理环境，具有良好的通行性和越过障碍物的能力，这些能力能很好的保证采摘机器人的工作效率。足式运动平台还可以通过调节自身平台的高度、位姿，辅助机械手臂能顺利采摘到最高处或最低处的柑橘果实。目前，机器人在各方领域的应用是越来越普遍，而且机器人的制造成本将会越来越低，使机器人点之后，结合柑橘园的地理背景和采摘过程的分析，综合考虑各方面的因素，最终确定柑橘采摘机器人使用足式运动平台比较合适。1.2.3机械手的选择由于柑橘园是处于户外，且柑橘采摘环境的复杂性及采摘对象的特殊性，采摘特点不同于室内大棚的农作物采摘，所以综合考虑，采摘机器人的机械手臂应该具有以下特点：(1)质量较轻：柑橘果实的质量在55g到225g之间，机器人只需要采用小型、质量较轻的机械手臂即可完成柑橘的采摘任务。(2)灵活性高：由于柑橘树的树枝分叉比较多，有些分布又过于密集，所以机械手臂的自由度、精度要足够高，能够辅助末端执行器抵达合适的位置完成柑橘采摘任务。(3)经济性：采摘机器人的机械手臂在满足其功能的需求情况下，尽量选择简单、可行的设计方案，这不仅可以节省机器人的制造成本，还可以降低加工难度，这有利于普及推广。(4)实用性：机器人的工作环境是处于野外，在野外容易遭受雨水、太阳等自然因素的影响，需要重点考虑机械手臂的材料以及零件的选择是否具有实用分析了机械手臂应具有的特点，再结合市场已有的机械臂，最终确定按柑橘园的实际情况，