苹果采摘机器人的设计与研究
发布时间：2020-12-28 20:34
随着科技的快速发展,我国面临着人口老龄化的问题,使得劳动力的获取变得艰难。而对于苹果的采摘,我国大部分地区还是通过人工采摘来完成的。因此,人们寻求一种工具来取代人工,于是,农业采摘机器人就由此诞生了。本文从四个方面对苹果采摘机器人进行设计与分析。主要内容如下:首先,根据机械臂的设计参数,建立其运动学模型。并对它的工作空间进行分析。同时,基于机械臂的工作空间,对各杆件长度进行优化。其次,基于苹果的几何参数,建立欠驱动的三指三指节末端执行器来完成对苹果的采摘。采用Ansys对苹果受到手指所给的夹持力进行分析,得到夹持力的取值范围。并在最大夹持力的情况下,对各指节进行静力学分析。基于Adams对末端执行器进行运动学仿真分析,并进行后处理,得到各参数曲线光滑,且没有发生突变,即满足工作要求。再次,为了提高采摘率,本文采用剪切机构来完成果柄与果树的分离。建立剪切机构三维模型,对其驱动机构的参数进行了设定与计算。基于Adams建立剪切机构的虚拟样机模型,分析其在各方向上的位移、速度、加速度。从仿真结果可以得到,在0.15s～0.16s时间段内,动刀片在x、y、z方向上的速度、加速度有突变,但在0....
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苹果、番茄采摘机器人
（a） （b）图 1-1 苹果、番茄采摘机器人Fig.1-1 Apple and Tomato Picking Robot（2）番茄采摘机器人是最先被研究的。其中，由日本近藤直(KONTO)等人研制的摘机器人是影响最大的，如图 1-1（b）所示，其主要包括机械手、视觉传感器、移动机构，其机械手臂的自由度为 7【1】。同人采摘时一样，通过腕关节的转动完成果柄与果树的分离。但是，对于大部分的成熟番茄，其位置恰巧位于叶茎相对茂密的地方，因此，此机器人的避障能力较差。（3）2004 年，加利福尼亚机械公司展出一款采摘机，其是全自动西红柿采摘机，如图 1-2（a）所示。其主要工作流程是将西红柿的枝和叶一起割倒，然后卷入分选仓，通过设备挑出成熟的西红柿，再将其余枝叶粉碎，作为肥料，喷撒在田里【2】。
（a） （b）（c）图 1-3 西红柿、苹果、智能移动式水果采摘机器人Fig.1-3 Tomato、Apple and Intelligent mobile fruit Picking Robot3）2012 年，南京农业大学的顾宝兴，在低矮密植型果园的基础上，对智摘机器人【4】的系统进行研究。实现了多动作的智能协调控制，如图 1-3（
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UG的智能采摘机器人动画仿真设计[J]. 侯庆斌. 农机化研究. 2018(12)
[2]苹果采摘机器人的机械结构设计分析[J]. 高群,于欢,段旭明. 南方农机. 2018(02)
[3]柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验[J]. 王毅,付舜,张哲,马冀桐,许洪斌. 中国农业科技导报. 2018(01)
[4]采摘机器人机械手结构设计与分析[J]. 丁祥青,马莉. 机床与液压. 2017(23)
[5]苹果采摘机器人末端执行器的原理及试验研究[J]. 李建伟,陈艳艳. 农机化研究. 2017(09)
[6]采摘机器人机械臂设计[J]. 吕政昂. 自动化应用. 2017(08)
[7]苹果采摘机器人末端执行器的设计与试验研究[J]. 刘双红,马小雨. 农机化研究. 2017(06)
[8]多末端苹果采摘机器人机械手运动学分析与试验[J]. 李国利,姬长英,顾宝兴,徐伟悦,董芒. 农业机械学报. 2016(12)
[9]基于Matlab的机器人运动学及动力学分析[J]. 刘超. 装备制造技术. 2016(08)
[10]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
博士论文
[1]基于机器视觉的服务机器人智能抓取研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2014
[2]采摘机器人图像处理系统中的关键算法研究[D]. 谢忠红.南京农业大学 2013
[3]智能移动式水果采摘机器人系统的研究[D]. 顾宝兴.南京农业大学 2012
硕士论文
[1]南疆苹果采摘机械系统末端执行器的设计与研究[D]. 陈真真.塔里木大学 2016
[2]机械手臂系统的设计与研究[D]. 魏鹏.上海海洋大学 2016
[3]果蔬采摘机器人末端执行器的设计与研究[D]. 李欢.沈阳工业大学 2015
[4]自然环境下苹果采摘机器人视觉系统的关键技术研究[D]. 王晋.燕山大学 2014
[5]果蔬采摘机器人机构设计及特性分析[D]. 李伟.北京林业大学 2014
[6]欠驱动机械手末端执行器的设计与研究[D]. 张飞.浙江理工大学 2014
[7]基于双目视觉的黄瓜采摘机器人关键技术的研究[D]. 金理钻.上海交通大学 2013
[8]基于移动平台的机械臂结构优化设计[D]. 龚力.武汉理工大学 2012
[9]苹果采摘机器人末端执行器的设计与研究[D]. 张麒麟.南京农业大学 2011
[10]欠驱动苹果采摘末端执行器研究和设计[D]. 彭磊.南京农业大学 2010
本文编号：2944364
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苹果、番茄采摘机器人
（a） （b）图 1-1 苹果、番茄采摘机器人Fig.1-1 Apple and Tomato Picking Robot（2）番茄采摘机器人是最先被研究的。其中，由日本近藤直(KONTO)等人研制的摘机器人是影响最大的，如图 1-1（b）所示，其主要包括机械手、视觉传感器、移动机构，其机械手臂的自由度为 7【1】。同人采摘时一样，通过腕关节的转动完成果柄与果树的分离。但是，对于大部分的成熟番茄，其位置恰巧位于叶茎相对茂密的地方，因此，此机器人的避障能力较差。（3）2004 年，加利福尼亚机械公司展出一款采摘机，其是全自动西红柿采摘机，如图 1-2（a）所示。其主要工作流程是将西红柿的枝和叶一起割倒，然后卷入分选仓，通过设备挑出成熟的西红柿，再将其余枝叶粉碎，作为肥料，喷撒在田里【2】。
（a） （b）（c）图 1-3 西红柿、苹果、智能移动式水果采摘机器人Fig.1-3 Tomato、Apple and Intelligent mobile fruit Picking Robot3）2012 年，南京农业大学的顾宝兴，在低矮密植型果园的基础上，对智摘机器人【4】的系统进行研究。实现了多动作的智能协调控制，如图 1-3（
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UG的智能采摘机器人动画仿真设计[J]. 侯庆斌. 农机化研究. 2018(12)
[2]苹果采摘机器人的机械结构设计分析[J]. 高群,于欢,段旭明. 南方农机. 2018(02)
[3]柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验[J]. 王毅,付舜,张哲,马冀桐,许洪斌. 中国农业科技导报. 2018(01)
[4]采摘机器人机械手结构设计与分析[J]. 丁祥青,马莉. 机床与液压. 2017(23)
[5]苹果采摘机器人末端执行器的原理及试验研究[J]. 李建伟,陈艳艳. 农机化研究. 2017(09)
[6]采摘机器人机械臂设计[J]. 吕政昂. 自动化应用. 2017(08)
[7]苹果采摘机器人末端执行器的设计与试验研究[J]. 刘双红,马小雨. 农机化研究. 2017(06)
[8]多末端苹果采摘机器人机械手运动学分析与试验[J]. 李国利,姬长英,顾宝兴,徐伟悦,董芒. 农业机械学报. 2016(12)
[9]基于Matlab的机器人运动学及动力学分析[J]. 刘超. 装备制造技术. 2016(08)
[10]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
博士论文
[1]基于机器视觉的服务机器人智能抓取研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2014
[2]采摘机器人图像处理系统中的关键算法研究[D]. 谢忠红.南京农业大学 2013
[3]智能移动式水果采摘机器人系统的研究[D]. 顾宝兴.南京农业大学 2012
硕士论文
[1]南疆苹果采摘机械系统末端执行器的设计与研究[D]. 陈真真.塔里木大学 2016
[2]机械手臂系统的设计与研究[D]. 魏鹏.上海海洋大学 2016
[3]果蔬采摘机器人末端执行器的设计与研究[D]. 李欢.沈阳工业大学 2015
[4]自然环境下苹果采摘机器人视觉系统的关键技术研究[D]. 王晋.燕山大学 2014
[5]果蔬采摘机器人机构设计及特性分析[D]. 李伟.北京林业大学 2014
[6]欠驱动机械手末端执行器的设计与研究[D]. 张飞.浙江理工大学 2014
[7]基于双目视觉的黄瓜采摘机器人关键技术的研究[D]. 金理钻.上海交通大学 2013
[8]基于移动平台的机械臂结构优化设计[D]. 龚力.武汉理工大学 2012
[9]苹果采摘机器人末端执行器的设计与研究[D]. 张麒麟.南京农业大学 2011
[10]欠驱动苹果采摘末端执行器研究和设计[D]. 彭磊.南京农业大学 2010
本文编号：2944364
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