脐橙采摘机械手的设计与研究
发布时间：2021-04-06 23:22
江西赣南地区,土地优良,特殊的土壤为种植脐橙提供了良好的环境条件。在政府的指导和赣南人民共同的努力下,赣州地区的脐橙产业已经具有产业规模。然而,目前脐橙采摘主要依赖人工作业,采摘效率低、采摘质量参差不齐;在现有的采摘机械手中,一方面,大多采用工业串联结构的机械臂,这种纯串联结构机械臂引起较大的累计误差和关节之间的惯性冲击,而且姿态不易调整,另一方面,机械手的采摘执行器功能单一、目标体被收集中质量容易再次受到影响。为更好促进脐橙采摘机械化的进程,解决脐橙采摘面临的问题,本文以脐橙为采摘对象,基于移动平台,研究了一种解耦的串、并混联结构的机械臂和一种仿人环抱与蛇吞咽式的脐橙采摘执行器,有利于减小脐橙采摘中的误差、提高采摘质量,主要研究的内容如下:（1）采摘机械臂和执行器方案设计与优选。通过分析采摘目标,确定了机械臂和执行器采摘脐橙所需要的自由度和运动副的类型,然后根据机械臂的自由度与运动类型,运用方位特征集理论,综合得到了符合要求的解耦的串并混联结构的拓扑结构构型,并对结构进行了方位特征集等特征的验证。另外,提出了三种脐橙采摘执行器的设计方案,本文最终采用了仿人环抱和蛇吞咽行为的设计方案完...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３人工脐橙采摘?图１．４人工搬运脐橙??
，图形处理、??人工智能等技术相继被设计人员用于农业机器人，用于解决采摘质量差、采摘??效果不佳的问题，提高了农业机器人的采摘效率、采摘速度，逐渐促进了农业??机器人进入实际生产活动的步伐。目前，许多发达国家在农业机器人设计方面??取得了显著的成就，米摘的种类也越来越多，比如，美国、英国、法国、日本、??以色列等国家在草莓、菊花、蘑菇、竹笋等方面也取得了显著成就，但是，这??些采摘机器人大多数只能在实验室完成相应的作业任务，还没有完全投入实际??生产环节。??遍网??Ｋ；ｒ??图１．５番琉采摘机器人?图１．６黄瓜米摘机器人??４??
?第１章绪论???图１．７草莓采摘机器人?图１．８番茄采摘机器人??曰本由于用于农业的土地资源受限等原因，从事农业生产的人员较少，提??高生产效率，保持农业持续健康的发展，在农业机器人研宄处于领先地位，是??全球第一个将农业机器人用于生产实践的国家，在农业机器人方面，总结了大??量的工程资料。日本的Ｎ．Ｋｏｎｄｏｎ等人研制了一款番茄收获机器人（如图??１．５）和代替人完成黄瓜采摘任务的机器人（如图１．６），这两种机器人均采用的??是串联型的工业机械臂，机器人包括机械手、末端执行器、视觉传感器、移动??机构和控制装置，共有７个自由度，采用摄像头传感器进行目标物体识别，具??备一定的越障能力，行走机构采用轮式移动，利用激光传感器进行前方物体判??定，但采用传统的扭拧方式，实现果梗与果实的分离，容易导致破坏果梗底部??处的果肉，影响采摘质量，而且，这种采摘机器人，不具备较好的避障能力；??学者近藤直等人研究了草莓采摘机器人［１２］（如图１．７），在移动装置上，布置多??个吸附口，采用吸附式方式抓取，避免了传统采摘中执行器直接作用在目标果??实上的再次损伤，采摘效率有一定的提高，但是草莓抗变形力弱，体积小，属??于典型的娇嫩性农作物，机器人在吸附采摘过程中，当草莓结果较为紧密时，??相互间容易碰撞，而且，枝叶相对较轻，也容易同时被吸附收集，影响后续的??采摘；日本冈山大学设计了一款５自由度的串联结构机器人，主要用于对葡萄的??采摘，机器人前端采用彩色摄像头进行目标识别，末端执行器具有较好的通用??性，可以用于采摘、喷药、修枝等场合［１３ｉ。２０１５年，日本松下公司，研制了一??新的番茄采摘机器人（如图１．８），搭载
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转型与直线型Delta机器人全空间工作特性研究[J]. 于今,胡博,刘骏豪,刘富樯. 机械传动. 2020(02)
[2]圆形水果采摘机器人末端执行器的设计与仿真分析[J]. 韩书葵,赵子开,张鹤,周远,王振营. 机械设计. 2019(S2)
[3]差分粒子群算法在PUMA机器人逆运动学求解中的应用[J]. 汪院林,袁锐波,袁安华. 软件导刊. 2020(04)
[4]一种改进的粒子群优化算法及其在无人机航路规划中的应用[J]. 李鹏,李兵舰,亓亮,陈凯翔,李迪. 舰船电子对抗. 2019(05)
[5]智能草莓田间管理机器人的设计[J]. 陈思羽,邱学华,陈晨. 安徽农业科学. 2019(10)
[6]机器人末端运动特征几何化描述与分析方法[J]. 叶梅燕,石志新,罗玉峰. 农业机械学报. 2019(03)
[7]葡萄采摘4-DOF机械臂设计与虚拟样机仿真[J]. 杜金财,尹建军,贺坤,余成超. 农机化研究. 2019(08)
[8]机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取[J]. 徐振邦,赵智远,贺帅,何俊培,吴清文. 光学精密工程. 2018(11)
[9]基于BP神经网络算法的3-CRS/SP并联机构正解分析[J]. 赵耀虹,夏昊,王自谦,李瑞琴,夭银银,王勇军. 机械传动. 2018(11)
[10]电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器设计与试验[J]. 饶洪辉,张立勇,黄登昇,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2018(09)
博士论文
[1]番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D]. 梁喜凤.浙江大学 2004
硕士论文
[1]面向棚室果蔬采摘软体机械手研究[D]. 刘凡.湖北工业大学 2019
[2]鸡腿菇采摘机器人双目视觉系统识别与定位研究[D]. 魏松涛.兰州理工大学 2019
[3]成熟脐橙受夹损伤有限元分析及无损检测[D]. 卢晋夫.华东交通大学 2018
[4]1T3R型动感座椅机构研究[D]. 谢冬福.南昌大学 2017
[5]柑橘采摘机器人末端执行器设计与研究[D]. 付舜.重庆理工大学 2017
[6]串型番茄采摘机器人的研究与设计[D]. 徐铭辰.河南农业大学 2016
[7]香蕉采摘机械手夹持试验及仿真分析[D]. 唐之富.华南农业大学 2016
[8]番木瓜采摘末端执行器的设计与试验研究[D]. 张炳超.华南农业大学 2016
[9]黄瓜采摘机械手机构设计及控制系统研究[D]. 付英达.吉林大学 2016
[10]振动式枸杞采摘机构的设计与试验[D]. 张最.中国农业科学院 2016
本文编号：3122341
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３人工脐橙采摘?图１．４人工搬运脐橙??
，图形处理、??人工智能等技术相继被设计人员用于农业机器人，用于解决采摘质量差、采摘??效果不佳的问题，提高了农业机器人的采摘效率、采摘速度，逐渐促进了农业??机器人进入实际生产活动的步伐。目前，许多发达国家在农业机器人设计方面??取得了显著的成就，米摘的种类也越来越多，比如，美国、英国、法国、日本、??以色列等国家在草莓、菊花、蘑菇、竹笋等方面也取得了显著成就，但是，这??些采摘机器人大多数只能在实验室完成相应的作业任务，还没有完全投入实际??生产环节。??遍网??Ｋ；ｒ??图１．５番琉采摘机器人?图１．６黄瓜米摘机器人??４??
?第１章绪论???图１．７草莓采摘机器人?图１．８番茄采摘机器人??曰本由于用于农业的土地资源受限等原因，从事农业生产的人员较少，提??高生产效率，保持农业持续健康的发展，在农业机器人研宄处于领先地位，是??全球第一个将农业机器人用于生产实践的国家，在农业机器人方面，总结了大??量的工程资料。日本的Ｎ．Ｋｏｎｄｏｎ等人研制了一款番茄收获机器人（如图??１．５）和代替人完成黄瓜采摘任务的机器人（如图１．６），这两种机器人均采用的??是串联型的工业机械臂，机器人包括机械手、末端执行器、视觉传感器、移动??机构和控制装置，共有７个自由度，采用摄像头传感器进行目标物体识别，具??备一定的越障能力，行走机构采用轮式移动，利用激光传感器进行前方物体判??定，但采用传统的扭拧方式，实现果梗与果实的分离，容易导致破坏果梗底部??处的果肉，影响采摘质量，而且，这种采摘机器人，不具备较好的避障能力；??学者近藤直等人研究了草莓采摘机器人［１２］（如图１．７），在移动装置上，布置多??个吸附口，采用吸附式方式抓取，避免了传统采摘中执行器直接作用在目标果??实上的再次损伤，采摘效率有一定的提高，但是草莓抗变形力弱，体积小，属??于典型的娇嫩性农作物，机器人在吸附采摘过程中，当草莓结果较为紧密时，??相互间容易碰撞，而且，枝叶相对较轻，也容易同时被吸附收集，影响后续的??采摘；日本冈山大学设计了一款５自由度的串联结构机器人，主要用于对葡萄的??采摘，机器人前端采用彩色摄像头进行目标识别，末端执行器具有较好的通用??性，可以用于采摘、喷药、修枝等场合［１３ｉ。２０１５年，日本松下公司，研制了一??新的番茄采摘机器人（如图１．８），搭载
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转型与直线型Delta机器人全空间工作特性研究[J]. 于今,胡博,刘骏豪,刘富樯. 机械传动. 2020(02)
[2]圆形水果采摘机器人末端执行器的设计与仿真分析[J]. 韩书葵,赵子开,张鹤,周远,王振营. 机械设计. 2019(S2)
[3]差分粒子群算法在PUMA机器人逆运动学求解中的应用[J]. 汪院林,袁锐波,袁安华. 软件导刊. 2020(04)
[4]一种改进的粒子群优化算法及其在无人机航路规划中的应用[J]. 李鹏,李兵舰,亓亮,陈凯翔,李迪. 舰船电子对抗. 2019(05)
[5]智能草莓田间管理机器人的设计[J]. 陈思羽,邱学华,陈晨. 安徽农业科学. 2019(10)
[6]机器人末端运动特征几何化描述与分析方法[J]. 叶梅燕,石志新,罗玉峰. 农业机械学报. 2019(03)
[7]葡萄采摘4-DOF机械臂设计与虚拟样机仿真[J]. 杜金财,尹建军,贺坤,余成超. 农机化研究. 2019(08)
[8]机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取[J]. 徐振邦,赵智远,贺帅,何俊培,吴清文. 光学精密工程. 2018(11)
[9]基于BP神经网络算法的3-CRS/SP并联机构正解分析[J]. 赵耀虹,夏昊,王自谦,李瑞琴,夭银银,王勇军. 机械传动. 2018(11)
[10]电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器设计与试验[J]. 饶洪辉,张立勇,黄登昇,陈斌,刘木华. 农业机械学报. 2018(09)
博士论文
[1]番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D]. 梁喜凤.浙江大学 2004
硕士论文
[1]面向棚室果蔬采摘软体机械手研究[D]. 刘凡.湖北工业大学 2019
[2]鸡腿菇采摘机器人双目视觉系统识别与定位研究[D]. 魏松涛.兰州理工大学 2019
[3]成熟脐橙受夹损伤有限元分析及无损检测[D]. 卢晋夫.华东交通大学 2018
[4]1T3R型动感座椅机构研究[D]. 谢冬福.南昌大学 2017
[5]柑橘采摘机器人末端执行器设计与研究[D]. 付舜.重庆理工大学 2017
[6]串型番茄采摘机器人的研究与设计[D]. 徐铭辰.河南农业大学 2016
[7]香蕉采摘机械手夹持试验及仿真分析[D]. 唐之富.华南农业大学 2016
[8]番木瓜采摘末端执行器的设计与试验研究[D]. 张炳超.华南农业大学 2016
[9]黄瓜采摘机械手机构设计及控制系统研究[D]. 付英达.吉林大学 2016
[10]振动式枸杞采摘机构的设计与试验[D]. 张最.中国农业科学院 2016
本文编号：3122341
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