黄瓜自动化栽培系统关键技术研究

发布时间：2020-10-27 11:57

　　 黄瓜是中国栽培区域最广、总产量最高、经济效益最好的蔬菜之一,黄瓜生产过程中人工成本约占总成本的50%,而目前我国的黄瓜栽培仍以人工作业为主,导致了产品的市场竞争力不高。研究智能化栽培系统不仅有利于解放劳动力、提高劳动生产率、提高产品收获质量、降低生产成本,同时也响应了全国农业现代化规划和中国制造2025的政策号召,具有重要的现实意义和战略意义。本文以设施黄瓜为研究对象,在全面分析了国内外包括吊落蔓系统和采摘机器人等黄瓜栽培系统相关领域的研究现状之后,以改变栽培方式和机械手本体优化设计为切入点,分别对自动化循环系统和收获机器人两个方面,进行结构优化设计、运动学建模与仿真分析、动力学建模与仿真分析等研究。本文主要的研究内容与成果如下:(1)调研了设施黄瓜的生长特性和农艺规程,了解常用的传送工艺,确定了黄瓜自动化循环系统的动作方案;了解常用的机械手选型、剪切工艺,确定了黄瓜收获机器人的结构选型。(2)进行黄瓜自动化栽培系统关键部分的结构设计,包括黄瓜自动化循环系统、6自由度关节机械手、夹剪式末端执行器、行走机构的设计,利用SOLIDWORKS软件对各部分进行三维建模及虚拟装配。(3)基于多目标优化方法,进一步优化机械手主连杆尺寸,确定机械手各杆杆长、各关节位移量和偏转量。(4)将机械手的三维模型导入ADAMS软件进行运动学和动力学仿真,验证机械手在主工作平面最高点和最低点的采摘性能,求取各关节峰值力矩,为关节电机和减速器选型提供依据。(5)运用矢量解析法和矩阵法对自动化循环机构进行运动学和动力学理论建模,将自动化循环机构导入ADAMS软件进行运动学和动力学仿真,比较分析滑块的位移、速度和加速度的变化图,检验理论运动学建模的正确性;比较分析滑块所受反力和平衡力矩的曲线图,检验动力学建模的正确性,同时观察运动学仿真是否符合设计要求,验证此结构设计的合理性。
【学位单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S233.74;TP242
【部分图文】：

提出一种 PPRR 四杆式最优机械手，如图 1-2 所示。次年，其团队述了 P6R 冗余机械手的运动学反解算法[22]，通过在线和离线判断待采摘黄瓜是否人可行域，以确定机械手运动控制的无碰撞采摘姿态。其团队在 2013 年提出了采摘机器人的研发重点为：简化任务、加强机器人、定义要求、测试性能和考虑后的附加功能[23]。

单轨收获完成后由人工换轨。同年，中国农业大学的下的自导航温室黄瓜收获机器人，通过横向和斜向升降度约 25 根/min，采摘成功率约 92%。佳木斯大学的葛宜元 年），如图 1-6 所示，末端执行器手爪上的刀片在机械手瓜放入收集箱。

图 1-6 黄瓜采摘机器人机械手结构图装置 2-机械手 3-行走控制装置 4-红外传感装置 5-履带Fig.1-6 Schematic diagram of cucumber picking robot2-Manipulator 3-Walking control device 4-Infrared sensor dmechanism
【参考文献】

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本文编号：2858492