并联式自动采茶机的设计与研究
发布时间：2021-11-17 04:12
茶叶采摘是茶叶加工环节中至关重要的一环,它决定了茶叶产品在冲泡后的视觉体验。为了解决茶叶机械化采摘中存在的叶芽破损、漏采以及误采等问题,迫切需要一种具有选择性采摘的自动化设备。而要实现茶叶采摘的选择性,机构的灵活性至关重要。在设备研究过程中,不仅要保证采摘效率,还应切实提高机构采摘作业的稳定性,降低机构振动。对此,本文依据并联机器人及其轨迹规划等相关理论研究进行了以下几个方面的工作:1)本文以茶园形貌、采茶作业流程等问题为出发点对茶园进行走访,并搜集文献资料,提出了一种可行性较高的自动采茶机设计方案。本文所研究的并联式自动采茶机以提高采摘质量和效率为目标,通过视觉相机识别适采叶芽并确定采摘点,结合并联机构的优势实现末端指型采摘器对适采叶芽的抓取及收集工作。该设备依托于履带底盘小车,能够适应大多数茶园地形,结构稳定可靠、运动灵活。2)对茶叶采摘的核心运动部件——Delta并联机器人进行了机构分析。建立了运动学模型,对Delta并联机器人运动学位置正反解模型进行了推导,为其轨迹规划提供了理论支撑。进行了机构的奇异性分析以及工作空间分析,结果证明该设备工作范围能够基本覆盖适采叶芽所在区域,降...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工采摘
问题也随之凸显出来。对于名优茶来讲，茶叶有着严格的采摘要求，对茶叶外形需要严格把控，需要确保新叶的匀、嫩、齐，然而目前所用的采茶机还无法按照要求选择性地采摘新叶，更无法对茶叶的形状进行控制。因此，人工采摘仍然是主流的采摘方式。但是人工采摘的效率很低，远远无法满足当前茶产业发展需求，严重地制约了名优茶的发展。因此，当前茶叶采摘工作迫切地需要一种有选择性的茶叶采摘设备来解决这个问题，缓解采茶劳动力匮乏的状况，促进茶产业的可持续发展。1.1 课题研究背景及意义1.1.1 研究背景茶叶采摘对于季节性要求很高，而名优茶对采摘时机及新梢质量要求更为严苛，比如采摘时间一般为清晨，采摘时应具有选择性，挑选刚刚成熟或马上成熟的鲜嫩叶芽，采摘作业要周期短、频率高，民间有着“早采三天是个宝，迟采三天变成草”的说法。据调查，茶园一般只采春茶、夏茶，不采或少采秋茶。茶叶采摘的批次多，时间紧，如华南茶区头轮茶 4～5 天采一批，2～4 轮茶 3～4 天采一批，5～6 轮茶 5～6 天采一批；春茶初期采制名优茶一般 l～3 天采一批，劳动
到我国名优茶品级的筛选标准。国外对于茶叶采摘的机械化研究最早始于日本，于二十世纪初开始研究茶摘和茶树修剪等器械，起初利用大剪刀进行采茶和茶树修剪。到二十世纪三代，前苏联农学家发明了一种轮式茶叶采摘小车并制作了样机模型，其收获以“往复式”切割机为核心。二十世纪五六十年代，日本又开始了带有简易的便携式茶叶采摘和修剪机械的研究。1976 年，国外已经有茶田开始使用跨、乘用式的茶叶采摘车，对于茶叶的收割已经脱离人工。1990 年前后，日本其国内的六个产茶大县进行了统计，统计结果显示，机械化茶叶采摘的综合率高达 85%以上，可见日本已基本实现大宗茶机械化采摘。在这之后，欧洲洲以及南亚的一些茶叶种植国也陆续开始了机械化茶叶采摘的研究。但是由史因素和饮茶习惯，国外对于采茶机械的研究只是针对于采摘标准较低的大，对名优茶采摘机器人的研究并不多见。2.1.2 国内采茶机械研究现状如图 1-3 所示为目前采茶业常见的采茶机械。我国对于茶叶采摘机械的研步于二十世纪中叶[5,6]。上世纪七十年代，我国的各大农业学科高校以及科研
【参考文献】：
期刊论文
[1]为什么中国农户更愿意购买农机作业服务——基于对中日两国农户农机使用方式变迁的考察[J]. 芦千文,吕之望,李军. 农业经济问题. 2019(01)
[2]提高农业机械化水平,促进农业可持续发展[J]. 廖仁智. 南方农机. 2018(18)
[3]球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析[J]. 李永泉,佘亚中,万一心,张立杰. 中国机械工程. 2018(10)
[4]工业机器人代码解释器的开发[J]. 杨晓钧,井孟凯,李朋,周绍帆. 机电工程技术. 2018(04)
[5]基于高光谱图像和遗传优化神经网络的茶叶病斑识别[J]. 张帅堂,王紫烟,邹修国,钱燕,余磊. 农业工程学报. 2017(22)
[6]直线驱动型并联机器人反向动力学分析与验证[J]. 吴超宇,钱小吾,余伟,于今,程敏. 农业机械学报. 2017(12)
[7]并联机构综合误差的补偿及控制研究进展[J]. 许兆棠,刘远伟,陈小岗,张恒,吴海兵,朱为国. 机械制造与自动化. 2017(03)
[8]基于Delta并联机构钵苗移栽机器人尺度综合与轨迹规划[J]. 胡建平,靳合琦,常燕超,刘伟,韩绿化,杨启志. 农业机械学报. 2017(05)
[9]对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析[J]. 陈子明,刘晓檬,张扬,黄坤,黄真. 机械工程学报. 2017(21)
[10]基于量子粒子群优化算法的机器人运动学标定方法[J]. 房立金,党鹏飞. 机械工程学报. 2016(07)
硕士论文
[1]3-UPUR/RRR并联踝关节康复机构的设计与性能研究[D]. 刘芳芳.西安理工大学 2018
[2]渔船用磁吸附爬壁小车研究[D]. 李斌.浙江海洋大学 2018
[3]农业机器人苗带识别与路径跟踪控制研究[D]. 许鹏.湖北工业大学 2018
[4]基于Delta并联机构的移栽补苗机器人设计研究[D]. 靳合琦.江苏大学 2017
[5]考虑球关节间隙的RSSR机构动力学建模及其仿真分析[D]. 王俊涵.哈尔滨工业大学 2017
[6]高速Delta并联机器人误差补偿与减振优化研究[D]. 郑坤明.江南大学 2016
[7]三自由度度并联机机器人的的研究与开开发[D]. 宋铠钰.北京工业大学 2013
[8]名优茶并联采摘机器人结构设计与仿真[D]. 高凤.南京林业大学 2013
[9]苹果采摘机器人关键技术研究[D]. 马强.中国农业机械化科学研究院 2012
[10]基于虚拟样机技术农业轮式移动平台的机械子系统研究[D]. 闫树兵.南京农业大学 2007
本文编号：3500173
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工采摘
问题也随之凸显出来。对于名优茶来讲，茶叶有着严格的采摘要求，对茶叶外形需要严格把控，需要确保新叶的匀、嫩、齐，然而目前所用的采茶机还无法按照要求选择性地采摘新叶，更无法对茶叶的形状进行控制。因此，人工采摘仍然是主流的采摘方式。但是人工采摘的效率很低，远远无法满足当前茶产业发展需求，严重地制约了名优茶的发展。因此，当前茶叶采摘工作迫切地需要一种有选择性的茶叶采摘设备来解决这个问题，缓解采茶劳动力匮乏的状况，促进茶产业的可持续发展。1.1 课题研究背景及意义1.1.1 研究背景茶叶采摘对于季节性要求很高，而名优茶对采摘时机及新梢质量要求更为严苛，比如采摘时间一般为清晨，采摘时应具有选择性，挑选刚刚成熟或马上成熟的鲜嫩叶芽，采摘作业要周期短、频率高，民间有着“早采三天是个宝，迟采三天变成草”的说法。据调查，茶园一般只采春茶、夏茶，不采或少采秋茶。茶叶采摘的批次多，时间紧，如华南茶区头轮茶 4～5 天采一批，2～4 轮茶 3～4 天采一批，5～6 轮茶 5～6 天采一批；春茶初期采制名优茶一般 l～3 天采一批，劳动
到我国名优茶品级的筛选标准。国外对于茶叶采摘的机械化研究最早始于日本，于二十世纪初开始研究茶摘和茶树修剪等器械，起初利用大剪刀进行采茶和茶树修剪。到二十世纪三代，前苏联农学家发明了一种轮式茶叶采摘小车并制作了样机模型，其收获以“往复式”切割机为核心。二十世纪五六十年代，日本又开始了带有简易的便携式茶叶采摘和修剪机械的研究。1976 年，国外已经有茶田开始使用跨、乘用式的茶叶采摘车，对于茶叶的收割已经脱离人工。1990 年前后，日本其国内的六个产茶大县进行了统计，统计结果显示，机械化茶叶采摘的综合率高达 85%以上，可见日本已基本实现大宗茶机械化采摘。在这之后，欧洲洲以及南亚的一些茶叶种植国也陆续开始了机械化茶叶采摘的研究。但是由史因素和饮茶习惯，国外对于采茶机械的研究只是针对于采摘标准较低的大，对名优茶采摘机器人的研究并不多见。2.1.2 国内采茶机械研究现状如图 1-3 所示为目前采茶业常见的采茶机械。我国对于茶叶采摘机械的研步于二十世纪中叶[5,6]。上世纪七十年代，我国的各大农业学科高校以及科研
【参考文献】：
期刊论文
[1]为什么中国农户更愿意购买农机作业服务——基于对中日两国农户农机使用方式变迁的考察[J]. 芦千文,吕之望,李军. 农业经济问题. 2019(01)
[2]提高农业机械化水平,促进农业可持续发展[J]. 廖仁智. 南方农机. 2018(18)
[3]球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析[J]. 李永泉,佘亚中,万一心,张立杰. 中国机械工程. 2018(10)
[4]工业机器人代码解释器的开发[J]. 杨晓钧,井孟凯,李朋,周绍帆. 机电工程技术. 2018(04)
[5]基于高光谱图像和遗传优化神经网络的茶叶病斑识别[J]. 张帅堂,王紫烟,邹修国,钱燕,余磊. 农业工程学报. 2017(22)
[6]直线驱动型并联机器人反向动力学分析与验证[J]. 吴超宇,钱小吾,余伟,于今,程敏. 农业机械学报. 2017(12)
[7]并联机构综合误差的补偿及控制研究进展[J]. 许兆棠,刘远伟,陈小岗,张恒,吴海兵,朱为国. 机械制造与自动化. 2017(03)
[8]基于Delta并联机构钵苗移栽机器人尺度综合与轨迹规划[J]. 胡建平,靳合琦,常燕超,刘伟,韩绿化,杨启志. 农业机械学报. 2017(05)
[9]对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析[J]. 陈子明,刘晓檬,张扬,黄坤,黄真. 机械工程学报. 2017(21)
[10]基于量子粒子群优化算法的机器人运动学标定方法[J]. 房立金,党鹏飞. 机械工程学报. 2016(07)
硕士论文
[1]3-UPUR/RRR并联踝关节康复机构的设计与性能研究[D]. 刘芳芳.西安理工大学 2018
[2]渔船用磁吸附爬壁小车研究[D]. 李斌.浙江海洋大学 2018
[3]农业机器人苗带识别与路径跟踪控制研究[D]. 许鹏.湖北工业大学 2018
[4]基于Delta并联机构的移栽补苗机器人设计研究[D]. 靳合琦.江苏大学 2017
[5]考虑球关节间隙的RSSR机构动力学建模及其仿真分析[D]. 王俊涵.哈尔滨工业大学 2017
[6]高速Delta并联机器人误差补偿与减振优化研究[D]. 郑坤明.江南大学 2016
[7]三自由度度并联机机器人的的研究与开开发[D]. 宋铠钰.北京工业大学 2013
[8]名优茶并联采摘机器人结构设计与仿真[D]. 高凤.南京林业大学 2013
[9]苹果采摘机器人关键技术研究[D]. 马强.中国农业机械化科学研究院 2012
[10]基于虚拟样机技术农业轮式移动平台的机械子系统研究[D]. 闫树兵.南京农业大学 2007
本文编号：3500173
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