基于负压吸摘末端执行器的鲜苹果无损化缓冲研究

发布时间：2021-04-26 23:33

　　中国作为全球最大的苹果生产国,其规模和产量居世界第一。目前的主要采摘方式是借助辅助设备进行人工采摘,效率低,劳动强度大,成本高。为了提高苹果的采摘效率,降低成本,自动化采摘是必然趋势,从而研发了基于负压吸摘苹果的自动化收获设备。但由于苹果与末端执行器的接触易造成果实损伤,影响经济效益,因此研究末端执行器的无损化缓冲将是实现自动化的关键技术之一。本文以自然环境下生长的红富士苹果作为研究对象,在国内外相关研究的基础上,设计并研制负压吸摘末端执行器。通过理论与实验相结合的方式,深入研究其实现苹果无损化采摘的缓冲措施,主要研究如下:（1）理论分析苹果和缓冲材料特性与损伤之间的关系,实验测量采摘对象物理特性,为缓冲模型的建立提供理论依据和数据支持。根据设计要求对比分析两种设计方案,完成优选方案三维建模并阐述其工作原理。（2）分析缓冲材料特性、形状和设置位置,基于弹性接触阶段的赫兹理论和动摩擦理论,建立末端执行器直管内壁缓冲面挤压摩擦缓冲模型,从而得到接触区域的最大挤压力、摩擦力、压强以及接触半径等参数值。基于赫兹弹性理论,结合牛顿第二定律,建立末端执行器缓冲腔内壁凹形缓冲面碰撞缓冲模型,探究苹果... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 苹果采摘设备研究现状
        1.3.1 国外研究状况
        1.3.2 国内研究状况
    1.4 苹果碰撞损伤规律
    1.5 缓冲材料减损机理
    1.6 研究内容与技术路线
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 技术路线
    1.7 本章小结
第二章 末端执行器总体方案设计与研究
    2.1 理论损伤因素
        2.1.1 曲率半径
        2.1.2 屈服强度
        2.1.3 缓冲材料弹性模量
    2.2 采摘对象物理特性
        2.2.1 质量和直径
        2.2.2 表面曲率半径
    2.3 负压吸摘末端执行器
        2.3.1 设计要求
        2.3.2 方案对比
        2.3.3 工作原理
    2.4 本章小节
第三章 挤压摩擦和碰撞缓冲模型
    3.1 缓冲面设置
        3.1.1 缓冲材料
        3.1.2 直管内壁
        3.1.3 缓冲腔内壁
    3.2 挤压摩擦缓冲模型
    3.3 碰撞缓冲模型
    3.4 本章小结
第四章 空流缓冲
    4.1 空流缓冲原理
    4.2 缓冲腔内苹果运动轨迹分析
        4.2.1 采摘吸力测量实验
        4.2.2 理论运动轨迹
    4.3 仿真分析缓冲腔内部气压环境
        4.3.1 仿真模型及参数设置
        4.3.2 基本控制方程
        4.3.3 仿真气压云图
    4.4 缓冲作用分析
    4.5 本章小结
第五章 末端执行器无损化实验研究
    5.1 实验平台介绍
    5.2 挤压摩擦缓冲实验
        5.2.1 挤压接触半径
        5.2.2 挤压力
    5.3 末端执行器模拟吸摘实验
        5.3.1 直管挤压摩擦损伤
        5.3.2 缓冲腔碰撞损伤
        5.3.3 碰撞损伤标准及检测方法
        5.3.4 实验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 参与的科研项目
学位论文数据集



本文编号：3162328