采摘机器人设计开题报告

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1、 本科毕业设计（论文）开题报告本科毕业设计（论文）开题报告 1.本课题的本课题的概述概述 一课题研究的课题研究的目的和目的和意义意义 在果蔬生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40%，采摘作业质量的好坏 直接影响到果蔬的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。由于 采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低，目前国内果蔬采摘作业基本上还 是手工完成。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本的提高，果 蔬采摘这个问题已经慢慢被人们所重视。 近些年来，陕西省已成为全国苹果产量大省。白水、礼泉、洛川、等地的果 农们有的每户每年大多需要手工收获5-10万多斤的苹果，采摘劳动强度大，非常

2、 辛苦。摘果时常因上梯或上树而感到非常劳累不便，也常听到有人不慎从树上或 梯子上掉下来的消息，这就对果农们的安全生产带来不便。所以，设计一种既能 有效采摘果实又能减轻果农劳动负担的小型实用机械就显得非常重要了。 目前市 面上此类工具很少，况且有很多弊端。因此，设计一种更为先进的果实采摘机对 实现农业机械自动化和提高农业生产效率有重大意义。 二本课题本课题国内外研究国内外研究状状况况分析分析 收获作业的自动化和机器人的研究始于20世纪60年代的美国（1968年） ，采 用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式，其缺点是果实易损，效率不高， 特别是无法进行选择性的收获。从20世纪80年代中期开始，

3、随着电子技术和计算 机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的 日益成熟，以日本为代表的发达国家，包括荷兰、美国、法国、英国、以色列、 西班牙等国家，在收获采摘机器人的研究上做了大量的工作，试验成功了多种具 有人工智能的收获采摘机器人，如番茄采摘机器人、葡萄采摘机器人、黄瓜收获 机器人、西瓜收获机器人、甘蓝采摘机器人和蘑菇采摘机器人等。 在国内，果蔬采摘机器人的研究刚刚起步。东北林业大学的研究人员研制了 林木球果采摘机器人，主要由5自由度机械手、行走机构、液压驱动系统和单片 机控制系统组成。采摘时，机器人停在距离母树3-5m处，操纵机械手回转马达 对准母树。然后，单

4、片机控制系统控制机械手大、小臂同时柔性升起达到一定高 度，采摘爪张开并摆动，对准要采集的树枝，大小臂同时运动，使采摘爪沿着树 枝生长方向趋近1.5-2m，然后采摘爪的梳齿夹拢果枝，大小臂带动采集爪按原路 向后返回，梳下枝上球果，完成一次采摘。这种机器人效率是500kg/天，是人工 的30-50倍。而且，采摘时对母树的破坏较小，采净率高。 通过上文不难看出， 国内外专家在果蔬采摘机器人这一领域都有不同程度的 研究。 2.课题课题总体方案设计总体方案设计 一苹果采摘机基本组成一苹果采摘机基本组成 控制机构 动力系统 苹果采摘机 升降机构 夹持机构 末端执行器 联接装置 切割机构 二二苹果采摘机的关

5、键技术问题苹果采摘机的关键技术问题 1. 要具备可靠性好、精度高的视觉系统，以便于能够准确地识别和定位成熟的 果实，并引导末端执行器灵活准确地接近目标。 2. 要具备柔性和灵巧性都比较好的机械手及末端执行器，能够在作业过程中躲 避障碍物，这就要求机械手具有一定的冗余度。 3. 研究采摘机器人的主要目的之一是代替人工作业，提高采摘效率。同时，还 要注意保证采摘的成功率，尽量避免采摘到不成熟的果实。 4. 由于采摘机器人的操作者是农民，操作过程必须简单而且要尽可能地降低 成本，以确保更好地推广。 三苹果采摘机三苹果采摘机升降升降机构设计方案机构设计方案 苹果采摘机的升降机构可以完成自动升降的动作，

6、这使采摘机对不同高度苹 果的采摘有着很好的效果，对苹果采摘效率的提高有着很大的帮助。 以下为设计升降机构的两种方案： 方案一：方案一： 方案方案一一说明：说明： 上图为苹果采摘机升降机构的设计方案一， 重要组成部分在图中已有明确表 示，主要包括底座，升降台一，升降台二，杆一，杆二，伸缩支撑器等。其中升 降台一可绕底座转动，增大采摘面积。伸缩支撑器可上下伸缩，由此调整采摘杆 相对于地面的角度，这样一来更加增大了苹果采摘的范围。升降台和伸缩支撑器 的动力部分均是由液压完成，液压系统的主要设备安装在底座部分，其他的辅助 设备安装在适当部位。 方案方案二二： 方案二说明：方案二说明： 上图为苹果采摘机升降机构的设计方案二， 重要组成部分在图中已有明确表 示，主要包括凸轮机构，箱体一和二，支架，支架板，球铰链等。箱体一中安装 电动机，使得凸轮一转动，实现升降效果。支架固定于箱体一和支架板之间，起 到稳定支架板的作用。箱体二的作用主要为安装杆件的驱动机构和控制机构，要 是有更多的人为参与的话，箱体二的作用有所减弱。球铰链的作用主要为让杆件