番茄采摘机械手毕业论文Word下载.docx
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关键词:
番茄采摘机械手;
软体手抓;
密封装置;
切断装置。
Abstract
Tomatoisacommonvegetableinourdailydiet.Ithasveryhighnutritionalvalueandcanprovidepeoplewithseveralvitaminsandminerals.Asabigagriculturalcountry,tomatocultivationhasspreadalloverChina,especiallythecultivationofvariousgreenhousevegetables.Itcanbesaidthattheyieldoftomatoeshasbeengreatlyimproved.Thisisundoubtedlyahugeamountoflaborfortomatoharvesting,andrequiresalotoflabor.Moreover,theripeningperiodofthetomatoisrelativelyshort,sothetimingofpickingmustbetimely,otherwiseitwillaffectthequalityandfreshnessofthetomato.
Agriculturalrobotsareoneofthemorewidelystudiedrobotsinthecountry.Itisthoughtthattheresearchofagriculturalrobotsisofgreatsignificancetosomeagriculturalpowers.Toacertainextent,itcanpromotethecountry’seconomicdevelopment.Itisparticularlyimportanttosolvetheproblemofpopulationagingandlackoflabor.Thepickingoffruitsandvegetablesisanimportantpartofproduction.Designingandresearchingatomatopickingrobothasgreatsignificanceforimprovingtomatoproduction.
Inthispaper,anend-effectorofpickingrobot,tomatopickingrobot,isspeciallydesignedforthepickingoftomato.Thepickingrobotissimpleinstructureandeasytopick,andtherobotusesarelativelyadvancedaerodynamicsoftfingerasclampingdevice.Sayitisabiginnovation
Keywords:
Tomatopickingrobot;
Softwaregrasping;
Sealingmeans;
Cuttingdevice.
第一章绪论
在当代,机器人在人们的日常生活和生产中起到了越来越重要的地位,在很多方面,机器人取代人,使人从各种危险艰苦的劳动中解放出来。
机器人技术是一种高兴的科学技术,他包含了多方面的科学知识,其中有力学、机构学、自动控制、计算机、人工智能、仿生学、传感技术等等各方面的知识、同时机器人也广泛的应用于国防、农业、科技、制造等个方面。
农业机器人知识广大机器人中的一种,他的出现是当代农业在向着现代的方向发展,世界各国都在开发研究农业机器人,使得机器人在农业中也逐步的占据着越来越重要的地位。
1.1研究的目的与意义
农业机器人的研究与设计能带来很大的经济效益和广阔的市场前景。
我国为农业大国,农业机器人对我国的农业快速发展具有深远的意义。
种植和收获都是水果和蔬菜增加产量的重要的一环。
1983年美国研制出了世界上的第一台番茄采摘机器人。
从那时起,农业机器人的研究一共经过了20多年。
在这期间,日本与欧美的一些国家都在研究采摘机器人。
由此可见,采摘机器人的应用越来越广泛,尤其是在蔬菜和水果的收获过程中,越来越多的水果蔬菜在不久的将来将采用机器人采摘。
这将进一步的推动国家的农业发展,进而带动国家经济的发展。
番茄是一种营养很丰富的蔬菜,在人们的日常生活和饮食中都有很重要的地位。
全球各地的番茄的产量都在逐步的增长,所以研究番茄采摘机器人的意义就变得越来越重大,在研究番茄采摘机器人的过程中。
末端执行器机械手的研究也有很大的意义。
研究该类机器人就能在一定程度上解决劳动力不足的问题,同时还能提高番茄的产量,降低生产番茄的成本,将人们从艰苦的劳动中解放出来。
因此,该研究内容能推动国家和人民的经济发展。
加快实现我国农业的机械现代化,推动我国农业智能化发展。
在采摘机器人的研究中,采摘机械手在采摘过程中占据重要的地位,如何能快速有效,并且在不损坏蔬菜和水果的条件下将果蔬采摘下来成为了采摘机械手首先要实现的任务,所以对采摘机械手的研究和设计对提高果蔬的采摘效率和提高果蔬的品质都有很大的意义。
1.2国内外在该方面的研究现状
农业机器人是农业自动化、机械化、智能化的重要标志。
各国对农业机器人的开发和研究也相当的重视。
特别是某些农业大国,农业机器人的作用就显的尤为重要。
1.2.1国外研究现状
除了我国是农业大国之外,全球也有其他的农业大国,他们对水果和蔬菜收获机器人的研究都经历了很长的时间,并且都取得了一定的成果。
列如美国、日本、荷兰、欧美等发达国家都在这方面做了长足和大量的研究。
目前为止,已经有关于番茄。
苹果、等水果和蔬菜的收获机器人。
日本是在20世纪80年代初开始对农业机器人的研究。
自从1984年Kyoto大学研究的番茄采摘机械手来,日本对于收获机器人的研究可以说是投入了大量的科学技术和资金。
像日本为代表的许多发达国家已经将相关的机器人生产出来并且投入到实际的生产中,用于提高农产品的产量,提高农作物的生产效率。
可以说日本、荷兰、美国、澳大利亚在农业机器人方面的研究都取得了重大的成果,并且已经应用于实际的生产中,向着商品化的方向发展。
图1-1是2015年12月4日,日本松下公司开发出一款番茄采摘机器人,搭载其自产的图像传感器,能够实现番茄的无人采摘。
图1-1日本番茄采摘机器人
1.2.2国内研究现状
相对于欧美、日本、美国等发达国家来说,我国的农业机器人的研究水平还是落后很多的。
虽然我国在农业机器人方面的研究也取得了一定的成果,但是真正用于实际生产中,并且能帮助人们提高作业效率,提高生产量的机器人还是很少的。
当然也取得了一些成就,比如我国的嫁接机器人在世界范围内都是很先进的技术,并且在实际的应用中能提高穗木取苗、结合、固定等过程的效率。
并且该项技术的应用范围也在逐步扩大。
自1995年,我国开始对草莓、黄瓜、番茄等蔬菜的采摘机器人的研究。
该类机器人发展到今天,运用视觉系统区分成熟与未成熟的蔬菜和水果,然后运用导航系统驱动机器人靠近需要采摘的目标,通过末端执行器将需要采摘的蔬果采摘下来。
目前我国的蘑菇采摘机器人能每分钟采70~80个蘑菇。
草莓采摘机器人则为每小时73.6个,成功率为百分之90.由此可见草莓的采摘效率远远低于蘑菇。
这可能和两者的种植方式,以及两者之间的质地差距所导致的,草莓的表皮相对于蘑菇来说要脆弱很多,很容易在采摘时损坏表皮。
番茄采摘机器人在我国也取得了一定的成果,如图所示为苏州博田机器人公司的番茄采摘机器人
图1-2苏州博田番茄采摘机器人正在采摘番茄
吉林工业大学与吉林农业研究所研制出了一种锄草机器人,装有摄像头和图像处理计算机,能快速准确的分辨出蔬菜、杂草和土壤的区别,可以在植被间自动行走。
根据国内外的情况对比我们可以知道,国外在农业机器人方面的研究走在我国的前面,国外的很多技术已经趋于成熟,部分机器人已经投入到实际的生产过程中进行使用,我国也在该方面取得了很大的成果,虽然和发达国家的差距还很大,但是只要我国坚持研究农业机器人,在不久的将来,我国能取得更大的成就。
对于农业机器人的研究是农业生产向着智能、高效、先进化发展的必然趋势。
是推动农业发展的重要工具。
1.3主要内容
1.软体手抓的设计和研究。
通过向手抓内部冲气,以实现手抓的弯曲和放松以实现抓取,以实现对番茄的夹持和固定。
2.手抓连接部分的密封装置的设计。
软体手抓的动力源是气泵,需要良好的密封性,尤其是在连接部分。
3.切割装置的设计。
将番茄夹持固定后需要完成采摘,在不损伤番茄的前提下需要将连接番茄的茎捡断,以保证番茄的新鲜度。
1.4设计采摘机械手的要求
1.机构简单轻巧,制作成本较低,能良好的实现番茄的采摘。
2.尽可能的提升采摘的速度,机构比较灵活,反应快。
3.最大程度的降低采摘过程对番茄的损伤,以及对番茄植被的损伤。
第二章切割装置的设计
2.1采摘方式的选择
当机械手探寻到成熟西红柿的准确位置后,通过软体手指对成熟的西红柿进行夹持和固定,怎样在不损坏西红柿和利于保存的情况下将西红柿采摘下来就涉及到了采摘方式的选择。
1.当手指将西红柿夹持固定后直接利用手臂将西红柿拉扯下来或者通过手臂的旋转将西红柿采摘下来。
这种方式虽然比较简单,并且只需要夹持手指就行不需要再设计另外的切割装置,但是这样容易损坏西红柿茎与果实的连接处,不利于采摘后对西红柿的保存。
这种方式比较适合像苹果、橘子、橙子等表皮比较坚硬的果蔬。
2.当手指将西红柿坚持固定后,再利用另外的切割装置将连接西红柿的茎剪短。
这种方式能最大程度的确保西红柿的完整,并且也利于后期的保存。
这种方式需要另外的切割装置,末端执行器的结构比较复杂。
本文设计的末端执行器采用的是第二种方式。
2.2切割装置的结构设计
如下图2-1所示,为本文设计的用于切断连接西红柿的茎的切断装置,其工作的原理和滑槽杠杆式回转型夹持器的工作原理基本相同,当伸缩杆向后移动时,带动切割刀片闭合完成对番茄茎的切割,伸缩杆向前移动时,带动切割刀片展开。
通常,切割刀片处于展开状态,当机械手靠近番茄时,软体手抓会将番茄固定在两个手指之间进行夹持,同时番茄的茎
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