六自由度采摘机械臂采摘姿态规划研究

为了解决采摘机器人末端执行器无法根据果实位置自动调整采摘姿态的问题,提出了一种第五关节分离的姿态规划方法。根据机械臂的结构形式,在机械臂的第五关节进行分离后形成机械臂本体和末端执行器部分,在自定义的采摘平面内将末端执行器移动到果实处形成果实采摘圆,根据末端执行器部分第五关节边界曲线与果实采摘圆交点个数对末端执行器的采摘方式进行了分类,结合各种采摘方式的特点求解了末端执行器合适的采摘姿态。以MATLAB GUI为仿真平台,对采摘姿态进行了仿真,并在实验室内进行了采摘实验,结果表明:该方法能够为机械臂规划出合适可行的采摘姿态,为机械臂采摘提供了理论基础。     

一种柑橘采摘气动伸缩机构的设计

介绍一种采用模块化设计的柑橘采摘气动伸缩机构,包括电池模块、电机模块、气体压缩模块、驱动控制模块、储气装置、气动伸缩杆等模块。通过锂电池提供动力,单片机控制电动机带动气体压缩模块产生高压气体,推动伸缩杆平稳伸缩。实现了单人多方位柑橘果实采摘的功能,有效解决了传统柑橘采摘过程需要梯子辅助、多次上下攀爬等问题。     

一种仿人手式草莓采收装置的设计

为了减轻人工采摘草莓的劳动强度、降低生产成本、提高效率，利用手指抓取原理设计了一种人工操作辅助采摘的草莓采摘装置，其主要仿人手的采摘部分、输送部分、收集部分及便携腰带等组成。使用时，用腰带把该装置系在人的腰部，通过连杆机构及传动机构操纵手指关节的合并、弯曲动作以达到张开、闭合状态，实现草莓茎的抓取、切断及果实的夹持；果实由带挡板的输送带来完成草莓输送，直至收集箱内，实现采摘、输送和收集为一体；经验证，装置实现了设计功能，采用机械式操作，结构简单、成本低，且无需人手直接去采摘，可用于辅助人工采摘地垄、高架种植草莓等场合。     

蓝莓采摘机振动采摘装置凸轮机构的设计与试验

为改变我国蓝莓种植人工采收现状,在课题组分析蓝莓植株生长形态、振动采摘机理的基础上,设计并研制蓝莓采摘原理样机。根据蓝莓采摘机的工作原理与运动要求,对采摘机构的核心部件-凸轮传动装置进行设计与分析,选择凸轮结构类型及外廓曲线种类,建立凸轮曲线方程。在ADMAS环境下,建立凸轮运动学模型并进行运动学仿真分析,制作了蓝莓采摘原理样机,并进行蓝莓采摘试验研究,得出凸轮转速与采摘机的采摘效率、未成熟果实采摘率、采摘果实破损率成正比,与未采摘成熟果实率成反比。     

刮刷式加工番茄采摘装置试验研究

为实现加工番茄的分批次采摘,确保已成熟番茄果实的及时收获,设计了一种刮刷式加工番茄分批次采摘装置,选择加工番茄屯河8号进行果实采摘性能的单因素试验。用SAS软件对试验数据进行统计分析,结果表明:随着采摘板转速增大,果柄分离率先升高后降低,青果率和果实破损率则是逐渐增大;随着装置行进速度增大,果柄分离率逐渐降低,青果率和破损率则是逐渐增大;当采摘板转速为24r·min^-1,装置行进速度为2.20km·h^-1时,采摘效果最好。该装置的设计为研制新型刮刷式加工番茄分批次收获机械提供参考。     

梳齿式蓖麻采摘系统的设计与运动轨迹模拟

针对蓖麻生长特性和采摘机理,设计了一种梳齿式蓖麻采摘系统。对梳齿式蓖麻采摘系统进行结构设计和运动过程模拟,结果表明:在蓖麻收获机前进速度为,窝眼滚筒转速为时,可以有效完成蓖麻果实采摘的窝眼滚筒轴离地高度是;通过相关公式推导,得出主要影响采摘率的参数是窝眼滚筒速比,确定速比的取值范围是。利用模拟出V型梳齿运动轨迹,得出窝眼滚筒速比在规定的范围内,值越大,V型梳齿位移轨迹的环扣越大,轨迹曲线越低,采摘区域面积越大,采摘率越高。     

背负式苹果采收一体机的设计与试验

果实采收是果园作业中最耗时的环节之一,实现苹果采摘及收集的田间作业一体化是减轻果农劳动强度、提高果实采收效率的有效途径。研制了一种背负式苹果采收一体机,其主要由采摘模块,背负式支撑模块,收集模块三部分构成,采摘刀头采用偏心式圆盘刀片,支撑模块采用轻便气缸提供支撑力,同时将手臂部的受力转移至肩部,收集模块采用拉杆箱式设计。为了获得该苹果采收一体机的苹果采摘性能及收集性能数据,在陕西省杨凌高新农业示范区西北农林科技大学北校区园艺场进行了该机器的田地试验,试验结果表明:该机器的苹果平均采摘成功率为86.67%,苹果采摘受损率平均为6.78%。该背负式苹果采收一体机的设计与试验为其它同类型的水果采摘机的设计与改进奠定了基础,人性化的机器设计将具有广阔的发展前景。     

基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人设计与试验

针对菠萝智能机械化采摘需求，研究一种基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人。根据菠萝茎秆较脆的特点，设计一种由V形悬臂、切刀及挡板组成的推剪式末端执行器，实现菠萝果实与茎秆的分离；设计由多个两自由度机械臂组成的机器人，每个机械臂可带动末端执行器在菠萝垄体的高度、长度和宽度方向上移动；为实施智能采摘，应用深度神经网络YOLOv5检测菠萝果实，通过三维点云分析获得菠萝采摘点位置。结果表明：菠萝果实检测精度为97%，检测召回率为95.75%；在实验室环境下菠萝采摘成功率为90%，平均成功采摘时间为5.4 s，验证了该机器人结构的合理性。     

菠萝自动采摘机传动结构的设计及优化

提出了对菠萝实现自动采摘的总体结构方案,主要由机架部分、采摘部分、刀具升降部分、动力传动部分和果实输送部分组成,并进一步阐述了传动方案.为便于经行机构上的干涉检查以及动力学特性研究,建立了基于SolidWorks的菠萝采摘机主体结构三维模型,优化了菠萝在导果槽中的运动轨迹.     

智能化水果采摘机控制系统的设计

智能化水果采摘机逐渐成为水果行业的一个发展方向,它的研究可以有效地提高水果的采摘效率和减轻果农的劳动强度。整个智能化作业过程中,控制系统起到举足轻重的作用,可以有效地实现整个水果采摘过程中的识别、采摘、分类、装箱等智能化作业。它是基于VC++6.0环境和PLC环境下的可编程控制系统来实现整个采摘过程自主化作业,对于未来实现水果产业的现代化的种植模式奠定了基础。     

一种新型单果采摘器的设计

设计了一种新型、实用的单果采摘器,用来满足农户的生活需要以及城镇居民以娱乐为目的的采摘需求。该采摘器结构轻巧、省力、操作方便,可实现多方向及高枝采摘,适用于不同类型的水果。主要用于采摘生长位置超出采摘者可接触范围或果皮有芒刺不宜徒手抓握的水果。同时又方便收集,不会造成水果损伤。采摘器主要由伸缩杆,剪刀头,收集网三大部分组成,使用时,人站在地面上,只需轻微晃动采摘器,使果柄接触到剪刀头结构中的传动杆,即可使采摘剪回路自动通电,将果柄切断。必要时,通过调节角度调节旋钮,可以改变采摘剪平面和伸缩杆之间的角度,便于果实的采剪。另外,该采摘器还可以与可拆卸支架的活动转轴连接固定,避免长时间拿杆所造成的体力消耗。由于该采摘器成本较低,容易操作,并具有一定的趣味性,因此既适用于山区农户,又可用于采摘园,实现单果的采摘。     

吸摘式水果采摘包装一体机的设计

针对高枝水果采摘作业复杂、季节性强,人工采摘效率低、劳动量大并且易损伤果实的问题,设计了一款吸摘式柔性水果采摘包装一体机。介绍了一体机的结构组成和工作原理,并对采摘机构和包装机构等关键部件的设计进行了说明。该一体机能够辅助人工进行柔性采摘,降低了采摘阶段和初次运输阶段的伤果率,并自动完成网袋包装,节省了人力物力,具有广阔的应用前景。     

地垄式单驱多果草莓人工辅助采摘装置设计

针对传统地垄式生长草莓采摘效率低、人工采摘劳动强度大等问题,提出了一种由两组双曲柄创新设计而成的末端采摘机构,并研制了一种地垄式单驱多果草莓人工辅助采摘装置。介绍了这种采摘装置的结构组成、工作原理,分析了末端采摘机构的工作范围与垄地坡度的联系。利用加工出的样机进行采摘试验,结果表明该装置满足地垄式草莓采摘的作业要求,能在一个工作周期内采摘多个草莓且通过调节机架杆角度来适用于不同垄地环境,可有效提高草莓采摘效率。     

基于SolidWorks的高枝花椒采摘器结构设计与运动仿真

分析了当前国内外花椒采摘的方法与工具的优缺点,详细论述了高枝花椒采摘的特点与工艺,提出了一种新型高枝花椒采摘器的结构设计方案。在设计过程中利用参数化设计软件SolidWorks强大的零件实体建模功能对花椒采摘器各个零部件进行三维造型设计,结构优化,并利用SolidWorks的零件快速装配功能进行装配,检查零件干涉情况。最后运用SolidWorks中的motion分析功能,通过运动仿真分析,模拟花椒采摘器的工作过程。     

枸杞采摘机的设计

为了实现机械化采摘枸杞,设计了一款智能化枸杞采摘的剪切式枸杞采摘机。主要由动力部分、伸缩部分、剪切部分和辅助部分组成;控制装置控制舵机的旋转角度使剪刀到达最佳的剪切角度,通过齿轮机构带动剪刀活动端作往复运动实现剪切作业,完成枸杞鲜果的采摘。剪切式枸杞采摘机的研究为枸杞鲜果或浆果类水果的机械化采摘提供一定参考。     

香蕉采摘机械手结构设计及样机试验

在对香蕉农艺特性及收获特性分析的基础上,遵循机构设计与仿生学原理,提出了一种模拟人工采摘动作的香蕉采摘机械手机构方案,将香蕉采摘机械手分为旋转、升降和平移3部分,对各部分的功能、结构和几何尺度进行了详细的分析.遵循结构设计方案,搭建了香蕉采摘机械手物理样机,用物理样机进行了实验室采摘试验,验证了机构空间可达性和采摘过程的稳定性和有效性.     

新型水果采摘装置的设计与研究

设计了一种用于苹果采收的辅助机械手。其机械手是一种手持长杆结构,前端滑块利用液压系统,推动曲柄摇杆机构进行往复运动,从而可以完成剪刀的开启和闭合,再与手柄所连接的连杆机构相结合,可以将剪刀移到果柄处,从而剪断果柄,最后,苹果果实落到收纳机构中,同时完成对苹果的采摘和收纳。在水果的底部配备柔性收纳装置,可以将水果暂时收纳到一个袋子中,等水果收集满后,再放入箱内。本设计的水果采摘机械手,可极大地提高采收效率,大幅度地降低采收费用,给果农带来更多的收益。本项目的研究成果对于实现果树的高效、低成本、高效率的高效采摘具有重要的实践意义和应用价值。     

切割式红花采摘试验台设计及采摘性能试验

为了提高切割式红花采摘机器人采摘红花的质量和产量,设计了红花切割分离试验台。通过对机器人采摘红花过程的分析,以刀具转速、进给速度、刀具刃偏角为试验因素,采净率、破碎率为评价指标,利用响应曲面试验法进行试验,并通过Design-Expert.V8.0.6.1软件,确定最佳组合参数为:刀具转速769 r/min、进给速度315 mm/min、刀具刃偏角15°,对应的红花采净率为91.83%,破碎率为4.51%。红花切割采摘试验结果表明:红花实际采净率为94.71%,破碎率为4.24%。该研究为红花采摘机器人末端执行器切割装置的优化设计和控制提供了理论依据。     

脐橙采摘执行器的设计与研究

针对目前脐橙采摘机械化程度低的问题,设计了一种环抱吞咽的采摘执行器。采摘执行器的执行结构主要由多组滑块摇杆机构构成。首先,根据设计的脐橙采摘执行器的工作原理,绘制采摘执行器的结构简图,并进行了运动学和静力学分析;然后,依据采摘时间最短,建立了目标函数的数学模型,利用Matlab软件得到了相关结构的优化尺寸;最后,根据计算得到的尺寸,完成了执行器三维模型的建立,利用Adams软件进行了运动学仿真,验证了脐橙采摘执行器设计的合理性和可行性,为进一步实际采摘实验提供了理论支撑。     

草莓采摘机器人的系统研究设计

采摘机器人在农业机械设施中扮演着越来越重要的角色.通过对国内外采摘机器人现状的分析及采摘环境的研究,设计了一套基于双目立体识别技术的草莓采摘机器人结构,对图像识别系统、采摘机械手与存储装置、草莓运送装置、提升装置等部分及其原理进行分析,得出相关设计参数,通过计算机运动仿真分析,验证了其设计的可行性.草莓采摘机器人在降低...