可适应性苹果辅助采摘装置研制

为改进现有苹果采摘方式，提升采摘效率，设计并制作了一种可适应性苹果辅助采摘装置，包括可变式采摘模块、分选与收集模块以及视频辅助模块。采摘试验表明，在保证采摘质量的前提下，可适应性苹果辅助采摘装置的采摘效率约是常规手工采摘的1.8倍。      

偏心切割式苹果采摘装置设计与试验

苹果采摘是苹果生产作业中最耗时费力的环节,实现苹果快速采摘是现代化采摘作业的重要途径。本研究设计的偏心切割式苹果采摘装置主要由偏心式采摘头、可拆卸伸缩杆和缓冲下落通道3部分构成:偏心式采摘头采用刀片偏心旋转实现果柄的切割;伸缩杆采用可拆卸设计,实现不同高度苹果的采摘;缓冲下落通道采用内置缓冲布条的布制通道构成,以防止苹果在跌落过程中的损伤。在西北农林科技大学北校区园艺场随机选择5棵苹果树进行了采摘性能田间采摘试验,共采摘苹果150个。试验结果表明:该装置的采摘成功率为92.00%,苹果采摘受损率平均为4.70%。该苹果采摘装置的设计与试验为其它同类型的水果采摘装置的设计与改进提供了参考,有利于提升辅助人工的水果采摘装备研发水平。     

苹果采摘机器人末端执行器的结构设计与试验

针对目前国内外已开发的果蔬采摘末端执行器存在的不足,结合采摘苹果的具体实际,提出了一种苹果采摘机器人末端执行器.其本体结构主要由夹持机构、切割机构、气动系统和传感控制系统等组成,并制造了样机,其机械本体质量只有1.3kg.在试验室里进行了采摘苹果试验,结果表明:该末端执行器采摘方案合理有效,总体性能可满足机器人采摘苹果的要求,采摘一个苹果只需2.3s,对于采摘其他球状果实具有一定的通用性.     

基于不完全齿轮传动的新型高枝水果采摘器

为了适应高枝水果的采摘需求,克服人工采摘劳动强度大、效率低、采摘成本高,且采摘过程人身安全存在隐患等弊端,研制了一种高枝水果采摘器,主要包括切割装置、复位装置、基板、框架、网兜、伸缩杆、手柄和切割驱动装置。采摘方法为:①手柄远程控制切割装置(刀头机构)复位;②刀头定位于切割果柄作业区,果柄触碰切割装置的触发杆;③触发杆带动切割装置切割果柄;④水果引流至地面。采用杠杆传动、弹簧复位、齿轮传动、不完全齿轮等机构,通过触发杆使弹簧回缩蓄能,产生剪切力,实现果柄的自动触发切割与无损采摘,达到采摘省力的目的;巧妙利用不完全齿轮的啮合与非啮合状态,实现切割机构的远端复位。采摘过程简单、省力、高效,且可连续作业,成本低廉,适用于苹果、梨、桃、桔子等近球形类高枝水果采摘,可为众多的小果农提供实用的采摘作业方案。     

基于切割的便携式苹果采摘装置的设计与试验

针对甘肃省苹果园种植方式及劳动力资源短缺现状,设计一套基于切割的便携式苹果采摘装置。该装置通过对果梗感应触发电机而实现切割运动,且可以对不同高度果实进行采摘作业,操作简单、接果准确、效率高及损伤小。试验表明:用该装置进行采摘作业时,单果平均采摘时间为3.12s,而且在规定时间内每分钟的摘果数目也多于传统手工采摘;收获的苹果损伤率低,Ⅰ级特等品占88%,具有较好应用前景。     

手持式水果辅助采摘器的设计

通过对果树高处橘子、苹果、梨和桃子等水果辅助采摘的功能要求分析,确定了辅助采摘器实现方案的功能结构分解,进而设计了由调节杆、采摘及收纳等3个功能结构模块组成的手持式水果辅助采摘器。调节杆模块用于采摘器长度和角度的调节,采摘模块用于水果的捕获、果柄定位与剪切,收纳模块用于果实收纳。样机实验表明,该机能克服现有水果辅助采摘器性能的不足,适宜于果农在实际作业中应用。     

基于改进YOLOv5m的采摘机器人苹果采摘方式实时识别

为准确识别果树上的不同苹果目标,并区分不同枝干遮挡情形下的果实,从而为机械手主动调整位姿以避开枝干对苹果的遮挡进行果实采摘提供视觉引导,提出了一种基于改进YOLOv5m面向采摘机器人的苹果采摘方式实时识别方法。首先,改进设计了BottleneckCSP-B特征提取模块并替换原YOLOv5m骨干网络中的BottleneckCSP模块,实现了原模块对图像深层特征提取能力的增强与骨干网络的轻量化改进;然后,将SE模块嵌入到所改进设计的骨干网络中,以更好地提取不同苹果目标的特征;进而改进了原YOLOv5m架构中输入中等尺寸目标检测层的特征图的跨接融合方式,提升了果实的识别精度;最后,改进了网络的初始锚框尺寸,避免了对图像里较远种植行苹果的识别。结果表明,所提出的改进模型可实现对图像中可直接采摘、迂回采摘（苹果上、下、左、右侧采摘）和不可采摘果实的识别,识别召回率、准确率、mAP和F1值分别为85.9%、81.0%、80.7%和83.4%。单幅图像的平均识别时间为0.025s。对比了所提出的改进算法与原YOLOv5m、YOLOv3和EfficientDet-D0算法在测试集上对6类苹果采摘方式的识别效果,结果表明,所提出的算法比其他3种算法识别的mAP分别高出了5.4、22、20.6个百分点。改进模型的体积为原始YOLOv5m模型体积的89.59%。该方法可为机器人的采摘手主动避开枝干对果实的遮挡,以不同位姿采摘苹果提供技术支撑,可降低苹果的采摘损失。     

苹果采摘系统传动模块设计

为解决人工采摘速度缓慢、效率低下的问题,在研究机械传动的基础上,设计了苹果采摘系统传动模块,该模块包括360°整体旋转装置、竖直伸缩装置、折叠装置和横向伸缩装置四部分。360°整体旋转装置由蜗杆带动蜗轮实现绕Z轴360°旋转,竖直伸缩装置和横向伸缩装置由齿轮齿条传动实现Z轴和Y轴方向升降、伸缩运动,折叠装置在气泵传动作用下实现对横向伸缩装置和采摘模块的折叠。四部分的协调配合实现了苹果远距离和快速采摘。     

基于计算机视觉的苹果水心病无损在线分级系统

对苹果按照水心病患病程度进行无损在线分级对于苹果采摘机器人具有重要的意义。在苹果园中,利用无损在线检测出轻度患有水心病的苹果果实并优先采摘,以避免因患病苹果烂掉而造成经济损失,构建了基于计算机视觉和高光谱技术的苹果水心病患病程度无损在线分级系统。本系统以西北农林科技大学白水苹果试验示范站的秦冠苹果为研究对象,采集苹果果实的高光谱图像和果面图像,对苹果图像进行压缩感知预处理和计算机视觉特征提取,并使用支持向量机算法根据苹果图像的计算机视觉特征来对苹果的水心病患病程度进行分级。实验表明:该系统对苹果水心病的分级准确率可以达到78.2%。与人工对苹果水心病分级相比,该系统不依赖于农业专家对苹果水心病特征的丰富知识,不受农业专家的主观影响。本系统作为苹果采摘机器人的一个模块可以为苹果的采摘行为提供指导,降低了人工成本,提高了经济效益。     

单目视觉识别苹果采摘机关键部件及控制系统设计与分析

为了节省劳动力、提高苹果采摘效率,设计了单目视觉识别苹果采摘机。该采摘机可一次性完成苹果识别、定位、采摘、输送功能。整机分为运行、采摘、识别三大系统,主要对单目视觉识别苹果采摘机的总体结构、关键部件及控制系统进行了设计,完善了整机功能,为智能苹果采摘提供了理论基础。     

苹果采摘机器人末端执行器的原理及试验研究

随着我国水果种植不断发展,果园面积不断扩充,人工展开果实采摘工作已无法满足实际需求,果实采摘向机械化、智能化方向发展是必然趋势。目前,苹果采摘已经开始引进机械手采摘,极大地提高了采摘效率。由于苹果采摘机器人在我国并未推广,相关技术环节仍旧存在一定弊端。为此,针对当前苹果采摘末端执行器结构存在的不足,结合苹果采摘工作实际需求,根据苹果采摘作业手法设计了切实可行的苹果采摘末端执行器。试验表明:苹果采摘机器人末端执行器具有可行性及良好的应用效果,为其进一步推广提供了理论基础。     

基于气压驱动的球状果实采摘机器人末端执行器研制

提出了一种基于气压驱动的球状果实采摘机器人末端执行器,其主要采用气压驱动两平移手指夹持果实,再利用气压驱动旋转刀片绕一侧手指切割果柄,并分析了利用气压驱动实现果实夹持与果柄切割的优点。样机自制零件结构工艺性好,外购零件标准化程度高,自重1. 2kg,在实验室里进行了以苹果为采摘对象的试验。结果表明:末端执行器工作在2. 0MPa的气压条件下,采摘效果最佳,样本采摘成功率高达100%,平均用时为2. 4s/个,且果实无损伤,总体性能可满足大部分球状果实的采摘作业要求,具有一定的通用性。     

小型可升降苹果采摘机的设计

针对农村果园收获作业急需机械化、自动化设备的现状,设计研制了一种小型可升降苹果采摘机。该机具有机构简单、使用方便、成本低廉等特点。同时,主要介绍了小型可升降苹果采摘机的设计方案、工作原理、结构特点、主要技术参数以及方案分析论证等。     

苹果采摘机器人采摘机构优化设计

为了提高苹果采摘机器人收获空间及采摘效率,增大机器人单点作业空间,结合苹果果树特点和生长环境,采用参数化分析方法,探讨采摘距离与机械臂长度、转角和操作空间、工作空间之间的关系,优化苹果采摘机器人采摘机构结构参数。基于Matlab软件绘制苹果采摘机器人三维运动轨迹。     

苹果采摘机械化发展研究

为了不断提高苹果产业生产效率,要提升苹果采摘的机械化发展水平,扩大采摘机械的使用范围。文章对苹果采摘机械化使用现状进行了分析,通过实践研究,提出了提高苹果采摘机械化发展的对策,希望不断提高苹果采摘机械化水平,从而为苹果产业化可持续发展奠定良好的基础。     

苹果采摘机器人的机械结构设计分析

随着苹果采摘机技术的发展国内外开始探索相关技术及先进成果应用在农业领域,其中果实采摘收割苹果采摘机是农业领域中相对大的比重,相关苹果采摘机随着技术进步及相关经验的成熟会为人们解放劳动力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。文章设计了一款轮式苹果采摘机,并在设计过程中对两种不同结构进行了对比分析。为进一步探索苹果采摘相关苹果采摘机的研发提供了相关经验及依据。     

机械臂夹剪苹果采摘机的仿真设计与制造

针对苹果采摘存在的一些问题,设计出一种机械臂夹剪苹果采摘机;运用三维造型软件UG对其进行三维建模,并在Adams软件中进行仿真试验;根据仿真生成的数据曲线进行计算分析,验证了机械臂夹剪苹果采摘机的采摘性能和机械机构的可行性。通过UG和Adams进行仿真设计之后,制造出一台物理样机并进行试验,结果表明:机械臂夹剪苹果采摘机能够适应我国大多数苹果种植园的采摘环境,使苹果采摘效率大大提高,极大地减轻了果农采摘的工作强度,实现了苹果采摘的半自动化,能够满足中小果农对苹果采摘机械的需求。     

一种新型苹果采摘器的设计

我国是苹果种植大国,种植面积居于世界首位。可是直到现在,我国的苹果采摘主要还是人工采摘,采摘效率低、成本高,并且具有一定的危险性。随着农业生产的机械化和规模化发展。苹果采摘器将会是未来苹果采摘作业的主要工具,也是当前世界各国的农业研究热点。目前虽已取得一定的成果,但仍有改进的地方。本苹果采摘器的设计在研究分析了国内已有的苹果采摘器的前提下,提出了自己的设计方案,设计了一款结构简单合理,实用性较强的苹果采摘器并通过理论计算、模型操作进行了仿真运行。     

4PCQ—1葡萄采摘器改进成功

克孜勒苏自治州农机推广站技术人员经过近一年的联合攻关,对其去年研制的4PCQ葡萄采摘器进行了技术改进。改进后的采摘器仅重1kg,除切割片外,各部均采用了不锈钢管和塑料制品,切割刀片可调至180°,握杆长度调整方便,每部销售价格由原来的30元降至26元。该采摘器不仅可以采摘葡萄,还可用于苹果、梨子等高架水果的采摘。在推广使用中,该采摘器显示出功能齐全、操用方便、外形美观、价格低廉的优点,受到葡萄种植户的好评。4PCQ—1葡萄采摘器改进成功@刘红亮 @海力力     

一种半自动苹果采摘收集机的研制

根据我国苹果采收的作业条件和实际需求,设计一种半自动苹果采摘收集机。介绍机具的结构组成,论述苹果夹持装置、果柄扭断装置、苹果输送装置等关键部件的设计思路。采摘收集机结构简单,操作方便,适用于采摘高处的苹果,可大大提高工作效率。