番茄采摘机械手的三维设计与试验研究

采摘机械的末端执行器作为果蔬收获类机器人的重要组成部分,其采摘机械手的设计是收获机器人研发的重要环节。为此,分析了当前采摘机械手在国内外的发展现状,结合番茄果实的生物学特征,以保护番茄果实不受损伤为设计目标,利用NX12.0三维制图软件设计出了一种将作用力施加于番茄桔梗生长节点的番茄采摘机械手。同时,通过三维软件的仿真模块对机械手的关键零件进行有限元分析,进而对整体机构进行模拟仿真,仿真结果验证采摘机械手的设计合理性,旨在为下一步番茄采摘机械手的研发奠定基础。     

多末端苹果采摘机器人机械手运动学分析与试验

提出了一种多末端采摘机器人机械手结构方案,设计了机械臂、末端执行器及其控制系统。机器人机械臂采用主从两级结构,从臂前端可挂接多个末端执行器。末端执行器能进行果实连续采摘,其结构紧凑、驱动简单、通用性好,可适用于苹果、柑橘、梨等球形水果的自动化收获。针对设计的采摘机械手具有多末端的特点,提出了果树分区采摘作业策略,一个采摘区内各个末端执行器同时连续采摘、果实集中回收。在此基础上建立了机器人机械手运动学模型,采用D-H法推导了运动学方程,运用Matlab Robotics Toolbox进行了运动学仿真验证。制作了机械手物理样机并在实验室环境下进行了机械手运动学及采摘试验,结果表明,机械手各从臂末端位置误差小于9 mm,采摘成功率为82.14%。     

自走式大型枸杞采摘机的研制与试验效果

<正>枸杞收获作业是枸杞生产全过程中最重要的环节,是一个采收期较长的工作,且在此段生产过程中,最少得采摘3次,所用劳动力占整个生产过程劳动力的40%~50%。目前枸杞采摘收获以人工为主,收获效率低。国内已研究出小型机械手采摘的相应产品:一种是采取机械振荡的原理将枸杞从树枝上震下,这一类机械主要是手持的小型设备,提高效率很有限。第二种则采用负压气吸的原理,通过高压气流将枸杞果实吸下,该类采摘机当气压低时难以将果实摘下,气压过高则很容易损伤到果实。     

基于模糊PID的采摘机器人机械手控制系统设计

为了提高采摘机器人机械手果实的定位精度,降低果实采摘过程的破损率,将模糊算法和PID控制引入到了机械手控制系统的设计上,并采用PC上位机编程和嵌入式系统实现控制算法的运行。为了验证算法的可行性和可靠性,以果实采摘真实环境为测试环境,对机械手的定位精度和果实采摘的破损率进行了测试,结果表明:采用模糊PID算法可以明显提高机械手的果实定位精度,降低果实采摘的破损率,对采摘机器人控制系统的优化设计具有重要的参考价值。     

新型具有力感知的柔性果蔬采摘机械手研究

研发了基于设施农业的果蔬采摘机械手,包括具有3个旋转关节自由度的采摘机械臂及具有力反馈功能的三指果蔬采摘末端执行器,并对其控制系统进行了开发。通过采摘模拟试验,验证了其作业性能、采摘效果。试验结果表明:采摘机械手各关节与控制系统配合良好,运行稳定;采摘末端执行器手指控制灵活,传感器响应灵敏,能够实现稳定抓取并不损伤果实,具有推广价值。     

基于单目视觉与超声检测的振荡果实采摘识别与定位

针对采摘机器人在果实振荡情况下因难以精确定位影响采摘效率的问题,提出了一种基于单目视觉与超声检测的振荡果实识别与定位方法。首先对采集的振荡果树图像序列进行基于色差R-G的Otsu阈值分割和形态学处理,接着对图像果实区域进行灰度填充,将处理后的图像序列叠加得到复合图像和目标果实运动区域,求取振荡果实在图像运动区域的二维平衡位置坐标。然后机械手在视觉引导下运动,其末端指向振荡果实二维平衡位置坐标,同时超声传感器检测目标果实深度信息并提取超声回波信号峰峰值进行果实识别,当检测到果实处于适合采摘位置时,机械手爪抓取果实。采摘试验表明,采摘成功率为86%,验证了所采用方法的有效性,为实现采摘机器人实用化提供了参考。     

果实采摘机械手的创新设计

果实采摘机械手是一种新型、实用的机械手,是一种为解决人们采摘高处果实难而创新设计的工具.为此,对果实采摘机械手进行了创新设计.该机械手结构轻巧,操作灵便;采用齿形剪,定位精度高;能进行自动分级采摘,避免了二次分拣;果实大小的界限、采摘高度范围均可自行调节,多方得益,市场前景广阔.     

果实采摘机械手机构设计与工作性能分析

采摘机器人是农业机器人的一种类型，在农业生产中具有广阔的应用前景。为此，从型综合和尺寸综合两方面介绍了果实采摘机器人机械手的机构设计，并分析了机械手机构的工作空间、可操作度、避障能力、冗余空间和姿态多样性等工作性能指标以及各指标的计算方法，为果实采摘机械手的机构没计与工作性能评价提供了理论依据。     

果实采摘机械手的结构设计及工作能力研究

随着社会经济水平的不断提高,我国农林业取得长足发展,果农在种植水果时开始逐渐引进机械化、自动化设备,以提高种植效率。传统收获时果农最为繁忙的季节就是成熟季,果农常需要花费大量人工采摘果实,不仅效率低,且有一定危险性,采摘机器人便在这样的背景下诞生了。为此,针对采摘机器人的工作原理、工作空间,结合采摘作业实际需求,进行采摘机械手的结构设计及工作能力评价,旨在为相关产业发展提供理论依据。     

果实采摘机器人的研究综述

分析了果实采摘机器人工作对象特点,从采摘机器人机械手的设计、末端执行器的设计、行走装置的设计、果实的识别和定位方面分析了果实采摘机器人的国内外发展现状,并探讨了采摘机器人存在的关键技术问题。     

采摘机械手伺服控制系统电气自动化设计——基于PLC控制器

为了解决农忙时节易破损果实采摘困难、批量采摘劳动量大的问题,对采摘机械手进行了改进,将PLC可编程控制器引入到了机械手的伺服控制系统中,从而可以快速、高效地对水果进行采摘,并可以实现定位、采摘和收取果实等一系列的自动化控制。为了验证电气伺服控制系统的可行性,对采摘机械手进行了性能测试,包括果实的采摘成功率和破损率。试验结果表明:采用PLC可编程控制器后,采摘机械手具有较高的采摘成功率,且破损率较低,可以满足高精度采摘的需求。     

基于TRIZ理论的果实采摘机器人研究

在介绍发明问题解决理论-TRIZ概念的基础上,分析了40个发明原理、39项技术特性、矛盾冲突解决矩阵、物质-场分析理论以及发明问题解决算法(ARIZ)等.运用TRIZ理论对果实采摘机器人进行了具体研究,对其中的机械手和末端执行器进行分析改进,建立了只抓住果梗而不与果实本体直接接触的软质水果收获机器人模型,解决了果实采摘机器人在果实采摘过程中的一些问题.     

枸杞采摘机械手设计

随着枸杞种植业发展,研制智能化的枸杞采摘机械很有必要。文章在分析枸杞的果实特征和采摘环境后,设计一种新的枸杞采摘机械手,实验证明,该机械手可对枸杞果实进行准确采摘,节省人工成本,提高枸杞种植业的生产力。     

草莓采摘手爪结构设计

随着草莓种植的推广,国内草莓种植面积迅速增加。草莓是最不耐贮藏的水果,成熟后必须及时采摘,因收获季节劳动力不足,严重制约了草莓的种植发展。为此,提出了一种草莓采摘机械手爪。首先对摄像头采集的画面进行图像处理控制手爪的动作,使得手爪处于采摘位置,手指上的传感器控制电机旋转,带动齿轮传递动力给丝杠,通过丝杠的动作使手指闭合,对草莓果柄进行切割和抓取,实现果实的自动化采摘。本机构简单、可靠,为后续的研究奠定了基础。     

杨梅采摘机械手研究展望

介绍了杨梅果实收获存在挂果密集、分批采摘和成熟期短等特点,以及人工采摘杨梅存在效率低和质量下降等缺陷,分析了国内外果蔬收获机械研究现状,发现对于挂果密集与果面易损伤的杨梅缺乏研究.研究杨梅采摘机械手,对提高生产效率、提升杨梅品牌地位和在国内外市场的竞争力、增加我国外汇收入、提高果农收入具有重大的现实经济意义.     

菠萝采摘机械手结构设计

利用机器人技术实现果实精准化、智能化收获是现代果业生产技术的发展方向之一。提出了一种由夹持机构、剪切机构和支撑机构组成的菠萝采摘机械手。介绍了各主要部件的结构特点和设计参数，利用SolidWorks软件建立了采摘机械手的虚拟样机，并进行了田间试验。项目研究成果可为中国现代果园全程机械化研究提供技术参考。      

有色果实采摘机械手的设计

介绍了一种有色果实采摘机械手的设计。该系统以ATMEGA128为主控制芯片,用TCS230颜色传感器识别有色物体。用3个直流电机和3个步进电机作为各个机械部分的动力,控制机械手摘取物体。实验表明,抓取物体的成功率达到了95%以上。     

采摘机器人机械手虚拟现实和仿真技术研究

为了提高采摘机器人机械手群体作业的效率和精度,基于蚁群算法,将机器人虚拟仿真平台引入到了采摘机器人机械手的设计上,并利用C语言流程图编程,对采摘机械手、待采摘果实等进行了建模,在虚拟现实环境中对机械手的作业情况进行了仿真模拟。通过模拟结果对采用蚁群算法和不采用蚁群算法时机器人机械手的作业效率和采摘定位精度进行了对比,结果表明:采用蚁群算法可以明显提高机器人机械手的作业精度和作业效率。     

棉花采摘机械手机构设计及参数优化

针对国内棉花采收存在的问题,提出了运用棉花采摘机械手代替人工和采棉机采收的方法。在对棉花农业特性及收获特性分析的基础上,结合新疆棉花种植模式以及棉花采摘要求,遵循机械手设计原则,设计了一种5自由度多行采收的关节型棉花采摘机械手。为使机械手能够高效灵活地收获目标空间棉铃,尽可能减小机械臂的操作空间和结构尺寸,结合采摘对象棉铃的生长分布空间和作业要求,分析了在给定空间下的设计变量、优化目标和约束条件,建立了优化设计的数学模型,并利用MatLab优化工具箱进行编程,实现了棉花采摘机械手的机构参数优化。     

基于模式识别技术的采摘机械手控制系统设计与研究

利用模式识别中的图像处理技术,采用TI公司Sitara系列的AM5728处理器,通过视觉系统和舵机驱动方法,实现了一套采摘机械手控制系统。试验结果表明:该采摘机械手控制系统,能够实现对目标果实的准确采摘,正确采摘率为89%,采摘一个苹果耗时9s,系统具有速度快、准确性高和可行性强等特点,能够满足一般的果实采摘,具有很好的实用性。