链条式草莓采摘器的设计与应用

针对目前我国主要以纯手工方式采摘草莓,采摘效率低、需要果农长时间半蹲着采摘等问题,研制出一种辅助人工采摘垄作栽培草莓的机械装置:链条式草莓采摘器,主要由勾取器、采摘运输机构、剪切机构、收集机构和支架组成。多功能链条与从动链轮啮合时张开,勾取草莓的果梗;多功能链条与从动链轮分开时闭合,夹持草莓的果梗,通过剪切机构剪断果梗;多功能链条与主动链轮啮合时再次张开,草莓自动掉入收集篮中。多次试验均表明该装置采摘效率高、可操作性好,满足目前大棚垄作栽培草莓的采摘需要。     

采摘收集一体化草莓收获机构的设计研究

目前我国草莓仍以人工徒手采摘方式为主,摘果效率低。在研究国内外草莓采摘机械现状及采摘机构原理特点的基础上,设计一种采摘收集一体化草莓收获机构,阐述该机构总体方案与工作原理,并加工出样机进行采摘试验,结果表明该机构适用于垄作草莓采摘作业。     

基于机器视觉的草莓自动采摘机的设计

针对我国大面积高垄种植草莓存在的采摘效率低、损伤率高等问题,设计开发了一种基于机器视觉的草莓自动采摘机。该机基于机器视觉识别成熟草莓位置和精准定位,采用步进电机带动同步带运动,让末端执行器执行采摘动作的机构,可一次完成采摘、传送及收集等作业。该采摘机主要由采摘系统、传输系统和收集系统组成。试验结果表明:该机在试验环境下对草莓的采摘速度为403.4颗/h,无损伤采摘成功率可达90%。     

精密草莓采摘机器人优化设计——基于光程调节结构

在机器人草莓采摘过程中,由于草莓果实比较脆弱,加上其体积较小,因此存在较高的破碎率和漏采率,这都与草莓采摘机器人的定位精度有关。为了提高草莓采摘过程的定位精度,在采集机器人定位系统的引入了一种新的光定位结果,并提出了一种用于真空怀特池光程调节的机构,利用该机构的反馈源信号,实现了对采摘机构的优化设计。为了验证设计的精密草莓采摘机器人的可靠性,设计了机器人的草莓采摘试验,并对其破碎率和漏采率进行了测试。通过测试发现:该装置可以有效地降低草莓采摘的破碎率和漏拾率,且采摘耗时低、效率高,可以满足草莓采摘实际生产的需要。     

一种轻型枇杷采摘器的设计

为改善枇杷的采摘条件,提高其采摘效率,通过分析枇杷的栽培生长环境,设计了一种简易且不伤果的枇杷采摘器具,并在分析其工作原理的基础上,进行了样机制作与试验验证。该采摘器由可充电式锂电池给直流电机提供电源,通过两级齿轮减速后将电机的动力传递给偏心轮凸轮机构,实现动刀片的往复运动,从而将枇杷等类似水果从茎部剪断,落入下方的收集网袋进行收集。试验表明:该枇杷采摘器容易操作、安全舒适、结构简单且价格低廉,可以实现不同高度和不同大小枇杷的采摘,大大缓解了劳动者的劳动强度。     

高架草莓采摘机器人设计与试验

设计了一款针对高架栽培模式的草莓采摘机器人。该机器人由履带式行走机构、基于机器视觉的精密运动定位机构和一个可同步剪切夹持草莓果柄的末端执行器等机构组成,采用以ARM9为核心的分层式控制系统。温室内实地试验表明该机器人能够自主识别、定位并无损伤采摘高架栽培模式下的成熟草莓,采摘成功率可达88%,采摘单颗草莓时间为18.54 s。     

草莓采摘机器人成熟果实识别及避障控制系统研究——基于ARM与FPGA

目前,草莓的采摘主要靠人工完成,任务繁重,效率较低,人为造成的损失也比较大,减少了果农的经济收入,也影响了草莓种植的发展。因此,研制草莓采摘机器人是解决人工采摘问题的关键。为此,大量研究了草莓种植的特点及人工采摘技巧,基于ARM与FPGA智能控制模块及双目机器视觉技术,设计了草莓采摘机器人成熟果实及避障控制系统。实验结果表明:所设计的草莓采摘机器人成熟果实识及避障控制系统可以准确识别成熟草莓果实,并能灵活避开采摘途径中的障碍物,系统运行稳定,对我国开展草莓采摘机器人果实识别和避障技术的研究具有一定的参考价值。     

智能草莓采摘机器人设计及试验

设计了一套针对地垄栽培模式下的草莓智能采摘机器人.该草莓采摘机器人可在一定范围内基于机器视觉识别成熟草莓位置和精准定位,并以夹持、扭转果柄的方式摘取果实,从而实现草莓的无损伤采摘.设计的采摘机器人由三轴精确运动同步滑台机构,三菱fx3n PLC控制系统,视觉识别系统组成,并采用面向对象编程工具C#编写了控制终端及视觉自...     

大容差高效草莓采摘末端执行器设计与试验

针对目前草莓果实视觉识别中的定位重叠和被遮挡果实的算法复杂、耗时长,末端执行器对定位精度要求高且无法采摘重叠果实和被遮挡果实等问题,设计了一次可采摘多粒果实的大容差末端执行器。该末端执行器采用从下向上拢起果实、在避开障碍后再进行夹持和切割果梗的采摘方式,主要由机械爪拢夹切断机构和垄壁仿形机构组成。将末端执行器安装在采摘机械臂上进行了果实采摘试验。试验结果表明：该末端执行器在定位误差±7mm范围内都能完成采摘,容差范围大;无需进行重叠成熟果实的分割和目标果梗位置的计算,可一次采摘3粒重叠成熟草莓;对含1、2、3粒果实的果实域,采摘一次平均耗时分别为2.00、2.13、2.28s,采摘成功率不低于97.7%。     

基于Gazebo虚拟世界的草莓采摘机器人仿真研究

【目的】提高草莓采摘的自动化水平,解放劳动力并降低采摘成本。【方法】研究小组设计了一种基于曲柄连杆机构的三爪同步夹持式采摘机器人,分析了其主要部件Kinect深度相机、六轴机械臂以及三爪夹持式采摘机械手的结构设计,并在Gezebo虚拟世界中构建了采摘机器人的模型,生成了草莓采摘机器人的末端运动轨迹,完成了该草莓采摘机器人的前期开发试验和算法验证。【结果】该草莓采摘机器人可精准地夹持草莓,减小了采摘过程中对草莓表皮的损伤,同时机械臂末端运动半径最大可达770 mm,完全满足小型辅助采摘设备的基本需求。【结论】Gazebo能真实地还原草莓采摘的自然环境,充分验证了该草莓采摘机器人的可行性,同时还可以在虚拟环境中模拟不同的任务场景,可为六轴机械臂或其他多轴运动机械的运行轨迹设计提供准确的实验数据,并为机器人的实际应用提供指导。     

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。     

草莓收获机器人采摘执行机构设计与试验

设计了一套针对地垄栽培模式下草莓的无损伤自动采摘执行机构.该执行机构可在一定范围内对成熟草莓进行自主识别和精确定位,并以夹持、剪切果柄的方式摘取果实,从而实现草莓的无损伤采摘;所采用的控制方法对视觉传感器精度和机构重复定位精度依赖性较小,利于在进一步推广中控制成本.试验结果表明,该执行机构在实验室环境下对草莓的无损伤采摘成功率可达90％.     

果实采摘机器人设计与导航系统性能分析

设计了一种果实自动采摘机器人,主要包括自动导航系统、采摘系统、运动系统、控制系统及动力系统。自动导航系统主要包括激光雷达导航和GNSS定位导航,可用于建立地图和规划工作路径;采摘系统通过双目立体视觉相机进行果实识别,再通过由六自由度机械臂和两指末端执行器(机械手)组成的执行机构抓紧果梗并剪断,完成果实采摘。试验结果表明,设计开发的机器人可以通过激光雷达导航完成室内工作,剪断并抓取果梗的两指末端执行器可适用于多种果实,上位机软件可以完成图像采集、机械臂控制和机器人工作路线图建立等操作。激光雷达导航试验结果表明,在1m/s的行驶速度下,导航绝对误差小于3.5cm,可满足温室果实采摘的需求。     

温室草莓采摘机器人设计与试验

为实现温室草莓采摘机械化和自动化,设计并制作一种应用于日光温室的草莓采摘机器人。该机器人能实现自主路径规划,行走过程中识别成熟草莓并完成采摘。设计以ROS分布式计算系为主控制网络,以激光雷达进行移动机器人的地图构建与定位,双目深度相机实现对成熟草莓的识别和定位,搭载柔性仿生夹爪6自由度机械臂实现目标草莓抓取和放置。设计机器人软件平台,使用改进A*算法实现自主路径规划和导航避障;利用R-FCN目标检测网络和双目视觉技术实现成熟草莓检测及定位。结果表明：该草莓采摘机器人可实现目标检测及定位,检测到的草莓坐标与机器人手爪坐标的误差在4 mm以下,成熟草莓识别率为95%,满足采摘要求。     

果实采摘机器人设计与导航系统性能分析

设计了一种果实自动采摘机器人,主要包括自动导航系统、采摘系统、运动系统、控制系统及动力系统。自动导航系统主要包括激光雷达导航和GNSS定位导航,可用于建立地图和规划工作路径;采摘系统通过双目立体视觉相机进行果实识别,再通过由六自由度机械臂和两指末端执行器(机械手)组成的执行机构抓紧果梗并剪断,完成果实采摘。试验结果表明,设计开发的机器人可以通过激光雷达导航完成室内工作,剪断并抓取果梗的两指末端执行器可适用于多种果实,上位机软件可以完成图像采集、机械臂控制和机器人工作路线图建立等操作。激光雷达导航试验结果表明,在1 m/s的行驶速度下,导航绝对误差小于3. 5 cm,可满足温室果实采摘的需求。     

便携式剪夹一体草莓采摘器的设计研制

便携式剪夹一体草莓采摘器是一款辅助人工采摘的小型装置,主要协助草莓采摘工人以及游客完成草莓的采摘工作。该装置主要由金属和光敏树脂等材料构成,总长127 mm,宽度50 mm,高度138mm。装置操作方便省力、便于携带,仅用一只手控制即可实现剪切、夹取以及放置等工作,手部接触部分为掌心圆弧设计,可减轻因长时间剪切过程中手部的疲劳酸痛感。     

单驱双夹式草莓末端执行器设计

针对温室高架栽培草莓自动化采收需要,设计了一种单驱双夹式采摘末端执行器。该末端执行器采用单气缸驱动,通过在剪短果柄的同时夹持近果实端果柄的方式完成草莓果实采摘,结构紧凑、控制方便、且通用性好。通过对草莓果实生长形态参数和果柄力学参数的测量分析,优化设计了采摘末端执行器结构模型,并对其果柄夹持和剪切性能进行力学模型验证。     

手持式草莓采摘收集一体化装置的设计

针对现有草莓采摘作业中劳动强度高效率低下的特点,设计了一种人工操作辅助采摘的小型手持机械装置。该装置主要由送料和传动结构、根茎切割机构、根茎夹持机构、操控机构,以及果实收集机构等部分组成,以微型电机为动力源,以刀片和同步带组合,实现草莓根茎的切断、果实夹持、输送、收集的一体化作业。现场测试结果表明:该装置可显著提高操作者的劳动效率,减轻工作强度,具有较好的推广和实用价值。     

基于大棚垄地式草莓采摘装置的设计与研究

针对大棚垄地式草莓采摘季节性强、人工采摘劳动强度大且效率低、机器采摘易使草莓表皮受损、运输过于频繁而降低效率等一系列问题。本文设计了一种可伸缩性草莓采摘装置。该装置包括采摘和运输两部分。采摘部分采用伸缩杆原理,既适用于不同高度的人群,也适用于不同高度的水果采摘者,不再需要弯腰劳作,可大大降低采摘者的劳动强度。传统的采摘装置需直接接触草莓表皮,增大了草莓表皮受伤的概率。本装置使用导板先将准备采摘的草莓托起,通过导向轮,调整刀片角度,然后利用电机带动刀片快速旋转割断果柄,减少了采摘工具与草莓表面接触的概率,保护了草莓娇嫩的外皮,保证了水果的质量;果篮装满后,通过传送装置将大棚内草莓运出,不再需要人工搬运,省时省力且提高采摘效率。     

大枣采摘收集一体机的设计

传统的大枣采摘方式多为人工采摘,劳动强度大且采摘效率低。在调查了大枣的生长环境及采摘特性后,研究分析了振动采摘收集机工作原理,设计完成适合大枣采收的振动式大枣采摘收集一体机结构设计。应用Solidorks软件建立大枣采摘收集一体机行走机构、采摘机构、激振机构、收集机构的三维模型,根据各工作机构零部件的相对位置关系,完成振动式大枣采摘收集一体机的整体装配体。