基于互补采摘方法的菠萝柔性收割一体化装置设计

菠萝营养丰富,味道清香,深受人们的青睐。为减轻人工采摘劳动量、提高生产效益,提出一种互补采摘方法,进行了菠萝采摘收割一体化装置的参数化建模设计与样机制作,详细介绍了采摘、柔性传送、传动系统结构和机架等关键部分,并对装置主要部件的标准件参数和工作方法进行阐述。利用样机进行了采摘试验,结果表明:通过拨叉拨断和锯片切断相结合的互补采摘菠萝方法具有较高的采摘成功率,并且该装置具有操作简单、效率高和结构新颖等优点,对实现菠萝采摘设备的市场化开发具有一定借鉴意义。      

菠萝采摘机械手的设计

由于菠萝树和果实的特殊结构,以及考虑到菠萝叶中叶脉纤维的经济价值,目前国内绝大多数的菠萝采摘都还是纯手工操作,不仅效率低,而且由于菠萝叶比较坚硬、菠萝果实上带有芒刺,对手的伤害程度很大。为此,针对菠萝的结构特征和生长特点,设计了一个纯机械式的采摘机械手,该机构操作简单、方便、可靠、快捷。工作时,通过锯齿型剪对菠萝果柄进行剪断,配合上人手腕的左右掰动将果实采摘下来。此设计的成功应用能够方便有效地解决果农对菠萝采摘难的问题,促进了菠萝产业的发展。     

菠萝采摘机械化的发展探索

本论文介绍了现今国内外农业果园采摘技术,分析了菠萝采摘技术研究发展的优势与不足。通过总结国外水果采摘的研究成果,分析了各种果园机械的优势特点及其发展现状,对菠萝产业机械化进行分析。针对菠萝地机械化作业在国内外尚处于发展起步期的现状,以及现今菠萝机械化存在的问题,本论文指出了菠萝机械化进程的研究方向和未来的发展趋势。     

差速梳齿式菠萝采收机的设计及试验研究

目前,我国菠萝采收主要依靠人工完成,劳动强度大,工作效率低。针对这一问题,基于仿生学原理创新设计了一种差速梳齿式菠萝采收机。首先,针对“巴厘”品种的菠萝进行种植模式与物理性状分析;其次,通过三维软件建模完成差速梳齿式菠萝采收机的设计,确定采摘方式主要为旋转梳齿与固定梳齿差速配合完成菠萝采摘;最后,结合理论分析试制了差速梳齿式菠萝采收机样机,并开展了田间试验。选取机器行进速度、梳齿转速和梳齿数量为影响因素,以菠萝采摘率为评价指标进行田间试验,结果表明：当机器行进速度为2m/s、梳齿转速为15r/min、梳齿数量为6个时,菠萝采摘率最高为85.4%。研究结果可为提升我国菠萝生产机械化进程、减轻菠萝采收劳动强度和提高菠萝产业经济提供技术参考与借鉴。     

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。     

基于单目视觉的田间菠萝果实识别

菠萝果实的准确识别是菠萝采摘机器人视觉系统的关键。针对田间复杂环境中的青色菠萝,采用图像处理技术、数学形态学方法,识别菠萝果眼,并获取果眼的中心点信息;引入层次聚类分类方法,对多个中心点进行聚类分析;求取最多点集的中心坐标,作为菠萝区域的近似形心。选用在广东湛江菠萝田间拍摄的35幅图像作为评价样本,经过运算,迎光条件下形心识别正确率达到85%。本研究为菠萝采摘机器人的田间果实识别提供了有效的技术方案。     

菠萝采摘机械手结构设计

根据菠萝的物理特性,设计了一种菠萝采摘机械手结构,并运用三维数字化软件SolidWorks,对设计机构进行三维建模。在此基础上,对机械手的运动特性与动力学特性进行了相应分析。     

基于武术飞脚动作学习的类人采摘机器人控制系统

为了使采摘机器人可以适应不同高度的采摘作业需求,将武术飞脚动作引入到了类人采摘机器人的设计过程中,通过对腿部伸缩功能的设计,使机器人可以采摘到不同高度的目标果实。采摘机器人以STC1 2 C5 A6 0 S2单片机作为控制器的控制核心,在STC1 2 C5 A6 0 S2单片机的基础上搭载了以红外接近传感器、红外测距传感器和灰度传感器组成的检测模块,实现了腿部的可以伸缩功能,且在必要的时候可以进行跳跃。为了验证武术飞脚动作在采摘机器人上使用的可行性,设计了一款基于武术飞脚动作的腿部可伸缩机器人,采用电机驱动和舵机控制的方式,通过调整舵机的角度变化,成功实现了采摘机器人的腿部的伸缩功能。试验结果表明:采摘机器人可以实现不同高处果实的采摘作业,提高了机器人对复杂高度作业环境的适应能力。     

基于模糊控制系统的采摘机器人避障系统研究分析

针对目前使用的采摘设备落后、工作量大、稳定性差等问题,为了提高采摘机器人的环境适应能力,对采摘机器人的避障控制系统进行了分析,拟采用模糊控制系统的方法,来加强采摘机器人避障系统的能力和效率,减少采摘机器人避开障碍物及规划出适当路径所用时间。模糊控制使用超声波检测前方障碍物距离,以控制转轮速度和方向作为输入量,速比作为输出量,控制移动的速度和方向。为使采摘机器人避障路径规划尽可能短,采用改进的遗传算法和模糊控制系统建立基本模型。对采摘机器人的避障性能进行仿真试验,结果表明:基于模糊控制的采摘机器人的避障系统可以成功地避开障碍物及规划出最短行走路径,且能够快速定位树上的果实和准确地完成采摘任务,具有效率高、易操作、采摘成功率高等特点。     

一种柑橘采摘器的设计探讨

人们生活水平的日益提高导致对水果的需求越来越大。其中柑橘又是我国南方丘陵山区主产的一类水果,在冬春季节是人们消费的主要水果品种。在柑橘的整个生产活动中,果实的采摘工作量十分巨大。同时,水果采摘不仅影响到它的品相,甚至影响到它的保鲜储藏等,从而严重影响柑橘的经济效益。目前农村大量年轻人进城务工,水果采摘,也多为留村中老年农民手工采摘,效率低下。为了适应目前农村实际情况,设计一种简便的手持式采摘器不但可以提高采摘效率而且安全可靠。     

基于单片机和GPS定位的自主导航采摘机器人设计

为了提高采摘机器人的智能化控制水平和自主导航能力,改善机器人的应用限制和使用性能,提出了一种基于单片机和GPS的采摘机器人自主导航方法,克服了采摘机器人导航方式的缺点,显著提高了导航定位的效率和精度。该方法利用GPS实时接收卫星发射的时间、经纬度和高度等信息,通过RS232发送给单片机;单片机对GPS发送数据进行处理,得到控制所需的时间和位置等信息,通过与机器人所处的位置进行比较,调整机器人的姿态,实现路径的智能化追踪和规划。在实验日光温室内对采摘机器人的自主导航性能进行了测试,结果表明:利用单片机和GPS定位可以较为精确地对采摘目标路径进行跟踪,可以使机器人沿着既定路径移动,控制的精度较高,误差较小。     

采摘机械手结构和控制系统优化——基于神经网络武术套路训练

采摘机器手在农业生产中具有广阔的应用前景,其采摘效率和采摘质量主要受机械手结构的影响。为了提高采摘机器人的作业性能,将武术套路训练的勾拳动作引入到了采摘机器人的机械手结构设计中,根据勾拳手形对采摘机器人的动作进行了优化,并结合神经网络武术动作误差训练方法,对机械手控制系统进行了改进,从而有效地提高了机械手作业的灵活性。为了验证该方案的可行性和可靠性,对采摘机械手进行了实验验证。结果表明:对机械手进行结构和控制系统进行优化后,其采摘范围较大,可以满足三维空间作业需求,采摘机械手动作响应较快,误差较小,满足高精度快速采摘的需求。     

一种手持拆卸式带枝梗水果采摘器设计

针对带枝梗果树边缘无法采摘所带来的损失,项目组设计了一种手持可拆卸式水果采摘器。采摘器由施压装置、支撑及传动装置、剪切装置组成,通过枝梗剪切应力的实验测定,并进行理论计算和选型。研究结果表明:采用材料为304(0Cr18Ni9)、规格为O38×2的不锈钢管完全能够满足强度要求,且结构简单,操作方便,轻巧便于携带,能根据树高加长以适应不同高度的采摘要求。该装置能有效防止水果采摘时造成的果皮损伤,提高了采摘效率和采摘质量,方便果农采摘。     

智能采摘机器人自动化系统研究 —基于交互式视音频技术

为了提高采摘机器人的作业质量,模仿英语移动教学交互式视音频技术,在采摘采摘机器人控制系统中引入了视音频交互技术,通过远程视频监测机器人的作业状态,然后利用声控技术对采摘机器人的作业姿态进行调整,实现了管理员和采摘机器人的视音频交互,可以有效地提高采摘机器人的作业质量,降低采摘机器人的故障率。为了验证方案的可行性,对采摘机器人自动化控制系统进行了测试,并引入了MIMO通信原理,以提高视音频信号传输的质量。测试结果表明:采摘机器人可以准确地识别远程端的声控信号,且根据指令信号动作的准确率较高,可以满足高精度采摘机器人的设计需求。     

基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究

为了提高采摘机器人电气自动化的效率、水平及机器人的智能化程度,在采摘机械手的设计上引入了PLC控制系统,并利用PID控制算法对自动化系统进行了改进,提高了自动定位和采摘动作控制的精度。为了验证方案的可行性,模拟采摘机器人的作业环境,采用MCGS软件设计了采摘机械手作业的监测系统,并对采摘的漏采率和破损率进行了测试。测试结果表明:基于PLC的采摘机械手具有较低的漏采率和破损率,可以满足较高精度的采摘机器人设计需求。     

数字传媒交互式技术在采摘机器人远程控制中的应用

在采摘机器人远程控制系统的设计过程中,为了提高采摘机器人的智能化水平,基于数字传媒交互式学习技术引入了机器人远程控制交流交互系统,利用语音指令的方式实现管理员对采摘机器人的远程控制。在交流交互过程中,首先由远程监控端采集采摘机器人作业视频,然后利用投影技术进行投影,管理员根据实时作业情况对采摘机器人发出控制指令,以提高采摘机器人的作业质量。为了验证方案的可行性,对采用交互式系统的采摘机器人进行了测试,结果表明:采用交互系统后采摘机器人的远程控制精度有所提高,交互性系统的引入对于提高采摘机器人的作业质量具有重要的意义。     

菠萝田间收获装备现状及其短板技术分析

【目的】传统菠萝产业的田间采收任务主要依靠人工完成,其高强度、低效率的作业形式直接引发了供应延迟、产销失衡和价格波动等现象,导致整体产业链面临着严峻的市场危机。为了对菠萝收获关键技术开展通用性研究和突破,解决目前“无机可用”的紧迫问题。【方法】课题组通过文献调查法、案例研究法归纳了国内外菠萝采收装备现状,结合当下先进技术和前沿手段,综合分析了国内相关研究的技术短板和科研体系存在的问题,总结归纳了亟待集中力量突破的技术重点。【结果与结论】在此基础上,结合当前研究、技术状况及现存问题,指出菠萝田间机械化收获应打破技术壁垒,提高采摘收获装备的可靠性,扩大田间运输装备的覆盖面,加强与农业生产实际需求的结合,以实现菠萝产业的持续增长和繁荣,为相关农业工程技术的创新与研发提供参考。     

基于光学导航的采摘机器人系统设计及定位方法研究

为了提高采摘机器人的定位导航精度,将光学导航方法引入到了采摘机器人控制系统的设计上,通过激光扫描和机器视觉相结合的方法,提高了采摘机器人的作业质量和作业效率。在进行定位时,首先由激光扫描方法对采摘机器人进行定位,得到全局坐标中的位置,然后利用机器视觉系统得到采摘机器人和待采摘目标果实的距离,对果实精确定位后进行采摘。采摘测试结果表明:采用光学导航系统可以准确完成果实目标的定位,可有效提高采摘机器人的采摘精度和采摘效率。     

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。     

可伸缩、定力矩、自运输式苹果高效采摘机械手设计

文章设计了一种可伸缩、定力矩、自运输式苹果高效采摘机械手,这是一种基于多种机械机构,可调节作业高度、采摘及自动输送回收苹果的辅助采摘装置,一体化程度高,可广泛用于各类苹果采摘基地,能在提高采摘效率的同时降低成本,保证人身安全,具有一定的推广价值。