香蕉果串采收柔性夹持装置结构设计

本研究基于香蕉种植和生长特性,对人工采摘作业过程进行仿真,提出了一种模拟人工抱合动作的香蕉果串夹持装置设计方案。设计了夹持定位装置调整柔性夹持爪的位置以实现对香蕉果串的定位;基于力馈的电动推杆限电流控制方法以实现夹持爪对香蕉果串的柔性夹持和夹持力自适应调整。通过本研究,可以实现香蕉自动化采收环节的果串自动化柔性夹持,并可进一步与智能采摘装备协同作业,提高香蕉产业的自动化水平。     

双孢菇柔性仿形采摘末端执行器设计与试验

为解决现有夹持式采摘机械手对双孢菇造成的机械损伤高、采摘损失大等问题,基于颗粒阻塞原理设计了一种双孢菇柔性仿形采摘末端执行器。首先根据双孢菇菇盖外形参数设计柔性仿形吸盘的结构,通过预试验分析末端执行器的关键参数;选定了吸盘材料和颗粒填充物的种类,通过有限元仿真验证柔性仿形吸盘的仿形能力和吸附效果,并得到柔性仿形吸盘最优的开口直径。为明确吸附负压、双孢菇直径、柔性膜厚度、颗粒直径等因素对吸附力的影响,对所试制的末端执行器进行了拉脱力试验,结果表明拉脱力与吸附负压、双孢菇直径、颗粒直径均呈线性关系,与柔性膜厚度呈非线性关系。当末端执行器中柔性膜厚度为9mm、颗粒直径为20目的石英时仿形效果最好,并与标准真空吸盘开展了对比试验,试验结果表明同等吸附力柔性仿形吸盘所需负压更低。针对尺寸范围为25~50mm的双孢菇进行了采摘试验,柔性仿形吸盘的采摘成功率为98.5%,并对采后双孢菇进行了损伤检测,柔性仿形吸盘的采摘损伤率为2.5%。结果表明,所设计的柔性仿形采摘末端执行器具备适应性强、抓取稳定、损伤率低等优点,能够满足双孢菇自动化采摘需求。     

多自由度果蔬采摘手电气控制系统研究——基于模糊自适应控制

以多自由度果蔬采摘手为研究对象,对采摘手进行了正向、逆向运动学分析,并基于PID设计了模糊自适应控制系统,实现了一套多自由度果蔬采摘手电气控制系统。试验结果表明：多自由度果蔬采摘手可以达到目标位置进行无损采摘,且正确采摘率在90.0%以上,能够满足果蔬的无损采摘需求。     

基于PLC控制的采摘装置自适应调控研究

为了实现果蔬采摘的无损采摘和果蔬的准确识别,本文基于PLC技术设计了果蔬采摘装置的自适应调控系统。系统主要由信息采集模块、图像处理模块、运动控制模块、运动执行模块和PLC控制器组成。通过机械手进行设计,使其在抓取果蔬时的抓取位置、位移和作用力具有自适应能力;对图像进行自适应均衡化处理,提高图像识别。试验数据表明:采摘装置可以对果蔬精准定位,保证果蔬的无损采摘。     

罗汉果采摘装置的设计仿真与试验

为了改善罗汉果采摘条件、提高采摘效率,基于罗汉果生长特性和采摘实际需求,设计了一种罗汉果采摘装置.通过UG建立装置模型并进行优化设计,并通过Adams和Ansys进行了运动学和有限元分析,验证了所设计装置的合理性.最后,制造样机并进行试验,结果表明:采摘装置大大提高了采摘效率,满足使用要求.     

气动球果采摘柔性手爪设计与实验

针对球形果实采摘问题,采用气动多向弯曲柔性驱动器设计了2种规格带有回转腕部功能的多自由度3指采摘柔性手爪。该采摘柔性手爪采用中心对称结构,其柔性手指与驱动器复合一体,在气压下可产生贴合球果表面的弧状变形,3指协同配合运动抓取球果,并通过腕部旋扭分离方式完成采摘。研究了“刚柔耦合”驱动器的材料和制造工艺,建立了柔性驱动器形变模型,获得了其气压下的形变特性,并进行了相关实验验证。试制了采摘柔性手爪物理样机,研究分析了柔性手爪的工作空间、抓取模式和采摘时的力学性能,并在实验室搭建的采摘平台上进行了多种球果模拟采摘实验。结果表明,该采摘柔性手爪具有3种抓取模式,物形适应性好,抓取柔顺可靠、动作灵活,采摘主动安全、损伤小,适于多种球果的采摘。该柔性手爪采摘球果的尺寸范围为30~130 mm,三指交错强力握取球果的最大质量为1.28 kg。     

双弹指毛豆采摘装置的设计与试验

针对我国毛豆采摘收获机的发展现状,为提高毛豆采摘装置的采摘效率,减少采摘时的破荚损失、落荚损失和漏采损失,设计了一款双弹指毛豆采摘装置。分析了采摘装置的工作原理,对采摘装置关键零部件进行设计,并利用ADAMS软件仿真模拟采摘时弹指的运动过程,得到弹指末端的位移和速度曲线。仿真结果表明:其运动规律符合弹指采摘要求。制造试验装置进行试验,测得毛豆脱荚时植株摘净率≥98%,落荚率≤1%,破损率≤0.6%,含杂率≤1%。仿真与试验均表明:该装置具有较高的采摘效率,验证了装置的可行性,为今后毛豆采摘装置的设计提供了参考。     

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。      

基于自适应网络的高精度玉米拾穗装置优化设计

为了提高玉米拾穗装置拾穗的准确性,减少漏摘率、断穗率、籽粒破碎率等玉米收割效率的不利因素,设计了一种新的高精度玉米拾穗装置。该装置利用玉米拾穗拉断力的变化对玉米拾穗过程的拾穗辊质心角速度进行准确监测,当产生漏摘率、断穗率、籽粒破碎时会发出警报,并利用计算机自适应网络原理,对拾穗辊的间隙进行自适应调节,提高了拾穗装置的拾穗精度。为了验证装置优化设计的合理性,采用试验、理论分析和数值仿真模拟的方法对装置的采摘效率进行论证,利用Pro/E软件建立了拾穗装置的三维建模,根据拾穗过程拉断力的增大引起的质心角速度变化,使用ADMAS软件对玉米穗拾穗过程的角速度进行了仿真模拟,得到了和试验相吻合的角速度值。将自适应高精度玉米拾穗装置和普通玉米穗采摘装置进行对比发现:高精度玉米穗采摘装置在降低漏摘率和断穗率方面都表现出了优良的性能,大大提高了玉米穗的采摘效率,为玉米自动化采摘机械的设计了技术参考。     

齿梳拨刀式油茶果采摘装置设计与试验

油茶果机械采摘是一个亟待解决的难题。为此,针对油茶果机械采摘难、效率低、易损伤花苞的现象,设计了一种齿梳拨刀式油茶果采摘装置,并通过对采摘装置工作原理和拨果原理开展理论分析,得出影响拨刀采摘效果的主要因素。同时,使用ADAMS软件模拟其运动过程,分析拨刀前端点速度、加速度、角速度和角加速度,绘制相应曲线,并对采摘装置关键零部件进行设计。采摘试验表明:设计的齿梳拨刀式油茶果采摘装置能够有效提高采摘效率并减少花苞损伤,可为油茶果的机械采摘设计提供新的思路。     

无系留气动自适应球果采摘软体手爪设计与实验

为实现球形果实自适应采摘，仿人手触觉传感设计并制作了一种用于球果采摘的无系留智能软体手爪，该手爪采用自循环供气与传感集成，将柔性薄膜触力传感器内嵌于软体手爪内并复合自循环气泵，可实现多尺寸、多类型球果自适应抓取。研究了自循环气泵工作原理，进行了结构优化、压力建模与性能测试。试制了自适应软体手爪原理样机，建立了手爪抓持力模型，并进行了静力学实验，获得了其气压下的弯曲变形和力学特性。建立了球果采摘手爪控制系统与自适应抓取机制，搭建模拟采摘实验平台，进行了自适应抓取实验验证及实验环境下的球果采摘与分拣。结果表明，通过接触力反馈与控制系统，该采摘手爪可安全有效地抓取球果，抓取尺寸范围为48.5～97 mm,最大抓取球果质量为350 g,平均采摘用时15 s,成功率为97.46%。     

农业采摘机器人柔性机械手研究

现有的刚性机械手存在自适应性差、质量大、不适宜在农业采摘中应用。本文介绍一种适宜农业采摘的柔性机械手,设计该手爪的内部结构,研究机械手的气动控制系统。在不同气压条件下对柔性机械手进行分析,得到夹持力随气压变化的规律,并以不同目标物为研究对象对柔性机械手进行实验分析,实验结果验证柔性机械手抓取果实的可行性,在农业采摘中具有良好的应用前景。     

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。     

基于艺术设计理念的采摘机器人外形机构研究

为进一步实现用于农业果蔬采摘的机器人外形结构优化目标,结合当前三维可视化的艺术设计理念,针对其采摘装置结构参数与布局展开研究.考虑果蔬的物理学特性与作业周边环境光线特征,建立正确的采摘动作空间坐标,设计采摘机器人结构优化流程,从采摘臂杆的偏转角度、臂杆间距与角度阈值3个方面进行参数匹配,并综合协调各采摘关节的运动状态,...     

往复式桑叶采摘机设计及采摘效益分析

以实现机械采摘桑叶为目的,设计一款能自动实现桑叶采摘的往复式桑叶采摘机。桑叶采摘机包括往复式桑叶采摘装置、桑枝定位装置和行走装置。为了使桑叶采摘机能够准确地完成桑枝定位、顺利地进行桑叶采摘,桑枝定位装置对桑枝进行定位,行走装置带动桑叶采摘机运动至工作位置,之后由往复式桑叶采摘装置进行桑叶采摘。通过查阅文献和调查,确定桑树的生长情况,结合往复式桑叶采摘机的运动进行机械采摘桑叶的效益分析,得到机械采桑效率为422.4kg/h,采摘6.67hm2桑园所需费用为2 093元。     

基于SolidWorks和ADMAS的毛豆采摘设备虚拟仿真分析

对毛豆生长特征进行深入了解,确定毛豆采摘设备采摘机理为:顺着毛豆逆生长方向采摘疏脱,由而设计一种毛豆采摘装置。并利用SolidWorks建立采摘装置的三维模型,然后用Simulation进行有限元受力仿真分析,通过受力数据分析以及仿真结果的运算推导,校核采摘装置参数的可行性。并将三维模型导入到ADAMS软件进行运动学仿真,通过对采摘装置运动特性的合理分析,为采摘装置的设计参数提供了参考依据,以便日后生产创新。     

一种手持便携式西梅采摘装置的设计研究

针对现有采摘装置使用过程烦琐,采摘效率低,且无法根据不同高度的西梅进行调整采摘等问题,该研究设计了一种手持便携式西梅采摘装置。该装置由伸缩杆、施力手柄、控制开关、收线装置、张紧线盒、环形剪枝装置、自适应杆径环和收集网兜组成,采摘时,调节伸缩杆可以适应不同高度的西梅并将环形剪枝装置对准果柄,通过施力手柄将若干个西梅采摘到伸缩杆上端的收集网兜中,再控制收线装置将网兜中的西梅从杆的上端运送到手柄处,故无需使用者上下放杆取果,从而可以提高采摘效率。并且该采摘装置的剪枝部分采用环形背刀结构并剪刀设于一定倾角,在保证剪枝效率的前提下,提高使用安全性能。     

多媒体武术系统在智能采摘机器人中的应用

智能采摘机器人广泛应用于农业生产中,其协同作用直接影响采摘效率。为了提高智能拣选机器人的生产效率,在采摘机器人的设计和制造中引入了FDM技术。为提高智能采摘机器人的生产设计水平,设计出一种基于多媒体武术教学系统的开放式、协同化、智能化的采摘机器人机械部件设计控制平台。基于FDM和WEB的智能远程协作技术,采用远程多媒体技术,实现远程CAD制造和零件制造的功能。以采摘机器人的机械臂和快速制造为实验对象,对其研发周期和返工数量进行检测,结果表明:采摘机器人机械部件返工率降低,设计研发周期明显缩短,可为采摘机器人的设计及加工提供参考。     

三指柔性气动夹爪结构设计与实验

针对水果表皮脆弱易损、不适合采用传统刚性夹爪抓取的问题,基于章鱼触手结构特征,结合仿生学原理和增材制造技术,设计并制作了一种结构简单、具有自适应性的由3个柔性手指和固定组件组成的适用于水果采摘的气动柔性夹爪。采用ANSYS模拟和测试柔性手指在不同气压下的弯曲情况,发现柔性手指可在低压下具有较大的弯曲变形,最大弯曲角为22.4°,气压为100kPa时,产生最大压力为2.38N;柔性夹爪的夹持力实验表明,在0~100kPa的压力范围,柔性夹爪可自适应抓取质量564g、直径100mm内的水果,并且水果表面没有损伤,抓取效果良好,达到设计目标要求。     

一种树生水果采摘机器人的结构设计

【目的】像苹果、梨子、桃子这类树高3 m左右的树生水果的采摘仍主要采用传统的手工作业方式,劳动强度大、劳动成本高,人工采摘作业不仅效率低下还具有一定的危险性。而目前研究开发的农业采摘机器人多采用刚性关节型机械臂,难以满足某些地方果树生长密集、枝条随机生长等情况的采摘需要,为了解决这些问题,亟需设计一款柔性采摘机械臂。【方法】课题组根据仿生学原理,模仿大象鼻子的运动机理,设计了一种拉绳驱动的仿象鼻柔性采摘机械臂,并基于该机械臂设计了一种树生水果采摘机器人。采用三维数字化软件SolidWorks对树生水果采摘机器人进行三维建模,树生水果采摘机器人的整体结构主要由机械爪部分、机械臂部分、收集装置部分、车身部分组成。【结果】机械爪部分可以夹裹目标果实;机械臂部分可实现多自由度、较大幅度的柔顺弯曲运动,用于实现机械爪在抓取、采摘过程中所需的各种柔性运动,配合可升降的收集装置部分,能有效缩短机械臂的运动行程,进一步提高采摘效率;车身部分带有水果收集箱,采摘后的水果能暂时储存在车身部分中。【结论】该采摘机器人具有工作空间更大、灵活性更强、安全性更高等优点,可以满足枝条密集、作业空间狭窄环境下的采摘作...