柑橘采摘软体末端执行器的设计与试验

为实现柑橘的无损采摘,本文设计了1款采摘软体末端执行器。基于Yeoh本构模型建立软体手指弯曲变形力学模型;借助有限元仿真进行中心组合设计试验,最终取最优组合参数为：气囊高度为7 mm、限制层厚度为3.5 mm、气室厚度为3 mm;通过MATLAB拟合ANSYS有限元仿真结果,进行了力学模型修正;制作软体手指进行弯曲试验,验证了力学模型与有限元仿真可靠性;通过ANSYS有限元仿真得到软体手指充气压强为0.035～0.07 MPa,软体机械手即满足刚度要求又不损伤柑橘。搭建试验平台,得出最大气压下最大挤压力为18.13 N,试验证明采摘软体末端执行器无损夹持柑橘成功率为96.67%,平均采摘1个柑橘需要耗时3.54 s。     

柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验

作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。     

一种多用途采摘机器人末端执行器的设计

我国水果种植面积广大,采摘任务繁重,急需机械代替人工。目前出现的末端执行器均为一对一采摘,为此,设计了一种适合采摘两种水果、且有一定自适应能力的收获机器人末端执行器。该末端执行器采用三指对中定心外夹持采摘方式,预设采摘对象为苹果和梨,具有体积小巧、操作简单、安全可靠、适应性强、成本低廉等特点。研究证明,此末端执行器能够很好完成采摘任务。     

柑橘采摘机器人末端执行器夹持机构设计与实验

改进末端执行器的采摘成功率是提高采摘机器人采摘能力的重要手段。由于在相同剪切速度和果柄直径下,采用简支梁的剪切方式比采用悬臂梁剪切方式更容易剪断果柄,而通过夹持机构夹住柑橘再进行剪切能实现简支梁方式剪切果柄,因此可在末端执行器增加夹持机构来提高末端执行器的采摘成功率。通过对柑橘的极限挤压试验,得出柑橘在受压面直径为14.12 mm的条件下,所能承受的极限载荷为14.0 N。据此结果和柑橘相关参数,设计了夹持机构手指,并确定了其对柑橘的最大夹持力不超过102.41 N,同时根据前期研究成果和果柄受力分析,确定夹持机构的最小加持力不得小于3.79 N。由夹持机构运动特点完成控制系统设计,建立夹持机构三维模型并进行有限元分析与验证。制作了夹持机构样机并进行了不同品种柑橘的夹持实验,并将夹持机构安装在末端执行器上,在室外自然条件下进行无夹持机构和有夹持机构的采摘对比实验。实验结果表明,夹持机构可实现对各品种柑橘的无损夹持,增设夹持机构后末端执行器采摘成功率由70%提升至85%,对末端执行器采摘成功率有显著提升,从而提高了采摘机器人的采摘作业能力。     

基于咬合型末端执行器的柑橘采摘机器人采摘姿态研究

针对采摘机器人视觉系统在复杂自然环境中无法准确提供柑橘果实生长姿态,进而导致采摘成功率下降的问题,基于柑橘采摘机器人咬合型末端执行器提出了一种最佳采摘姿态确定方法。该方法依据末端执行器构型参数,建立其采摘姿态对果实中心位置影响的性能评价函数,并使用该函数计算得到执行器最佳采摘姿态。通过搭建采摘实验平台和设计采摘实验,对计算出的最佳采摘姿态进行验证。实验结果表明,与一般的水平采摘姿态相比,采用最佳采摘姿态评价方法优化后的采摘姿态,在进行柑橘采摘时采摘成功率提高26.32%。     

家禽净膛机械手末端执行器的设计及运动学分析

针对家禽净膛过程中末端执行器操作空间小、抓取灵活等特点,对家禽净膛机械手末端执行器进行总体设计,并设计三指三关节家禽自动净膛末端执行器的结构。通过对机械手末端执行器手指腱绳伸缩量与关节角度的变化规律、手指的工作姿态、手指干涉分析等进行分析研究,获得家禽末端执行器净膛抓取时的最佳指节倾斜倒角。应用D-H矩阵通过齐次矩阵变换建立家禽机械手末端执行器的模型,对末端执行器进行运动学求解,验证所建立的末端执行器模型的正确性与可行性。     

油茶果采摘机采摘机械臂的机构设计及运动仿真

油茶是我国重要的林业经济植物,是我国食用油的重要来源之一,随着品种的优化和种植的规范化,油茶果机械化采摘成为必然,研制油茶果采摘机成为林业机械的一个新领域。在实地考察研究油茶果植物特性和采摘方式的基础上,设计了油茶果采摘机采摘臂的机构,并应用三维软件pro/e,针对采摘臂的液压驱动方式,对采摘臂进行了运动仿真。     

基于欠驱动原理死鸡捡拾末端执行器设计与仿真分析

为解决规模化养殖场人工识别捡拾死鸡劳动强度大、效率低等问题,以3～7周周龄笼养肉鸡为操作对象,基于欠驱动理论设计3关节4指死鸡捡拾机器人末端执行器.在肉鸡体尺测量、力学特性测量基础上,采用ADAMS建立机械指参数化模型与肉鸡模型,并依据目标函数、设计变量和约束条件开展机械指结构优化,优化结果显示目标函数增大28.6％....     

阀门执行器端盖设计及有限元分析

阀门执行器是工业控制中大量使用的用于阀门启闭的自动化器件,当其在爆炸极限工况下使用时,容器内产生的压力会使端盖产生变形,造成端盖的结构应力和变形分布不均,其中端盖厚度参数对其变形的影响尤为显著。本文通过公式计算和经验数据的数值缩比,对端盖厚度取2个极限值,利用有限元软件ANSYS对极限值区间内的不同端盖厚度进行静态受力分析,选取3 mm作为设计厚度。为更好地验证设计的合理性,对整个端盖进行建模和爆炸数值模拟,结果显示最大应力值小于端盖材料的抗拉强度255 MPa,端盖最大位移量小于1 mm,变化范围较小。结果表明,设计具有一定的可行性。     

芒果采摘机构的设计

我国的海南岛分布许多不同种类的芒果,由于各种品种的芒果结果高度不一,不利于现有的水果采摘机器芒果的采摘。笔者设计了一种可伸缩灵活多用的采摘机构,可用于芒果以及木瓜的采摘。该设计对传统采摘机构的集果装置进行了改进,采用滚轮式机架,利用伸缩式采摘杆通过调节其长度来实现对不同高度芒果的采摘。结果表明该设计不仅大大降低水果采摘过程中的水果擦伤率,并且可大幅降低果农的工作负荷,使采摘过程变得轻松。因此,设计的该采摘机结构简单,使用方便,能完成大部分品种的芒果、木瓜等水果的采摘工作,大大提高工作效率。     

基于物联网的果蔬追溯系统设计

为了给消费者提供准确、可靠的追溯信息,给政府监管部门和农业公司提供有害农产品预警及召回管理服务,基于物联网技术,结合GPS和3G/4G技术,设计了一种果蔬追溯系统,分析了果蔬供应链各个环节信息的获取方式。系统首先通过RFID设备将各个环节的数据采集到对应的数据库,然后通过Internet网络定期将不同数据库存放的信息上传到数据中心数据库,用户可通过中心数据库生成的二维码或访问追溯系统查询所有环节的详细信息。最后采用MyEclipse 8.0工具进行软件开发,利用Tomcat Web服务器及My SQL数据库系统开发并实现上述软件系统。系统应用表明,基于物联网的果蔬追溯系统为智能农业和现代农业信息化工作提供支撑和示范作用。     

水果中型采摘器的机械结构设计与分析

目前,水果采摘多为人工作业,约占整个产业工作量的40%,人工成本过大,同时存在安全隐患。设计了一种水果中型采摘器,该采摘装置利用平台电机带动轮胎移动,抓手通过电机带动其旋转进行抓取。通过有限元分析零件力学结构的强度以及合理性,得出了可行的通道掉落式水果采摘装置设计方案。该设计符合相关规范、合理可行、操作简便、成本较低,有效降低了水果采摘的危险性,为实现辅助果农进行平地水果采摘奠定基础,并对降低果农劳动强度、保证果品及时采收、提升果品质量等具有非常重要的意义。     

生产性蔬菜园向观光采摘园转型中的景观设计

针对京郊生产性蔬菜园向观光采摘园转型中的景观设计问题,介绍并区分了生产性蔬菜园、观光采摘园的内涵,指出蔬菜观光采摘园的景观包括设施、露地蔬菜生产形成的景观和园区整体环境景观,分析了蔬菜观光采摘园景观设计的理念和原则,强调蔬菜观光采摘园的景观设计应以蔬菜瓜果优质生产为主线、以园区环境景观为依托、以生产过程体验为特色,并遵循园区设计的整体性原则、蔬菜品种的特色性原则、茬口安排的时节性原则、生产过程的生态化原则,从设施内的景观设计、主干道、园区整体外观3个方面分析了蔬菜观光采摘园景观设计的内容。在此基础上,以北京市顺义区北务镇仓上观光采摘蔬菜园区为例,在介绍了该园区的景观设计思路的基础上,分析了温室内、温室外的景观塑造以及园区整体环境景观的优化。     

多胺对果蔬采后衰老的抑制作用

笔者论述了多胺与果蔬采后衰老关系的研究进展,介绍了多胺在植物中的生物合成与氧化分解途径。从多胺的代谢途径分析了多胺与乙烯生物合成的关系,并根据前人的研究结果,讨论了果蔬采后衰老过程中二者的相互作用,概括了多胺与脂氧合酶、过氧化作用的关系,总结了多胺对果蔬采后衰老的抑制作用。     

摆动式林果采摘头设计与分析

随着我国林果种植的规范化与规模化,林果的机械化采收成为广大果农热点关注的问题。针对这一现状,设计了一种适用于林果采收的摆动式林果采摘头。介绍了摆动式林果采摘头的工作原理及其结构设计,开展了动力学分析工作,并对该采摘头进行了动力选型。     

果蔬农产品供应链模式优化研究——以黑龙江省为例

近几年,黑龙江省果蔬类农产品供应链得到了一定发展,但仍存在供应链环节多、费用高、管理水平低下、贮运条件落后等问题,远落后于发达国家。为解决诸多问题,本文总结了黑龙江省现有果蔬农产品的类型,分析了各种供应链模式的优缺点,与国际先进的供应链模式进行对比并得出经验;针对黑龙江省农产品供应链自身特征,结合现代供应链理论、实践与果蔬类农产品的特性,构建出一套适合黑龙江省的高效果蔬类农产品供应链模式。     

酵母菌防治果蔬采后病害研究进展

柑橘果品安全(无毒)防腐保鲜是国内外关注的问题,它关系到人体的健康及果品贸易、柑橘产业和农业经济的发展。阐述了国内外利用微生物拮抗菌对果蔬采后病害的防治的研究成果,分析了酵母菌在果蔬采后病害生物防治中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

果蔬品质改良剂在大棚草莓上的应用研究

以大棚“章姬”草莓为试材,研究不同品质改良剂施用量对草莓植株生长和可滴定酸、可溶性固形物（TSS）和糖含量的影响。结果表明：果蔬品质改良剂增加草莓果实可溶性糖总量,以稀释1000倍液处理具有最好的增糖效果;降低可滴定酸含量。以稀释500倍液处理降酸效果最佳。果蔬品质改良剂能增加草莓果实可溶性固形物含量,提高固酸比。综合评价,按稀释1000倍液处理比较合适,但根若想降低酸度可以采用稀释500倍液处理。     

基于功能分析与TRIZ的林果采摘装置概念设计

传统的依赖于产品研发人员经验与灵感的设计方法已经无法满足使用者快速、高质量的功能需求。笔者提出将功能分析与TRIZ矛盾解决工具相结合的林果采摘装置概念设计方法,以采摘剪为例从功能角度加以分析,建立功能模型,挖掘其中的不足功能,应用39个通用工程参数和40条发明原理描述和解决问题功能,从而缩短研发时间,实现林果采摘创新设计。研究表明该方法在林果采摘装置设计过程中具有创新加强和有效性。