本文選題：柑橘采摘 + 末端執(zhí)行器　； 參考：《重慶理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：柑橘生產(chǎn)是重慶市乃至西南地區(qū)水果生產(chǎn)的主要產(chǎn)業(yè)之一,而柑橘的采摘作業(yè)是柑橘生產(chǎn)中一個十分重要的環(huán)節(jié)。人工收獲柑橘是極其耗時費力的工作,其采摘作業(yè)集中,勞動強度大、效率低。作為采摘機器人的重要組成部分,末端執(zhí)行器是與采摘對象直接接觸的最后執(zhí)行部件,由于其采摘對象的特殊性,末端執(zhí)行器的研制成為了農(nóng)業(yè)機器人尤其是果蔬采摘機器人的關鍵技術之一,它的性能優(yōu)異程度直接影響機器人的收獲效率。針對柑橘采摘末端執(zhí)行器的研究國內(nèi)起步較晚,成果較少。綜合上述問題,本課題設計了一款新型柑橘采摘末端執(zhí)行器并進行了相應研究,主要工作如下:基于機器人采摘的柑橘果實果柄特性以及機器人作業(yè)環(huán)境研究,引入創(chuàng)新設計方法TRIZ理論對末端執(zhí)行器進行總體方案設計,確定了末端執(zhí)行器系統(tǒng)組成。基于仿生學理念,以蛇的吞咽動作和上顎結(jié)構(gòu)為構(gòu)型設計原型,提出末端執(zhí)行器兩種機構(gòu)構(gòu)型,即異型四桿機構(gòu)與一般鉸鏈四桿機構(gòu),通過對比分析,確定傳動機構(gòu)最終構(gòu)型,并完成末端執(zhí)行器的初步模型設計。完成末端執(zhí)行器樣機標準件選型、尺寸確定及模型建立,基于采摘任務需求設計末端執(zhí)行器切割部件,分析其工作機理,并通過實驗驗證其切割效果。完成末端執(zhí)行器有限元模態(tài)分析,得出其固有振型,驗證其結(jié)構(gòu)合理性,最后完成末端執(zhí)行器樣機制造。對研制的末端執(zhí)行器的采摘作業(yè)過程進行深入探索,完成采摘過程的吸持拉動過程力學分析�；谠撃┒藞�(zhí)行器進行了采摘姿態(tài)分析,討論其合適的采摘姿態(tài)。根據(jù)末端執(zhí)行器作業(yè)流程,完成其控制系統(tǒng)設計與氣壓驅(qū)動系統(tǒng)設計,并通過實驗對氣動系統(tǒng)各支路工作所需參數(shù)進行標定。將末端執(zhí)行器模型信息及控制方案寫入機器人操作系統(tǒng),完成下位機控制器Arduino與PC上位機的通信,實現(xiàn)柑橘采摘機器人采摘執(zhí)行系統(tǒng)平臺搭建,完成末端執(zhí)行器采摘實驗以及結(jié)果分析。
[Abstract]:Citrus production is one of the main fruit production industries in Chongqing and even southwest China, and citrus picking is a very important link in citrus production. Artificial harvesting of citrus is an extremely time-consuming and laborious task, with concentrated picking, high labor intensity and low efficiency. As an important part of the picking robot, the end actuator is the final executive part in direct contact with the picking object, because of the particularity of the picking object. The development of end effector has become one of the key technologies of agricultural robot, especially the fruit and vegetable picking robot, and its excellent performance has a direct impact on the harvesting efficiency of the robot. The research on citrus picking end actuators started late in China, and the results were less. Based on the above problems, a new type of citrus picking end effector is designed and studied. The main work is as follows: based on the characteristics of citrus fruit stalk and the environment of robot picking, An innovative design method, Triz theory, is introduced to design the end effector, and the system composition of the end actuator is determined. Based on the idea of bionics, taking the swallowing movement and the maxillary structure of the snake as the configuration design prototype, the paper puts forward two kinds of mechanism configurations of the end actuator, that is, the special-shaped four-bar mechanism and the general hinged four-bar mechanism. Through comparison and analysis, the final configuration of the transmission mechanism is determined. The initial model design of the end actuator is completed. The standard parts selection, size determination and model establishment of the end actuator prototype are completed. The cutting parts of the end actuator are designed based on the demand of picking task, the working mechanism is analyzed, and the cutting effect is verified by experiments. The finite element modal analysis of the end effector is completed, and the inherent mode of the end actuator is obtained. The rationality of the structure is verified. Finally, the prototype of the end actuator is manufactured. In this paper, the picking process of the developed end effector is deeply explored, and the mechanical analysis of the suction and pull process of the picking process is completed. Based on the terminal actuator, the picking attitude is analyzed, and the suitable picking attitude is discussed. According to the operation flow of the end actuator, the design of the control system and the pneumatic drive system are completed, and the required parameters of each branch of the pneumatic system are calibrated through experiments. The terminal actuator model information and control scheme are written into the robot operating system, and the communication between the lower computer controller Arduino and the PC upper computer is completed, and the platform of the citrus picking robot picking execution system is built. The end effector picking experiment and the result analysis are completed.
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2098080