【摘要】：番茄作為一種常見果蔬,在我國的種植面積較為廣泛,番茄成熟時需要耗費(fèi)大量的勞動力才能順利完成采摘,但是目前采用較多的人工采摘的勞動模式已無法滿足番茄的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求。隨著機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大力發(fā)展和應(yīng)用,研究番茄采摘機(jī)械手在解放勞動力,降低勞動強(qiáng)度,提高番茄的收獲效率等方面都有重要的意義。本文研究的番茄采摘機(jī)械手的適用對象是串型番茄,本課題具體的研究內(nèi)容如下:首先,通過對串型番茄的生長特性、種植模式進(jìn)行研究,可以使農(nóng)機(jī)農(nóng)藝更好的結(jié)合。然后根據(jù)串型番茄的生長特性選擇出合適的采摘機(jī)械臂機(jī)構(gòu)。最終研究確定了有五個自由度的機(jī)械手,一個可以上下移動的關(guān)節(jié),其余四個為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),這樣即降低了機(jī)械手的控制難度,也節(jié)省了機(jī)械手的加工成本;其次,根據(jù)串型番茄的采摘作業(yè)要求設(shè)計了機(jī)械手的傳動機(jī)構(gòu),匹配了相應(yīng)的電機(jī)。本文對機(jī)械手的末端執(zhí)行器進(jìn)行了改進(jìn),在之前的剪切式末端執(zhí)行器的刀刃上增加了豁口,該設(shè)計理論上可以縮短番茄桿莖的剪切時間。同時該設(shè)計還增加了專門的果實(shí)承載裝置以減少番茄的掉落率。文中還對番茄機(jī)械臂進(jìn)行了虛擬仿真分析,驗(yàn)證其運(yùn)動平穩(wěn)性;最后,本研究為了確保對串型番茄成熟度的準(zhǔn)確識別,設(shè)計的串型番茄采摘機(jī)器人采用了運(yùn)用廣泛的雙目識別系統(tǒng),通過閾值的分割處理可較好的識別出整串的番茄。考慮到串型番茄采摘的位置在果梗,因此在果梗位置設(shè)定的輔助標(biāo)記,可以幫助判斷出果梗位置,確保設(shè)計的采摘機(jī)械手順利完成串型番茄的采摘。
【圖文】：

圖 1-1 為日本 KNODO 等人研制的西紅柿采摘機(jī)器人，它采用三菱 RH-6SH5520個自由度的工業(yè)機(jī)器人，四個自由度中三個旋轉(zhuǎn)自由度，一個上下移動自由度。該機(jī)械在單個果實(shí)采摘機(jī)器人的基礎(chǔ)上研制的。該機(jī)器人能夠進(jìn)行整串番茄的采摘，其最大的質(zhì)量為 6kg。末端執(zhí)行器位置采用光電傳感器能夠?qū)Ψ训墓＿M(jìn)行定位，然后單片機(jī)機(jī)械手的末端執(zhí)行器動作，利用刀片切斷定位的果梗，同時在剪切果梗位置下部末端執(zhí)夾住果梗，易實(shí)現(xiàn)更好的夾住整串剪掉的番茄。該西紅柿采摘機(jī)器人適合在高密度種植色溫室大棚中使用，采摘單串西紅柿需要 15s，而且成功率只有 50%，，采摘成功率較低[

圖 1-1 為日本 KNODO 等人研制的西紅柿采摘機(jī)器人，它采用三菱 RH-6SH5520個自由度的工業(yè)機(jī)器人，四個自由度中三個旋轉(zhuǎn)自由度，一個上下移動自由度。該機(jī)械在單個果實(shí)采摘機(jī)器人的基礎(chǔ)上研制的。該機(jī)器人能夠進(jìn)行整串番茄的采摘，其最大的質(zhì)量為 6kg。末端執(zhí)行器位置采用光電傳感器能夠?qū)Ψ训墓＿M(jìn)行定位，然后單片機(jī)機(jī)械手的末端執(zhí)行器動作，利用刀片切斷定位的果梗，同時在剪切果梗位置下部末端執(zhí)夾住果梗，易實(shí)現(xiàn)更好的夾住整串剪掉的番茄。該西紅柿采摘機(jī)器人適合在高密度種植色溫室大棚中使用，采摘單串西紅柿需要 15s，而且成功率只有 50%，采摘成功率較低[
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S225.92

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本文編號：2624510