黃瓜是中國(guó)栽培區(qū)域最廣、總產(chǎn)量最高、經(jīng)濟(jì)效益最好的蔬菜之一,黃瓜生產(chǎn)過(guò)程中人工成本約占總成本的50%,而目前我國(guó)的黃瓜栽培仍以人工作業(yè)為主,導(dǎo)致了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不高。研究智能化栽培系統(tǒng)不僅有利于解放勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品收獲質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也響應(yīng)了全國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃和中國(guó)制造2025的政策號(hào)召,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。本文以設(shè)施黃瓜為研究對(duì)象,在全面分析了國(guó)內(nèi)外包括吊落蔓系統(tǒng)和采摘機(jī)器人等黃瓜栽培系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀之后,以改變?cè)耘喾绞胶蜋C(jī)械手本體優(yōu)化設(shè)計(jì)為切入點(diǎn),分別對(duì)自動(dòng)化循環(huán)系統(tǒng)和收獲機(jī)器人兩個(gè)方面,進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真分析、動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析等研究。本文主要的研究?jī)?nèi)容與成果如下:(1)調(diào)研了設(shè)施黃瓜的生長(zhǎng)特性和農(nóng)藝規(guī)程,了解常用的傳送工藝,確定了黃瓜自動(dòng)化循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)作方案;了解常用的機(jī)械手選型、剪切工藝,確定了黃瓜收獲機(jī)器人的結(jié)構(gòu)選型。(2)進(jìn)行黃瓜自動(dòng)化栽培系統(tǒng)關(guān)鍵部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括黃瓜自動(dòng)化循環(huán)系統(tǒng)、6自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手、夾剪式末端執(zhí)行器、行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),利用SOLIDWORKS軟件對(duì)各部分進(jìn)行三維建模及虛擬裝配。(3)基于多目標(biāo)優(yōu)化方法,進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械手主連桿尺寸,確定機(jī)械手各桿桿長(zhǎng)、各關(guān)節(jié)位移量和偏轉(zhuǎn)量。(4)將機(jī)械手的三維模型導(dǎo)入ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,驗(yàn)證機(jī)械手在主工作平面最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的采摘性能,求取各關(guān)節(jié)峰值力矩,為關(guān)節(jié)電機(jī)和減速器選型提供依據(jù)。(5)運(yùn)用矢量解析法和矩陣法對(duì)自動(dòng)化循環(huán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論建模,將自動(dòng)化循環(huán)機(jī)構(gòu)導(dǎo)入ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,比較分析滑塊的位移、速度和加速度的變化圖,檢驗(yàn)理論運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的正確性;比較分析滑塊所受反力和平衡力矩的曲線圖,檢驗(yàn)動(dòng)力學(xué)建模的正確性,同時(shí)觀察運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真是否符合設(shè)計(jì)要求,驗(yàn)證此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
【學(xué)位單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S233.74;TP242
【部分圖文】：

提出一種 PPRR 四桿式最優(yōu)機(jī)械手，如圖 1-2 所示。次年，其團(tuán)隊(duì)述了 P6R 冗余機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解算法[22]，通過(guò)在線和離線判斷待采摘黃瓜是否人可行域，以確定機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制的無(wú)碰撞采摘姿態(tài)。其團(tuán)隊(duì)在 2013 年提出了采摘機(jī)器人的研發(fā)重點(diǎn)為：簡(jiǎn)化任務(wù)、加強(qiáng)機(jī)器人、定義要求、測(cè)試性能和考慮后的附加功能[23]。

單軌收獲完成后由人工換軌。同年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的下的自導(dǎo)航溫室黃瓜收獲機(jī)器人，通過(guò)橫向和斜向升降度約 25 根/min，采摘成功率約 92%。佳木斯大學(xué)的葛宜元 年），如圖 1-6 所示，末端執(zhí)行器手爪上的刀片在機(jī)械手瓜放入收集箱。

圖 1-6 黃瓜采摘機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖裝置 2-機(jī)械手 3-行走控制裝置 4-紅外傳感裝置 5-履帶Fig.1-6 Schematic diagram of cucumber picking robot2-Manipulator 3-Walking control device 4-Infrared sensor dmechanism
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858492