番木瓜在我國有“嶺南佳果”的美譽(yù),是有著廣闊發(fā)展前景的熱帶特色水果。目前,國內(nèi)外收獲番木瓜采用機(jī)械方式的還很少,由于采摘作業(yè)的復(fù)雜性,采摘的自動(dòng)化程度仍然比較低,采收主要還是以人工為主。因此,基于對番木瓜的外形特征和生物力學(xué)性質(zhì)的研究基礎(chǔ)上,通過摘取方式基礎(chǔ)試驗(yàn)確定采摘機(jī)構(gòu)方案,設(shè)計(jì)并制作了一種欠驅(qū)動(dòng)番木瓜機(jī)械采摘末端執(zhí)行器,并進(jìn)行了摘取性能試驗(yàn)研究,主要研究工作如下:1)選定嶺南和臺農(nóng)2號兩個(gè)品種的番木瓜為研究對象,基于逆向工程技術(shù),利用Sense 3D掃描儀、Sense軟件和Geomagic Studio軟件重建番木瓜曲面模型,運(yùn)用Pro/E軟件對番木瓜進(jìn)行了外形特征參數(shù)提取。2)對兩個(gè)品種及不同成熟度條件下的番木瓜整果進(jìn)行力學(xué)特性的試驗(yàn)研究,得到同一加載速率下整果的壓縮力、剛度及彈性模量與變形量的變化關(guān)系;不同加載速率下整果壓縮力與變形量關(guān)系。對比不同橡膠材料與番木瓜表面在干燥和潮濕環(huán)境下的摩擦系數(shù)并選定乒乓球拍膠皮。3)從獲取和分離果實(shí)的角度以及人工摘取方式分析,確定扭斷摘取方式。設(shè)計(jì)制作扭斷摘取裝置進(jìn)行試驗(yàn),將得到夾持力、扭矩和扭斷角度等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合,利用SPSS軟件,采...

【文章來源】： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外果蔬采摘機(jī)械末端執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 剛性夾持類末端執(zhí)行器研究簡述
        1.2.2 柔性夾持類末端執(zhí)行器研究簡述
        1.2.3 欠驅(qū)動(dòng)采摘末端執(zhí)行器研究簡述
    1.3 研究意義和內(nèi)容
2 番木瓜三維重構(gòu)與特征參數(shù)提取
    2.1 番木瓜的點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理
        2.1.1 材料與方法
        2.1.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理
    2.2 番木瓜模型曲面重建
        2.2.1 曲面重建方法
        2.2.2 點(diǎn)階段處理
        2.2.3 多邊形階段處理
        2.2.4 形狀階段處理
        2.2.5 曲面偏差分析
    2.3 番木瓜特征參數(shù)提取和分析
        2.3.1 特征參數(shù)提取目的
        2.3.2 特征參數(shù)提取方法
        2.3.3 特征參數(shù)提取結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
3 番木瓜果實(shí)摘取力學(xué)特性試驗(yàn)研究
    3.1 番木瓜整果壓縮試驗(yàn)
        3.1.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法
        3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.2 番木瓜抓取接觸材料選取試驗(yàn)
        3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        3.2.2 試驗(yàn)材料設(shè)備與方法
        3.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
    3.3 本章小結(jié)
4 番木瓜摘取方式與參數(shù)試驗(yàn)研究
    4.1 摘取動(dòng)作方式分析
    4.2 摘取試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與制作
    4.3 試驗(yàn)方法
    4.4 摘取試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.4.1 番木瓜品種和成熟度分別對夾持力和扭矩的影響因素分析
        4.4.2 番木瓜質(zhì)量對夾持力的影響因素分析
        4.4.3 番木瓜果柄對扭矩和扭轉(zhuǎn)角度的影響
        4.4.4 番木瓜抓取夾持力和扭矩?cái)?shù)值范圍確定
    4.5 本章小結(jié)
5 番木瓜采摘末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)研究
    5.1 番木瓜摘取末端執(zhí)行器總體方案設(shè)計(jì)
        5.1.1 基于欠驅(qū)動(dòng)原理的方案設(shè)計(jì)
        5.1.2 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)
        5.1.3 機(jī)構(gòu)主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)
    5.2 番木瓜采摘末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.1 材料選取
        5.2.2 指部機(jī)構(gòu)
        5.2.3 手掌機(jī)構(gòu)和連接組件
        5.2.4 支座組件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
        5.2.5 整體結(jié)構(gòu)及工作原理分析
    5.3 番木瓜采摘末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.1 控制系統(tǒng)的功能需求分析
        5.3.2 控制原件選取
        5.3.3 控制系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)
        5.3.4 控制系統(tǒng)工作原理
    5.4 本章小結(jié)
6 番木瓜采摘末端執(zhí)行器的制作與試驗(yàn)研究
    6.1 基于 3D打印技術(shù)的番木瓜采摘末端執(zhí)行器的制作
        6.1.1 原型制作方法
        6.1.2 利用 3D打印技術(shù)進(jìn)行模型制作
        6.1.3 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)零部件制作與裝配
    6.2 末端執(zhí)行器的田間摘取試驗(yàn)
        6.2.1 試驗(yàn)?zāi)康暮脱b置
        6.2.2 試驗(yàn)方法
        6.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
    6.3 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 研究工作總結(jié)
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 碩士期間科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面向摘取的番木瓜三維重構(gòu)與特征參數(shù)提取 [J]. 張炳超,夏娟,李志偉,張敬業(yè),夏紅梅.  農(nóng)機(jī)化研究. 2016(12)
[2]基于Geomagic Design軟件的導(dǎo)種管三維逆向工程設(shè)計(jì) [J]. 劉立晶,楊慧.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[3]機(jī)器手采摘蘋果抓取損傷機(jī)理有限元分析及驗(yàn)證 [J]. 姬偉,李俊樂,楊俊,丁世宏,趙德安.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(05)
[4]鴕鳥足底非規(guī)則曲面形貌數(shù)學(xué)模型構(gòu)建 [J]. 張銳,楊明明,潘潤鐸,劉海寶,曾桂銀,李建橋.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(S1)
[5]果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器研究進(jìn)展與分析 [J]. 李國利,姬長英,翟力欣.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2014(05)
[6]基于逆向工程的D型打結(jié)器重構(gòu)與運(yùn)動(dòng)仿真 [J]. 陳龍健,李誠,張安琪,李海濤,韓魯佳.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(12)
[7]基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的豬體曲面三維重建與應(yīng)用 [J]. 劉同海,滕光輝,張盛南,李卓,郭鵬.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(06)
[8]國人腦解剖結(jié)構(gòu)的磁共振三維重建初探 [J]. 顏志平,陳志偉,蘇素聯(lián),羅萬能.  航空航天醫(yī)學(xué)雜志. 2014(04)
[9]一種通用柔性末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)和分析 [J]. 李偉,路敦民,劉逸思,李寧.  機(jī)械設(shè)計(jì). 2014(04)
[10]2012年全球主要水果生產(chǎn)變化簡析(二) [J]. 雷世梅,張放.  中國果業(yè)信息. 2014(03)

碩士論文
[1]一種繩驅(qū)式欠驅(qū)動(dòng)三指靈巧手的研究[D]. 何艷濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]欠驅(qū)動(dòng)蘋果采摘末端執(zhí)行器研究和設(shè)計(jì)[D]. 彭磊.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[3]一種多用途采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 居洪玲.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3527852