番木瓜在我國有“嶺南佳果”的美譽,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械方式的還很少,由于采摘作業(yè)的復雜性,采摘的自動化程度仍然比較低,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性質(zhì)的研究基礎上,通過摘取方式基礎試驗確定采摘機構方案,設計并制作了一種欠驅(qū)動番木瓜機械采摘末端執(zhí)行器,并進行了摘取性能試驗研究,主要研究工作如下:1)選定嶺南和臺農(nóng)2號兩個品種的番木瓜為研究對象,基于逆向工程技術,利用Sense 3D掃描儀、Sense軟件和Geomagic Studio軟件重建番木瓜曲面模型,運用Pro/E軟件對番木瓜進行了外形特征參數(shù)提取。2)對兩個品種及不同成熟度條件下的番木瓜整果進行力學特性的試驗研究,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系;不同加載速率下整果壓縮力與變形量關系。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)從獲取和分離果實的角度以及人工摘取方式分析,確定扭斷摘取方式。設計制作扭斷摘取裝置進行試驗,將得到夾持力、扭矩和扭斷角度等參數(shù)進行數(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 番木瓜三維重構與特征參數(shù)提取
    2.1 番木瓜的點云數(shù)據(jù)采集和預處理
        2.1.1 材料與方法
        2.1.2 點云數(shù)據(jù)預處理
    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)提取結果分析
    2.4 本章小結
3 番木瓜果實摘取力學特性試驗研究
    3.1 番木瓜整果壓縮試驗
        3.1.1 試驗材料、設備及方法
        3.1.2 試驗結果與分析
    3.2 番木瓜抓取接觸材料選取試驗
        3.2.1 試驗目的
        3.2.2 試驗材料設備與方法
        3.2.3 試驗結果分析
    3.3 本章小結
4 番木瓜摘取方式與參數(shù)試驗研究
    4.1 摘取動作方式分析
    4.2 摘取試驗裝置設計與制作
    4.3 試驗方法
    4.4 摘取試驗結果分析
        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數(shù)值范圍確定
    4.5 本章小結
5 番木瓜采摘末端執(zhí)行器的設計研究
    5.1 番木瓜摘取末端執(zhí)行器總體方案設計
        5.1.1 基于欠驅(qū)動原理的方案設計
        5.1.2 驅(qū)動部分設計
        5.1.3 機構主要尺寸參數(shù)設計
    5.2 番木瓜采摘末端執(zhí)行機構結構設計
        5.2.1 材料選取
        5.2.2 指部機構
        5.2.3 手掌機構和連接組件
        5.2.4 支座組件和驅(qū)動機構
        5.2.5 整體結構及工作原理分析
    5.3 番木瓜采摘末端執(zhí)行機構控制系統(tǒng)設計
        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)電路板的設計
        5.3.4 控制系統(tǒng)工作原理
    5.4 本章小結
6 番木瓜采摘末端執(zhí)行器的制作與試驗研究
    6.1 基于 3D打印技術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打印技術進行模型制作
        6.1.3 末端執(zhí)行機構零部件制作與裝配
    6.2 末端執(zhí)行器的田間摘取試驗
        6.2.1 試驗目的和裝置
        6.2.2 試驗方法
        6.2.3 試驗結果與分析
    6.3 本章小結
7 總結與展望
    7.1 研究工作總結
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻
附錄 碩士期間科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向摘取的番木瓜三維重構與特征參數(shù)提取 [J]. 張炳超,夏娟,李志偉,張敬業(yè),夏紅梅.  農(nóng)機化研究. 2016(12)
[2]基于Geomagic Design軟件的導種管三維逆向工程設計 [J]. 劉立晶,楊慧.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(11)
[3]機器手采摘蘋果抓取損傷機理有限元分析及驗證 [J]. 姬偉,李俊樂,楊俊,丁世宏,趙德安.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(05)
[4]鴕鳥足底非規(guī)則曲面形貌數(shù)學模型構建 [J]. 張銳,楊明明,潘潤鐸,劉海寶,曾桂銀,李建橋.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(S1)
[5]果蔬采摘機器人末端執(zhí)行器研究進展與分析 [J]. 李國利,姬長英,翟力欣.  中國農(nóng)機化學報. 2014(05)
[6]基于逆向工程的D型打結器重構與運動仿真 [J]. 陳龍健,李誠,張安琪,李海濤,韓魯佳.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2014(12)
[7]基于點云數(shù)據(jù)的豬體曲面三維重建與應用 [J]. 劉同海,滕光輝,張盛南,李卓,郭鵬.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2014(06)
[8]國人腦解剖結構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)學雜志. 2014(04)
[9]一種通用柔性末端執(zhí)行器設計和分析 [J]. 李偉,路敦民,劉逸思,李寧.  機械設計. 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)動三指靈巧手的研究[D]. 何艷濤.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]欠驅(qū)動蘋果采摘末端執(zhí)行器研究和設計[D]. 彭磊.南京農(nóng)業(yè)大學 2010
[3]一種多用途采摘機器人末端執(zhí)行器的設計與研究[D]. 居洪玲.南京農(nóng)業(yè)大學 2010



本文編號：3527852