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果实采摘机械手的创新设计

作者：金旭星，JinXuxing

作者单位：无锡职业技术学院,机械系,江苏,无锡,214121

刊名：

农机化研究

英文刊名：JOURNALOFAGRICULTURALMECHANIZATIONRESEARCH

年，卷(期)：2009，31(7)

被引用次数：1次

1.罗绍新机械创新设计2003

2.申永胜机械原理2004

3.王三民机械原理与设计2004

4.龚振邦机器人机械设计1995

5.赵卫军机械原理2003

6.王成焘现代机械设计-思想与方法1999

7.张春林机械创新设计1999

1.学位论文边源番茄采摘机械手的研究与设计2009

农业机器人作为机器人的一种类型，是精准农业、微电子、计算机和自动控制等技术在农业生产中应用的集中体现，是农业生产过程自动化、智能

化的重要标志。br

果实收获是农业生产过程的重要环节，为提高劳动生产率和作业质量，降低劳动强度，改善工作环境，实现收获作业机械化、自动化和智能化，基于果

实生物学特性与栽培方式的收获机械人得到了发展。目前，日本、美国、荷兰等国家已研制了多种收获机器人，主要用于收获番茄、黄瓜、葡萄、西瓜

、节果、柑橘等蔬菜和水果。br

本文首先根据番茄生物学特性、栽培方式及番茄收获机器人机构型综合原则，确定了番茄收获机器人是7DOF自由度的番茄采摘机械手，并根据实际工作

方式确定了机械手的结构，设计了传动机构、机械手臂、末端执行器、手腕与基座的外形及尺寸。在选择驱动装置时对几种驱动方式做了详细比较最终

确定为电机驱动；手臂部分采用内骨架式设计，减轻了手臂重量；手腕部分设计了螺旋传动式平行央持器，并添加吸盘，使其具有良好的夹持性能。本

课题理论研究与实际参数有机结合，研究结果亦可应用于其它果实的采摘。

2.期刊论文罗小勇.宁志超.LUOXiao-yong.NINGZhi-chao六自由度果实采摘机械手控制系统的设计-信息技术

2011(2)

主要介绍了基于AVR系列单片机-ATmega16的六自由度果实采摘机器手控制器以及机械手整体结构的设计.机械系统的设计采用模块化的设计方案,从

而将功能分解,降低模块之间的耦合性.硬件系统主要是由6路伺服电机、金属支架组件以及控制器构成;控制器分别从硬件和软件两方面进行设计,并通

过实验验证了六自由度果实采摘机械手控制系统的可行性.

3.期刊论文梁喜凤.苗香雯.崔绍荣.王永维果实采摘机械手机构设计与工作性能分析-农机化研究2004(2)

采摘机器人是农业机器人的一种类型,在农业生产中具有广阔的应用前景.为此,从型综合和尺寸综合两方面介绍了果实采摘机器人机械手的机构设计

,并分析了机械手机构的工作空间、可操作度、避障能力、冗余空间和姿态多样性等工作性能指标以及各指标的计算方法,为果实采摘机械手的机构设计

与工作性能评价提供了理论依据.

4.学位论文宁志超基于ATmega16的六自由度果实采摘机械手控制系统的设计2010

5.学位论文张向珂采摘机械手障碍信息探测及避障技术研究2010

随着农业生产的飞速发展和农业劳动力成本的迅速上升，农业劳动力的匮乏将成为许多发达国家和发展中国家共同面对的问题。目前机器人技术在

农业上应用研究越来越成为热门课题，与工业机器人特定的工作环境不同，农业机器人主要在自然场景下工作，要面对更为复杂多变的情况，有更多的

问题需要解决。br

本研究作为果实采摘机器人研究的一部分，研究自然场景下障碍物(树枝)的探测方法及避障技术，为未来开发收获机器人采摘果实进行前期的准备工作

，这部分相关的研究也是水果收获机器人实用化的关键。br

本研究的主要内容和方法如下：br

1、超声波传感器测距系统br

为解决传感器信息不确定问题，自行研究设计了超声波传感器测距系统。本文利用8位单片机STC12LE4052作为传感器的控制、数据采集及处理单元，设

计了超声波测距系统的硬件电路，编写了测距系统的程序，并进行了测距实验，实验结果表明，该超声波传感器测距系统具有体积小，集成度高，测量

误差小，精度高等优点，适宜作为采摘机械手障碍距离的探测。br

2、障碍物探测br

为保持算法的可执行性，障碍物检测采用对图像2R-G-B和2G-R-B色差分量值进行迭代，并结合图像灰度阈值法快速有效地分割出图像树枝区域，通过图

像二值化、形