苹果采摘简易机械手.docx

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苹果釆摘简易机械手披廿说明书

一、引言近年来，I?着农业产tmw的调整，林果生产已经成为很名地区经济发展和农民眉收的支柱产业,甌着种植面稅的不断扩大,果园规模化发展和规化管理的要求日益提高，从而果园机械化日益重要。果园收获机械的发展，可以减轻果农的劳动强度，提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。由于我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度和朋美等国家还是存在差距。所以，针对我国各地林果生产特点研究相应的作业机械，对林果产业的发展有重要总义。

我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。水果种相业的也速发展提升了果园机械的市场需求。采描作业所用劳动力占整个生产il程所用劳动力的33%-50%,目前找国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较夏杂，季节性很强，若使用人工果摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时釆摘U会导致经济上的损失。使用釆摘机械不仅提高釆摘效率，而冃降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果衣的经济效益，因此提高采福作业机K化程度有重要的意义。随着现代农业机植化生产,大面稅的种植果《1,农民胡友的农产品荻得丰收，果实的果摘冋题也凸显而出,在面对果谢高而无法采摘造成了苹果的荐落，因而这些苹果无法上市进行出售，为解决高空采摘苹果难，故设it此苹果釆摘简易机械手来解决此冋題。

二项目设廿的容

(1)果蔬收获机器人作业环境和工作对象的特殊性

工业领域是机器人技术的传统应用领域?由于在工业生产中,HI器人的工作位置和卑碍往往部能館事先预知，因此机器人的性能能得到很好的体现。和工业机器人相比，果菽收获机器人有很多独特的特点，主要表现在：

作业坏境的非结构性 收获机器人的工作坏境住往是非结构性的、未知

的和不确定的.例如机器人所处的地势可能驯不平，天气条件(如光照)也可能师时改变。即使在温室坏境中，也助须考虑温度、湿度、天气以员其它坏境参数的影响。在逹种复杂多变的环境条件中，机器人必须具有智能化的传感、规划和控翎能力，要有很强的自适应能力。

作业对象的个体差异和砸机分布性果谨收获机器人的首要任务是识别和定位水果，而果实有的可能单个生长，有的则是一簇一簇的,形状、尺寸、颐色、成熟度也都不一样,而且果实总是师机分布在田地、藤蔓或射枝上,有的可能被茎杆和叶子IttiJ要遇到不同的自然条件，如刮风可能导致果实摇动而不Bi改变其位置，并且果WfllBf的形状大小也往往不一样，从而使借机器人检测和接近果实变得异常困难。

作业对象的柔软、易损性水果等作物一般都比较)0、柔軟，收获时很容易遭受机Mffiffi,因此必须小心处理謔需要从机器人结构、传感器、控制系统等方面加以协调和控MO

收获机器人成本方面的特殊性农业机器人要想成功地应用，其成本必须低于同样结构的工业机器人，因为农业的利泅往往很小，设备也只能季节性地使用。此外,农民一般不具备太多的专业知识?因此收获机器人必须结构简单、操作性好、可靠性高,并且价格合理。

2采摘机器人的制造成本髙、应用推广难

果蘆果摘机器人的釆摘对象具有多样性,工作时间具有季节性,设备利用率低，操

作对象大部分为农民卫就要求其要具有良好的通用性、可编程性、高可靠性和操作简单性。另外采摘机器人的便用和维护都需要相当高的技术水平和费用。只有当其使用成本低于人工收获成本时，果摘机器人才会真正被普及。因此成本问题将成为制约釆摘机器人市场化的败颌冋題。

3解决对策

每一f事物的发展都是一个遇到冋題解决冋題的il程。为了很好的解决以上冋臥解除限制呆摘机器人发展的因素，可以从以下几f方面加强探索与研究：

?究岀一种高可靠性、高猜度的视觉系貌技术，可以使所有成熟果实都能昵识别岀来并能精确地对其定位。这就需要在三维立体视觉技术、视觉传感器技术、图像获取和处理等方面进行更深人的研究。

可以研究适合采描机器人工作的果裁菠培模武，通过降低作物生长坏境的非

结构化和夏杂性，便于呆摘机器人的視觉定位和移动。

机械结构育接决定机器人运动的灵活性、平稳性和控制的复杂性。采摘机器人结构必须更加紧凑和简化，优化机器人结构。提高机械手和末端执行器的柔性和灵BU，成功遐障,提高采精的成功率，降低果实的损伤率。

提高图像处理速度，优It软件算法腐短机器视觉部分在整个采摘过程中所占用的时间，以提高呆摘效率。

釆用开朋式的控制系貌，提高果摘机器人的通用性。只要改变机器人的机械本体和末端执行器，用一套腔制系貌就能完成不同果蔬的果摘，从而提高控制系境的利用率、降低成本。

设it此机构有构思阶目，实际模型的建立，对实际模型数据的测量，按相应比M编小并计算各构件的尺寸fliff