柑橘采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、柑橘生產(chǎn)是重慶市乃至西南地區(qū)水果生產(chǎn)的主要產(chǎn)業(yè)之一，而柑橘的采摘作業(yè)是柑橘生產(chǎn)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。人工收獲柑橘是極其耗時(shí)費(fèi)力的工作，其采摘作業(yè)集中，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。作為采摘機(jī)器人的重要組成部分，末端執(zhí)行器是與采摘對(duì)象直接接觸的最后執(zhí)行部件，由于其采摘對(duì)象的特殊性，末端執(zhí)行器的研制成為了農(nóng)業(yè)機(jī)器人尤其是果蔬采摘機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的性能優(yōu)異程度直接影響機(jī)器人的收獲效率。針對(duì)柑橘采摘末端執(zhí)行器的研究國(guó)內(nèi)起步較晚，成果較少。綜合上述

2、問(wèn)題，本課題設(shè)計(jì)了一款新型柑橘采摘末端執(zhí)行器并進(jìn)行了相應(yīng)研究，主要工作如下：
　　基于機(jī)器人采摘的柑橘果實(shí)果柄特性以及機(jī)器人作業(yè)環(huán)境研究，引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法TRIZ理論對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定了末端執(zhí)行器系統(tǒng)組成。
　　基于仿生學(xué)理念，以蛇的吞咽動(dòng)作和上顎結(jié)構(gòu)為構(gòu)型設(shè)計(jì)原型，提出末端執(zhí)行器兩種機(jī)構(gòu)構(gòu)型，即異型四桿機(jī)構(gòu)與一般鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)比分析，確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最終構(gòu)型，并完成末端執(zhí)行器的初步模型設(shè)計(jì)。
　　完

3、成末端執(zhí)行器樣機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件選型、尺寸確定及模型建立，基于采摘任務(wù)需求設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器切割部件，分析其工作機(jī)理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其切割效果。完成末端執(zhí)行器有限元模態(tài)分析，得出其固有振型，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)合理性，最后完成末端執(zhí)行器樣機(jī)制造。
　　對(duì)研制的末端執(zhí)行器的采摘作業(yè)過(guò)程進(jìn)行深入探索，完成采摘過(guò)程的吸持拉動(dòng)過(guò)程力學(xué)分析?；谠撃┒藞?zhí)行器進(jìn)行了采摘姿態(tài)分析，討論其合適的采摘姿態(tài)。根據(jù)末端執(zhí)行器作業(yè)流程，完成其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通