水果采摘裝置設(shè)計(jì)

1、水果采摘水果采摘裝置裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)0文獻(xiàn)綜述0.1水果采摘實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的必然趨勢在水果的生產(chǎn)作業(yè)中，收獲采摘是整個(gè)生產(chǎn)中最耗時(shí)最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)。水果收獲期間需投入的勞力約占整個(gè)種植過程的50%~70%。采摘作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到水果的儲(chǔ)存、加工和銷售，從而最終影響市場價(jià)格和經(jīng)濟(jì)效益。水果收獲具有很強(qiáng)的時(shí)效性，屬于典型的勞動(dòng)密集型的工作。但是由于采摘作業(yè)環(huán)境和操作的復(fù)雜性，水果采摘的自動(dòng)化程度仍然很低，目前國內(nèi)水果的采摘作業(yè)基本上還是手工完

2、成。在很多國家隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的減少，勞動(dòng)力不僅成本高，而且還越來越不容易得到，而人工收獲水果所需的成本在水果的整個(gè)生產(chǎn)成本中所占的比例竟高達(dá)33%~50%。高枝水果的采摘還帶有一定的危險(xiǎn)性。因此實(shí)現(xiàn)水果收獲的的機(jī)械化變得越來越迫切，發(fā)展機(jī)械化的收獲技術(shù)，研究開發(fā)水果采摘機(jī)器人具有重要的意義。研究和開發(fā)果蔬收獲的智能機(jī)器人技術(shù)對于解放勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長的實(shí)時(shí)性要求等方面

3、都有著重要的意義。采摘機(jī)器人是未來智能農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。2004年11月1日頒布施行的《中華人民共和國農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》還明確規(guī)定國家采取措施鼓勵(lì)，扶持農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，機(jī)械采摘取代手工作業(yè)是必然的發(fā)展趨勢。0.2國外水果機(jī)械化采摘裝置研究進(jìn)展及現(xiàn)狀水果的機(jī)械化收獲技術(shù)已有40余年的研究歷史。收獲作業(yè)的自動(dòng)化和機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)60年代的美國，1968年美國學(xué)者Schertz和Brown首次提出應(yīng)用機(jī)器人技

4、術(shù)進(jìn)行果蔬的收獲，當(dāng)時(shí)開發(fā)的收獲機(jī)器人樣機(jī)幾乎都需要有人的參與，因此只能算是半自動(dòng)化的收獲機(jī)械。采用的收獲方式主要是機(jī)械震搖式和氣動(dòng)震搖式，其缺點(diǎn)是果實(shí)易損，效率不高，特別是無法進(jìn)行選擇性的收獲。從20世紀(jì)80年代中期開始，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，以日本為代表的西方發(fā)達(dá)國家，包括美國、英國、法國、荷蘭、以色列、西班牙等國家，都在水果采摘機(jī)器人方面做了大量的研究工作

5、，涉及到的研究對象主要包括甜橙、采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要應(yīng)用具有很大的發(fā)展?jié)摿?。日后的水果采摘機(jī)器人的研究工作必須朝以下方向發(fā)展:①能夠準(zhǔn)確地識(shí)別和定位成熟果實(shí)，并且能引導(dǎo)末端執(zhí)行器準(zhǔn)確的接近目標(biāo)②研制靈巧的、不傷果實(shí)的采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器③采摘機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)田間的復(fù)雜環(huán)境④視覺系統(tǒng)要迅速識(shí)別定位果實(shí)，控制系統(tǒng)和機(jī)械手臂系統(tǒng)必須做到迅速摘?、菰鰪?qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)的通用性。相信在不久的將來，在不斷克服種種技術(shù)的阻礙后，水果采摘機(jī)

6、器人會(huì)得到廣泛地應(yīng)用，水果的采摘將實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。1引言1.1水果采摘裝置的研制背景我國是農(nóng)業(yè)大國，果樹業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，果樹產(chǎn)值在我國農(nóng)業(yè)(種植)中僅次于糧、菜居第三位。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2003年全國果樹總面積943.67公頃，總產(chǎn)量7551.5萬噸，皆居世界第一，且人均占有量48kg以上。柑桔1345萬噸(占世界柑桔總產(chǎn)量的l3%，居世界第三位，近20年來產(chǎn)量增長了8.43倍，是全球柑桔產(chǎn)量增長幅度最大的主產(chǎn)國)。蘋果2110萬噸(

7、占世界總產(chǎn)量的25.2%)。梨979.8萬噸。我國山區(qū)丘陵地區(qū)面積廣闊且大部分種植果樹，僅西部地區(qū)果園面積就達(dá)286萬公頃，占全國31%，果品總產(chǎn)量為1837萬噸。以山城重慶柑橘種植為例，2004年柑桔種植面積就已經(jīng)達(dá)到18.23萬公頃，總產(chǎn)量突破100萬噸，而重慶農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化水平為僅12.23%。近年來，為轉(zhuǎn)移農(nóng)村勞動(dòng)力，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增收，山區(qū)丘陵地區(qū)普遍把勞務(wù)輸出作為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入的一項(xiàng)重要舉措。伴隨

8、著勞務(wù)進(jìn)城的加快，大量壯勞動(dòng)力外出務(wù)工，留在家的主要是老、弱、病、殘、婦女和兒童。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動(dòng)強(qiáng)度大，外出的壯勞動(dòng)力不可能及時(shí)回來。高枝水果的采摘對人員的體力有較高要求，一般直接參與采摘作業(yè)的應(yīng)是青壯年，手工采摘高枝水果還不能由一人完成。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動(dòng)強(qiáng)度大，這種矛盾更突顯了山區(qū)丘陵果業(yè)采摘的難度大的問題。目前山地丘陵的水果采摘主要是使用采果剪手工采摘，手工采摘僅限于地域距地面低于兩米的灌木類果樹，勞動(dòng)強(qiáng)度大，