摘要 近年来，随着农业机械化的不断推进和智能化水平的提高，水果采摘领域的机械设备研究也在不断增加。在采摘机械手研究领域，做出了非常好的成绩。 提出了一种自动识别成熟度的苹果辅助采摘机械手设计，利用图像处理技术和机器视觉算法进行实时采集果实图像，并通过成熟度识别算法进行果实成熟度的自动识别，实现了机械手自动采摘成熟苹果的功能。本以苹果作为采摘的对象，进行苹果采摘机械手的结构设计，对此提出一种具有六个自由度的连杆式机械臂的采摘机械手机器人，设定机器人手指夹紧装置类型的末端执行机构的结构方式。利用多传感器融合技术，对采摘对象采集、抓取。经过分析，夹紧装置会划伤苹果表面，对于材料选取柔软材料进行设置。 本文通过展开分析，对苹果采摘机械手的工作环境以及采摘对象的物理特性等，优化设计一种新型且具有连杆式的机械臂和手指夹紧式末端执行机构的苹果采摘机械手，在采摘时减少对果实表面的碰伤，采摘范围面广。这一全新的农业机器人有效提高了对苹果的采集质量的控制和采集质量,也极大的减轻了对水果采集的劳动强度和采集成本,大大增强了农业产品在国际市场上的竞争力,同时也促进了中国农产品机械化和智能化的发展进程。 关键词：采摘机械手；农业；苹果采摘机；农业机械化 ABSTRACT I
n rece
nt years, with the co
nti
nuous adva
nceme
nt of agricultural mecha
nizatio
n a
nd the improveme
nt of i
ntellige
nt level, the research o
n mecha
nical equipme
nt i
n the field of fruit picki
ng is also i
ncreasi
ng. I
n the field of picki
ng ma
nipulator research, he has made very good results. Comrade proposed a desig
n of apple-assisted picki
ng ma
nipulator that automatically recog
nizes ripe
ness, uses image processi
ng tech
nology a
nd machi
ne visio
n algorithm to collect fruit images i
n real time, a
nd automatically ide
ntifies fruit ripe
ness through ripe
ness recog
nitio
n algorithm, so as to realize the fu
nctio
n of automatic picki
ng of ripe apples by ma
nipulator. I
n this thesis, taki
ng apples as the picki
ng object, the structure desig
n of apple picki
ng ma
nipulator is proposed, a
nd a picki
ng ma
nipulator robot with a co
n
necti
ng rod ma
nipulator arm with six degrees of freedom is proposed, a
nd the structure of the e
nd actuator of the robot fi
nger clampi
ng device type is set. Multi-se
nsor fusio
n tech
nology is used to collect a
nd grasp picki
ng objects. After a
nalysis, the clampi
ng device scratches the surface of the apple, a
nd the soft material is selected for the material setti
ng. I
n this thesis, a
new type of apple picki
ng ma
nipulator with a co
n
necti
ng rod type robotic arm a
nd fi
nger clampi
ng e
nd actuator is optimized to reduce the bruise o
n the surface of the fruit duri
ng picki
ng a
nd has a wide ra
nge of picki
ng ra
nge. This
new agricultural robot effectively improves the co
ntrol a
nd collectio
n quality of apple collectio
n, greatly reduces the labor i
nte
nsity a
nd collectio
n cost of fruit collectio
n, greatly e
nha
nces the competitive
ness of agricultural products i
n the i
nter
natio
nal market, a
nd also promotes the developme
nt process of mecha
nizatio
n a
nd i
ntellige
nce of Chi
na's agricultural products. Keywords: picki
ng ma
nipulator; Agriculture; Apple pickers: agricultural mecha
nizatio
n 目录 1绪论1 1.1课题来源与研究1 1.1.1课题的来源1 1.1.2本课题研究内容1 1.2国内外研究现状1 1.2.1国外研究现状1 1.2.2国内研究现状2 1.3采摘机械手存在的问题3 1.3.1苹果的损伤率较大3 1.3.2结构复杂3 2采摘机的方案确定4 2.1采摘机的总体方案图4 2.1.1驱动方式选择4 2.1.2机械臂的结构方式方案确定5 2.2采摘机的工作原理6 2.3方案介绍6 2.4采摘对象的物理性分析7 3采摘机械手结构设计9 3.1整体结构设计9 3.2旋转底座的结构设计10 3.3机架组件的结构设计11 3.4主要零部件选型及强度校核计算11 3.4.1末端执行机构11 3.4.2小臂及连杆伺服电机设计13 3.4.3小臂电机选择15 3.4.4大臂齿轮箱设计16 3.4.5大臂电机选择16 4苹果采摘机械手虚拟装配14 4.1软件介绍14 4.2苹果采摘机械手零部件虚拟装配14 4.2.1苹果采摘机械手各部件14 4.2.2苹果采摘机械手完整装配16 4.2.3苹果采摘机械手末端执行机构爆炸图展示17 4.2.4苹果采摘机械手整体爆炸图展示17 5苹果采摘机械手二维设计20 5.1苹果采摘机械手二维总装配20 5.2苹果采摘机械手末端执行器21 5.3苹果采摘机械手旋转底座22 5.4苹果采摘机械手回转轴23 5.5苹果采摘机械手执行器主动齿轮25 6结论与展望26 参考文献27 附录A 28 致谢29 1绪论 1.1课题来源与研究 1.1.1课题的来源 苹果采摘机器人利用传感器和机器视觉技术感知苹果的信息，根据成熟度和目标位置控制机械手和执行机构，实现自动化采摘和收获。这种自动化系统可以提高采摘效率和质量，降低人工成本，是一项具有广泛应用前景的农业智能化技术。在无人值守时候，系统会自动识别并完成采摘，能够采摘西红柿、黄瓜、草莓、苹果等果菜类的许多农作物，这对于当代大学生来说，这样的设计可以使学生更好地把理论知识转化为实在的科学成果从而造福社会，并且可以更好地适应行业对学生的要求，更适应企业的发展需求和对于学生动手能力和理论知识相互结合，相互提升的发展要求。 1.1.2本课题研究内容