【機械手】-蘋果采摘簡易機械手

---宋停云與您共享------宋停云與您共享---蘋果采摘簡易機械手設計說明書一、引言近年來，隨著農業(yè)產業(yè)機構的調整，林果生產已經(jīng)成為很多地區(qū)經(jīng)濟進展和農夫增收的支柱產業(yè)，隨著種植面積的不斷擴大，果園規(guī)?；M展和規(guī)范化管理的要求日益提高，從而果園機械化日益重要。果園收獲機械的進展，可以減輕果農的勞動強度，提高生產效率，節(jié)省勞動成本，提高經(jīng)濟效益。由于我國果園作業(yè)機械爭辯我國是世界第一大水果生產國，也是世界第一大水果消費國。水果種植業(yè)的快速進展提升了果園機械的市場需求。采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產過程所用勞動33%～50%，目前我國的水果采摘絕大部分還是以人工采摘為主。采摘作業(yè)比較簡潔，季節(jié)性很強，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且簡潔造成果實的損傷，假如人手不夠不能準時采摘還會導致經(jīng)濟上的損失。使用采摘機械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農的經(jīng)濟效益，因此提高采摘作業(yè)機械化程度有重要的意義。隨著現(xiàn)代農業(yè)機械化生產，大面積的種植果樹，農夫伴侶的農產品獲得豐收，果實的采摘問題也凸顯而出，在面對果樹高而無法采摘造成了蘋果的摔落，因而這些蘋果無法上市進行出售，為解決高空采摘蘋果難，故設計此蘋果采摘簡易機械手來解決此問題。二．項目設計的內容（1）果蔬收獲機器人作業(yè)環(huán)境和工作對象的特殊性工業(yè)領域是機器人技術的傳統(tǒng)應用領域.由于在工業(yè)生產中,機器人的工作位置和障礙往往都能夠事先預知,因此機器人的性能能得到很好的體現(xiàn)。和工業(yè)機器人相---宋停云與您共享------宋停云與您共享---比,果蔬收獲機器人有很多獨特的特點,主要表現(xiàn)在:(1)作業(yè)環(huán)境的非結構性 收獲機器人的工作環(huán)境往往是非結構性的、未知的和不確定的.例如,機器人所處的地勢可能坎坷不平,天氣條件(如光照)也可能隨時轉變。即使在溫室環(huán)境,也必需考慮溫度、濕度、天氣以及其它環(huán)境參數(shù)的影響。在這種簡潔多變的環(huán)境條件中,機器人必需具有智能化的傳感規(guī)劃和把握力氣,要有很強的自適應力氣。(2)作業(yè)對象的個體差異和隨機分布性 果蔬收獲機器人的首要任務是識別和定位水果,而果實有的可能單個生長,有的則是一簇一簇的,外形、尺寸、顏色、成熟度也都不一樣,而且果實總是隨機分布在田地藤蔓或樹枝上,有的可能被莖桿和葉子遮擋,還要遇到不同的自然條件,如刮風可能導致果實搖動而不斷轉變其位置,并且果樹和藤蔓的外形大小也往往不一樣,從而使得機器人檢測和接近果實變得特殊困難。(3),收獲時很簡潔患病機械損傷,因此必需當心處理.(4)收獲機器人成本方面的特殊性 農業(yè)機器人要想成功地應用,其成本必需低于同樣結構的工業(yè)機器人,由于農業(yè)的利潤往往很小,設備也只能季節(jié)性地使用此外,農夫一般不具備太多的專業(yè)學問.因此,收獲機器人必需結構簡潔操作性好牢靠性高,并且價格合理。采摘機器人的制造成本高、應用推廣難果蔬采摘機器人的采摘對象具有多樣性,工作時間具有季節(jié)性,設備利用率低,操作對象大部分為農夫,這就要求其要具有良好的通用性、可編程性、高牢靠性和操作簡潔性。另外采摘機器人的使用和維護都需要相當高的技術水平和費用。只有當其使用成本低于人工收獲成本時,,成本問題將成為制約采摘機器人市場化的瓶頸問題。解決對策每一個事物的進展都是一個遇到問題解決問題的過程。為了很好的解決以上問題,解除限制采摘機器人進展的因素,可以從以下幾個方面加強探究與爭辯:(1),可以使全部成熟果實都能夠識別出來并能精確地對其定位。這就需要在三維立體視覺技術、視覺傳感器技術、圖像獵取和處理等方面進行更深化的爭辯。(2)可以爭辯適合采摘機器人工作的果蔬栽培模式,通過降低作物生長環(huán)境的非結構化和簡潔性,便于采摘機器人的視覺定位和移動。(3)機械結構直接打算機器人運動的機敏性、平穩(wěn)性和把握的簡潔性。采摘機器人結構必需更加緊湊和簡化,---宋停云與您共享------宋停云與您共享---巧性,成功避障,提高采摘的成功率,降低果實的損傷率。(4)提高圖像處理速度,優(yōu)化軟件算法,縮短機器視覺部分在整個采摘過程中所占用的時間,以提高采摘效率。(5)接受開放式的把握系統(tǒng),設計此機構有構思階段，實際模型的建立，對實際模型數(shù)據(jù)的測量，按相應比例縮小并計算各構件的尺寸和角度。構思階段：仿照實際生活中人手采摘蘋果的運動原理進行設計。數(shù)據(jù)測量：由于此機構在設計初期，無精確?????數(shù)據(jù)，故本人用鐵85--95度之間（如下圖）↓ ↓三．項目設計的步驟1·設計任務設計此機構的主要作用是在離地面較高而且人無法采摘，能夠依據(jù)要求的尺寸來采摘符合要求的蘋果（直徑為110mm）從而避開了誤將未成熟和較小的蘋果進行采摘，既便利又平安。2·設計方法---宋停云與您共享------宋停云與您共享---Proe軟件中拉伸掃描旋轉放樣等主要建模功能。3·設計要求構件分三個部分：采摘可控部分，連接部分和把握部分1.確定固定圓環(huán)的直徑D=110mm,在裝配處確定一個基準面，按引導線切除10mm，在確定小圓d=6mm，按大圓環(huán)的引導線掃描10mm。上圖右側與圓環(huán)基準線相交且與左側切除掃描部分關于直徑對稱的孔上圖右側與圓環(huán)基準線相交且與左側切除掃描部分關于直徑對稱的孔d=4mm.2.如下圖所示為圓環(huán)機械爪↑ ↑a.此桿長為95mm b.圓內接三角形，圓d=90mm說明：在畫上圖a12mm畫一圓，給定一路徑進行掃描。在a桿下面，確定兩基準面，以底部向上12mm,b90mm畫圓，并作內切三角形。3.連接桿400mm95mm350mm.當以下兩連接桿成一條直線時，為防止卡死，兩連接桿的實際長度大于理論長度。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---4.把握轉動桿在主桿距離低端約100mm處，連接一構件，與主桿連接處倒圓角。5.機構整體分析省力，易操作。將原動力加于機械爪和圓環(huán)連接處，這樣安裝源動力可以削減使用時操作者盡量少的握住手柄，當有蘋果需要采摘時再將手柄握住，這樣不但省力而且易于操作。使得機械爪始終是張開的。高空作業(yè)，無需重復。在采摘蘋果時，可以給圓環(huán)底部安裝一個直徑為（帆布制管子最好此機構可以大大削減采摘高空蘋果的危急性，提高了蘋果采摘的效率，有效的解決了大型果園高空蘋果無法采摘（危急系數(shù)大，采摘成本高）的問題。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---四。設計總結Pore這個軟件來設計產品的有用性，它的功能格外強大，在今后的學習中我們還要連續(xù)并不斷深化的學習這個軟件。雖然在畫圖的過程中我本人運用軟件不嫻熟和不會的，也有需要同學幫忙，但我真正的理解了項目設計的真正意義。4.果蔬收獲是一個季節(jié)性強的勞動密集型工作,由于勞動力的高齡化和人力資源越來越缺乏,接受機器人進行果蔬的自動化收獲變得越來越迫切。但由于收獲機器人的工作環(huán)境往往是非結構性的、未知的和不確定的,因此給機器人的實際應用帶來了很大的困難。要成功地實現(xiàn)機器人的智能化收獲,必需要在機器人的本體設計、果實的自動化識別和定位、機器人運動規(guī)劃和把握技術等方面進行深化的爭辯。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---搬運機械手技術協(xié)議一、用途：本設備為動平衡機上車輪搬運設備，動作過程為：接到動作命令后，兩臺機械手下降、抓取車輪、機械手上升；兩臺機械手平移到下一個位置、機械手下降、放開車輪；機械手上升；兩臺機械手后退平移到原來位置停下，等待下一次的命令。二、主要技術參數(shù)30秒。。0.1mm機械手通過更換夾緊聯(lián)桿臂，可完成303336吋車輪的搬運工作。不同規(guī)格的夾緊聯(lián)桿臂作為隨機附件。三、系統(tǒng)組成及介紹1．機械手，接受四連桿機構，由氣缸驅動，完成工件的抓放。2．升降機構，接受雙氣缸驅動方式，完成工件的升降動作。3．平移機構，由伺服電機驅動，完成兩個機械手的水平移動，導向部分接受高精度滾動導軌副，并由光柵測量位置，實現(xiàn)精確定位。4．龍門架，用于支撐整個運動機構。5．把握系統(tǒng)，接受西門子S7-300系統(tǒng)，對整個機構實現(xiàn)動作和位置把握，并與生產線工業(yè)以太網(wǎng)對接。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---四、主要元器件選型清單編號 產品名稱型號規(guī)格單位數(shù)量生產廠家1 把握器S7-300/3152DP套1西門子2 滾動導軌付套1進口3 伺服電機臺1進口4 光柵臺115 氣缸及閥/三聯(lián)件套4FESTO6 把握柜臺1威圖五、安裝調試11023六、設備驗收：12、預驗收2．1產品發(fā)貨以前，供方應提前通知需方抵達供方進行驗收；2．3檢驗合格后，供方方可進行發(fā)運；2．4現(xiàn)場安裝調試完成后，雙方驗收確認全部設備功能符合合同---宋停云與您共享------宋停云與您共享---技術規(guī)格要求后，向需方移交全部技術資料及全部軟件簽署最終驗收報告一式二份。七、設計及驗收規(guī)范和標準1．計量單位接受國際單位（SI）標準。GB7947-87GB50254—96～GB50259—96《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ65-83《工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范》八、雙方責任：需方責任：1．在安裝調試過程中需方派人協(xié)調；2．負責按供方的圖紙完成土建施工；供方責任：1．供方現(xiàn)場人員必需遵守需方的各項現(xiàn)場管理制度；2．按協(xié)議要求按期設計，制造，安裝，調試設備；3．自設備驗收之日起供應三年的包修；5．在制造過程中如需作任何改動，須經(jīng)需方簽字同意，方可修改。九、技術文件資料要求---宋停云與您共享------宋停云與您共享---序號名 稱數(shù)量1產品使用說明書22主要外購件、配套件使用說明書13外購件、易損件明細表14外部接線圖15易損件圖16電氣原理圖、全部軟件17各種竣工圖及調試資料1以上資料供應相應的電子文檔。十、人員培訓12、培訓內容:設備的操作、試驗數(shù)據(jù)處理及參數(shù)轉變等，程度為使其能達到1操作，能進行日常維護和簡潔的故障診斷及修理。3十一、質量包修期包修期限，從驗收合格之日起三年內．竣工驗收半年內設備不能正常使用三次修理仍不能滿足使用要求的，應予以更換新設備。十二、其它1、制造的設備油漆顏色由需方指定，供方完成。---宋停云