畢業(yè)答辯-番茄采摘機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

番茄采摘機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計答辯人：學號：201419031030匯報提綱一課題背景及研究的目的意義二本課題研究的主要內(nèi)容三番茄采摘機器人的總體方案設(shè)計四番茄采摘機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計五三維模型效果圖六結(jié)論一、課題背景及研究的目的意義

隨著人口老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，采用傳統(tǒng)的人工采摘番茄已經(jīng)顯得力不從心，一般番茄的成熟期在陽光溫度適宜的時候大約是7-10天左右，但在這個期間不盡快采摘，很容易使番茄壞掉，從而影響番茄產(chǎn)量。為此人們必需盡快的在這個期間把番茄給采摘下來，這個過程是非常緊迫和勞累。若是大規(guī)模的種植將不利于采摘工作的進行，因此我們需要設(shè)計一個代替人工作業(yè)的機器人二、本課題的主要研究內(nèi)容番茄采摘機器人總體方案設(shè)計及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：小車的設(shè)計，支撐柱設(shè)計，基座設(shè)計，大臂設(shè)計，小臂設(shè)計，旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計，上下擺臂設(shè)計，末端執(zhí)行器設(shè)計，截斷機構(gòu)設(shè)計；

傳動機構(gòu)的設(shè)計：采用行星齒輪減速器用來傳動按照主要承受載荷的要求，對于關(guān)鍵易損零件，進行強度校核；對采摘機器人進行三維建模。三、番茄采摘機器人手腕的方案設(shè)計(a)旋轉(zhuǎn)式手腕(b)上下擺動式(c)單自由度手腕(d)雙自由度手腕(e)三自由度手腕方案一：單自由度手腕機構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)簡單，只是轉(zhuǎn)動副傳動，提供的運動太單一，無法完成復雜的動作要求。方案二：雙自由度手腕機構(gòu)設(shè)計。能夠完成比較復雜的運動，工作范圍廣泛，在工作范圍上比單自由度的結(jié)構(gòu)要大。方案三：三自由度手腕機構(gòu)設(shè)計。它的工作的范圍廣，能夠完成各種復雜的動作三、番茄采摘機器人機械臂的方案設(shè)計

方案一：直角坐標手臂,

設(shè)計簡單，定位精度高的，采摘半徑大，尺寸也大。它的缺點在采摘作業(yè)時比較笨重，它使末端執(zhí)行器出現(xiàn)工作盲區(qū)，末端執(zhí)行器無法摘取果實。該結(jié)構(gòu)無法摘取數(shù)量密度較大的番茄。方案二：圓柱坐標手臂，這種機構(gòu)設(shè)計簡單，定位精度高，工作時繞Z軸旋轉(zhuǎn)和X滑動，這種設(shè)計全部增加了手臂的到達范圍，產(chǎn)生的慣性比較大。方案三：極坐標手臂。這種機構(gòu)它是由多種自由度構(gòu)成的，當然機械機構(gòu)的剛度也很高。體積也很小。他帶動的末端執(zhí)行器采摘質(zhì)量大，對應更小的慣性。還是這種機構(gòu)的躲開障礙的能力也不高。非常容易被番茄給阻礙上。而且在運動系統(tǒng)也不容易控制，對應的采摘精度低，容易損傷番茄。

方案四：多關(guān)節(jié)機械手臂。多關(guān)節(jié)手臂的自由度多，對應的手臂的靈活度也常靈敏，對應的角度也非常廣，機構(gòu)非常緊湊各個手臂的干涉也和小，當然對應的工作區(qū)域也很廣，可以在空間上各個區(qū)域運動。番茄也對機械手臂的影響很小。(a)直角坐標手臂(b)圓柱坐標手臂(c)極坐標手臂(d)多關(guān)節(jié)手臂三、番茄采摘機器人末端執(zhí)行器的方案設(shè)計末端執(zhí)行器設(shè)計方案一：旋轉(zhuǎn)手指的打開和關(guān)閉基于手指根部的旋轉(zhuǎn)運動。僅具有一個支點稱為單一回類型;具有兩個支點的稱為雙支回轉(zhuǎn)型。此種設(shè)計的機構(gòu)外觀上設(shè)計簡單實用。方案二：平移手指的開合是基于手指的平行移動，適用于夾緊夾板和方形物體，當不同直徑的果實夾緊時，中心位置不轉(zhuǎn)向，手指擰緊誤差也不會太大，但這些結(jié)構(gòu)類型的弱點是其結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，加工精度要求高。三、機器人基座和傳動機構(gòu)的方案設(shè)計(a)基座(b)基座傳動機構(gòu)(c)手臂傳動機構(gòu)傳動部分主要采用行星輪系，采用太陽輪傳動動力，行星輪固定，行星輪的功能只改變方向，就是一個惰輪。行星輪固定在連接動力源的部件上，內(nèi)齒輪固定在被傳動部件上。三、采摘機器人方案選定機器人方案選定010203手臂選用多關(guān)節(jié)手臂末端執(zhí)行器選用兩自由度手腕末端執(zhí)行器選用雙支回轉(zhuǎn)型四、采摘機器人小車結(jié)構(gòu)設(shè)計小車設(shè)計效果圖四、采摘機器人基座設(shè)計基座設(shè)計效果圖四、采摘機器人手臂設(shè)計手臂設(shè)計效果圖四、采摘機器人手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計手腕設(shè)計效果圖末端執(zhí)行器設(shè)計效果圖四、采摘機器人末端執(zhí)行器設(shè)計四、采摘機器人截斷機構(gòu)設(shè)計截斷機構(gòu)設(shè)計效果圖四、采摘機器人傳動機構(gòu)設(shè)計行星輪系減速器設(shè)計四、采摘機器人手腕和末端執(zhí)行器裝配設(shè)計手腕與末端執(zhí)行器裝配圖五、三維模型爆炸圖五、整機三維模型

完成了番茄采摘機器人的總體方案及整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，小車的設(shè)計，支撐柱設(shè)計，基座設(shè)計，大臂設(shè)計，小臂設(shè)計，旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計，上下