手持式伸縮桿電動蘋果采摘機械手的設計含開題及9張CAD圖,手持,伸縮,電動,蘋果,采摘,機械手,設計,開題,CAD XX設計（XX）開題報告 院（部）： （學生填表） 課題名稱 手持式伸縮桿電動蘋果采摘機械手的設計 學生姓名 學號 班級 指導教師 職稱 學位 課題類型 □設計 □論文 課題來源 □科研□實驗□工程□社會□其它 1. 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 蘋果和蔬菜的采摘機器人的研究始于20世紀60年代，在20世紀的美國，用于收割方法主要是機械和氣動搖晃風格。缺點是蘋果的脆弱性，效率不高，是不是特別有選擇性的收獲，存在很大的局限性采摘柔軟，新鮮蘋果和蔬菜方面。但此后，隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，特別是在工業(yè)機器人，日益成熟的計算機圖像處理技術和人工智能技術，采摘機器人的研究和技術開發(fā)得到了快速發(fā)展。目前，日本，荷蘭，法國，英國，意大利，美國，以色列，西班牙等國相繼推出的蘋果和蔬菜采摘機器人方面的研究相關的研究主要橘子，蘋果，西紅柿，櫻桃西紅柿，蘆筍，黃瓜，甜瓜，葡萄，甘藍，菊花，草莓，蘑菇等，但這些收益還沒有真正商業(yè)化經(jīng)營的機器人。 研究農(nóng)業(yè)機器人領域起步相對較晚，但近幾年的快速發(fā)展，也已經(jīng)有很多的研究。張劍峰，董劍，張志勇，如自適應魯棒跟蹤控制算法采摘機器人設計;機器人視覺傳感器設計立體的中國農(nóng)業(yè)大學，劉兆祥，劉剛，誰撿到了蘋果方面江蘇大學蔡健榮三維信息，例如恢復的障礙，為柑橘采摘機器人障礙識別技術的研究;南京農(nóng)業(yè)大學工學院和奪權的蘋果和蔬菜研究技術姬長英王學林外環(huán)控制。 在國內(nèi)，蘋果采摘由人工來完成，采摘效率低、采摘人員勞動強度大、工作環(huán)境差。目前對蘋果采摘機的報道比較少，最近國內(nèi)也有一些采摘機具的專利，如堅果采摘機，這些專利能在一定程度上減輕采摘人員的勞動強度，改變采摘人員的工作環(huán)境；但大多結構簡單，所以未從根本上解決采摘難度，效率低等問題。 果園種植業(yè)的發(fā)展提高了果園機械市場的需求。在整個生產(chǎn)中，由采摘果實所耗費的勞動力占據(jù)整個生產(chǎn)過程的50％～70％㈣。采摘作業(yè)季節(jié)性相對強，傳統(tǒng)人工采摘的方式不僅僅易造成果實損傷。同時，采摘不及時將會導致經(jīng)濟上的損失。農(nóng)業(yè)勞動力向其他行業(yè)轉(zhuǎn)移，人員缺乏，隨著老齡化的增長，生產(chǎn)成本不斷提高，降低了人們的種植積極性，果園種植業(yè)的發(fā)展受到了制約。為了節(jié)約人力物力，提高果農(nóng)的經(jīng)濟效益，開展采摘器械的研究有重要的意義。 因此，基于目前的研究現(xiàn)狀，開展對手持式伸縮桿電動蘋果采摘機械手的變得尤為重要。 2. 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 （1）基本內(nèi)容 ① 對國內(nèi)的蘋果園的環(huán)境進行分析，了解果樹的種植分布方式，確定兩果樹不同方位上的距離，確定果樹的高度和蘋果在果樹上的分布，確定蘋果的大小等物理參數(shù)，為設計采摘機械手提供基礎數(shù)據(jù)和事實依據(jù)。 ② 根據(jù)收集的蘋果種植數(shù)據(jù)和特點，查閱采摘機械手的相關書籍了解采摘機械手的技術要求和借鑒已有的采摘機械，再根據(jù)實際要求初步設計蘋果采摘機械手的驅(qū)動裝置，確定采摘機械手末端執(zhí)行器的結構，設計剪切方式和采摘機械臂的結構，完成蘋果采摘機械手的總體設計方案。 ③ 在蘋果采摘機械手的總體設計方案之上，依據(jù)搜集到的條件和要求設計采摘機械手的機械傳動結構，擬定傳動方案。分析采摘機械手的末端執(zhí)行器結構和其實用性，分析采摘方式，結合蘋果的各項物理數(shù)據(jù)完成機械手機械臂的機構設計和與末端執(zhí)行器的連接 ④ 根據(jù)總體設計方案，現(xiàn)有數(shù)據(jù)和已有的蘋果采摘機械手設計并確定動力方案選擇合適的電機，并簡化操作。 ⑥ 對蘋果采摘機械手數(shù)據(jù)進行檢驗，對機械手進行運動學分析保證能夠正常使用。 （2）擬解決的主要問題 ①目前蘋果采摘機械手存在的問題，進行結構優(yōu)化，提出設計方案； ②提高傳動效率； ③使結構簡單、成本低、性能可靠。 3. 研究步驟、方法及措施 （1）研究步驟 ①調(diào)研現(xiàn)狀，找出存在的問題，提出優(yōu)化后的設計方案； ②選定設計參數(shù)（長度、電機，絲杠型號等）； ③對傳動裝置、筒體等關鍵零部件進行設計校核。 （2）方法及措施 本設計將采用文獻研究、理論分析研究、機構視圖分析三種方法。 ①文獻研究：先對已有的蘋果采摘機械手相關的文獻盡性系統(tǒng)的學習和閱讀。歸納整理蘋果采摘機械手設計的相關理論； ②理論分析：通過對蘋果采摘機械手設計的現(xiàn)狀解讀，提出設計的不足之處，進行改進，結合時代發(fā)展的新特點，使其更加完善； ③機構視圖分析：繪制蘋果采摘機械手裝配圖及主要零件圖。 4. 研究工作進度 1月1日～3月9日．畢業(yè)設計調(diào)研階段。 查閱資料，現(xiàn)狀分析。 1月1日～3月15日．開題階段。 提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告，前期檢查。 3月15日～4月20日． 設計初稿階段。 完成總體設計圖、部件圖、零件圖。 4月21日～5月16日． 設計完善工作階段。 完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書。 5月17日～5月18日．畢業(yè)設計預答辯。 5月19日～5月28日．畢業(yè)設計整改。 圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。 5月29日～5月30日．畢業(yè)設計材料評閱。 5月31日～6月1日．畢業(yè)答辯。 6月2日～6月15日．材料整理裝袋。 5. 主要參考文獻 [1] 王承義.機械手及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981：105-125 [2] 徐麗明,張鐵中.果蔬果實收獲機器人的研究現(xiàn)狀及關鍵問題和對策[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2004,20(5);38. [3] 孫建設.我國蘋果栽培模式的沿革與思考[J].專家視點,2008,2:22-24. [4] 姜麗萍,陳樹人.果實采摘機器人的研究綜述[J].農(nóng)業(yè)裝備技術,2006,2,32(1):8-10. [5] 崔玉潔,張祖立,白曉虎.采摘機器人的研究進展與現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)機化研究,2007,(2):4-5. [6] Ling P, Ehsani R, Ting K C, et al.Sensing and end-effector for a robotic tomato harvester[C]//ASAE Paper 043088,2004. 6.答辯內(nèi)容 7.指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 8.答辯委員會意見 答辯委員會主任簽字： 年 月 日