多功能農(nóng)業(yè)機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計（含三維SW及仿真）,多功能,農(nóng)業(yè),機械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計,三維,SW,仿真 附件5 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué) 院 智能工程學(xué)院 年 級 2020級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日　 廣西城市職業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)院（全稱）： 專業(yè)（全稱）： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓名 學(xué)號 年級 2020級 班級 2班 設(shè)計（論文） 題目 多功能農(nóng)業(yè)機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師姓名 職稱 未定職 擬完成時間 　　年　月　 日 論文（設(shè)計）類別 t項目設(shè)計制作類　　 囗項目設(shè)計策劃類 囗實踐操作類　 囗課堂教學(xué)與設(shè)計類　　囗學(xué)位論文類　 命題來源 t教師命題 囗學(xué)生自擬 囗教師科研課題 是否在實驗實訓(xùn)、實習(xí)、工程實踐和社會調(diào)查等社會實踐中完成 囗是 t否 一、選題依據(jù)及意義（不少于300字） 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中果蔬采摘作業(yè)是果蔬生產(chǎn)鏈中最耗時,最費力的一個環(huán)節(jié),果蔬收獲期間需投入的勞力約占整個種植過程所用勞力的50%-70%。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口老齡化,很多國家農(nóng)業(yè)勞動力嚴(yán)重短缺,導(dǎo)致果蔬生產(chǎn)勞動力成本增加,為降成本,提高勞動效率,果實采摘的自動化成為待解決的問題（圖1-1采摘機器人）。近年來,隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用,機械手的研制和生產(chǎn)已成為高科技技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。它更加促進了機械手的發(fā)展,使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 圖1-1 蘋果采摘機器人 目前,機械手雖然還不如人手那樣靈活,但它具有可不斷重復(fù)工作、能在條件比較惡劣的環(huán)境下工作、載重量大、定位精確等特點,因此受到了農(nóng)業(yè)部門的重視。它可以在惡劣的環(huán)境中收割作物,提高收割精度和產(chǎn)量,使機械手在農(nóng)業(yè)方面越來越廣泛地得到了應(yīng)用。鑒于此，我們以多功能農(nóng)業(yè)機械手設(shè)計為課題進行了多功能農(nóng)業(yè)機械手的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計改進。為后續(xù)設(shè)計該多功能農(nóng)業(yè)機械手提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 二、研究目的與主要內(nèi)容（含設(shè)計（論文）提綱，不少于500字） 本次多功能農(nóng)業(yè)機械手設(shè)計，我們以抓取番茄為目標(biāo)。該裝置由末端執(zhí)行器、機械臂、及傳感器組成。通過兩指抓手對番茄莖進行抓取。該機械手通過夾取番茄莖對其進行采摘。該機器手在穩(wěn)定工作的過程中摘取番茄的速度大約是6個每分鐘。該機械手擁有豐富的自由度，非常適合農(nóng)業(yè)作物中對番茄的采摘。由于果實位置及成熟度不同，所以我們將機械手抓取位置設(shè)置為根莖處，可極大程度避免對果實的損壞。 圖2-1 多功能農(nóng)業(yè)機械手原理圖 多功能農(nóng)業(yè)機械手手爪與機械手的整個裝置是一體的,一個機械手系統(tǒng)只有一個手型,這種機械手只能抓取范圍很小的一類東西。特別是對于現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品小批量、多品種的發(fā)展趨勢,以往的這種機械手暴露出很多弊端。當(dāng)作物變化時,企業(yè)不得不花費大量的資金來買新的機械手。買來的機械手可能用不了多久隨著作物品種的更換,這些機械手就被廢棄了,造成企業(yè)資金的嚴(yán)重浪費。 針對以往機械手適應(yīng)性不強的弊端,為使其靈活適應(yīng)不同的工作要求,在設(shè)計機械手的手部時,保證手的活動部位的活動原理不變,而手的根部和手指之間采用可拆卸的螺栓連接,也就是手爪部設(shè)計成大小、形狀、材料不同的產(chǎn)品,分系列生產(chǎn),以靈活適應(yīng)工作要求的變化,實現(xiàn)一個機械手多用的目的。遇到特殊情況,可以自己設(shè)計爪部,并安裝到機械手的根部。在農(nóng)業(yè)收割中,當(dāng)需要用機械手抓取的農(nóng)作物表面質(zhì)量要求較高、不能損害時,可以把機械手手部面積設(shè)計得較大些,增加作物的受力面積,在保證受力不變的情況下減小壓強,這樣,可使作物在夾緊過程中被抓物體的受力從開始到加緊有一個緩慢的過程,從而保護被抓物體的表面。 本論文主要研究內(nèi)容是運用三維軟件對多功能農(nóng)業(yè)械手進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解多功能農(nóng)業(yè)械手的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。其研究內(nèi)容包括： （1）各部分功能分析與方案設(shè)計； （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型； （3）傳動部分設(shè)計與計算； （4）各個結(jié)構(gòu)部件的可靠性； （5）能夠?qū)崿F(xiàn)的功能； 三、研究方法和手段 1、調(diào)查研究設(shè)計內(nèi)容，進行理論分析。 2、通過查詢圖書資料以及相關(guān)文獻、文檔，了解的方案。 3、與指導(dǎo)老師及同學(xué)共同分析和探討所要設(shè)計的內(nèi)容含義等。 4、理論結(jié)合實際，對設(shè)計方案進行整體分析研究，得出結(jié)論。 5、繪制裝配圖與主要零件圖。 6、寫出畢業(yè)論文，仔細檢查修改。 7、指導(dǎo)老師檢查，錯誤的修改直到完成設(shè)計。 四、文獻綜述（在對選題涉及的研究領(lǐng)域的文獻進行廣泛閱讀或調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)等內(nèi)容進行綜述，并提出自己的見解和研究思路。不少于700字） 近年來,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著規(guī)?；?、多樣化、精確化方向發(fā)展,農(nóng)業(yè)勞動力的成本迅速上升,勞動力不足的現(xiàn)象日趨明顯,多功能農(nóng)業(yè)機械手技術(shù)越來越受到關(guān)注但是,由于采摘對象的復(fù)雜性和工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化, 目前國內(nèi)的采摘自動化程度仍然很低,尤其是采摘機械手的關(guān)鍵部位--機械手,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣等因素,造成工作效率低、生產(chǎn)成本較高,故不能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到普遍的適用.所以對采摘機械手的設(shè)計及控制研究對于今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有深遠意義。在日本、美國等發(fā)達國家,農(nóng)業(yè)人口較少。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向規(guī)模化、多樣化、精確化的方向邁進,勞動力不足的現(xiàn)象越來越明顯。許多作業(yè)項目如蔬菜、水果的挑選與采摘,蔬菜的嫁接等都是勞動力密集型的工作,再加上時令的要求,勞動力缺乏的問題很難解決。正是基于這種情況,這些發(fā)達國家大力進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械手的研究,并取得了很好的成果。 國內(nèi)在多功能農(nóng)業(yè)機械手方面的研究始于20世紀(jì)90年代中期,相對于發(fā)達國家起步較晚,但是發(fā)展很快,很多院校、研究所都在進行多功能農(nóng)業(yè)機械手和智能農(nóng)業(yè)機械相關(guān)的研究。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在我國開展了自動化嫁接技術(shù)的研究工作,先后成功開發(fā)了自動插接法、自動旋切貼合法嫁接技術(shù),填補了我國自動化嫁接技術(shù)的空白,形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化嫁接技術(shù)。上海交通大學(xué)機械手研究所的曹其新等人進行了用于精確農(nóng)業(yè)的智能農(nóng)業(yè)機械的研究工作,已經(jīng)完成了智能化聯(lián)合收割機、蔬菜工廠化育苗播種流水線樣機的研制,正在進行草莓挑選機械手、黃瓜采摘機械手的研究。浙江大學(xué)應(yīng)義斌教授研究的水果自動分級機械手系統(tǒng)得到國家"863"計劃的支持。吉林大學(xué)王榮本、于海業(yè)在90年代中期開始進行農(nóng)用自動引導(dǎo)行走車的研究。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)姬長英、沈明霞等人,浙江工業(yè)大學(xué)青芳、張立斌等人,在進行多功能農(nóng)業(yè)機械手的視覺研究。江蘇大學(xué)紀(jì)良文、吳春篤進行了噴藥機械手的研究,他們采用超聲測距作為噴藥機械手的輔助視覺系統(tǒng)"還有吉林工業(yè)大學(xué)與吉林農(nóng)業(yè)研究所研制的鋤草機械手",中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊麗博士研制的組培苗分割移植機械手系統(tǒng),江蘇大學(xué)的陳樹人、尹建軍等在對西紅柿的視覺研究亦取得很大的成果,還有周云山和李強等人研究的蘑菇來摘機械手也處于是國內(nèi)領(lǐng)先水平,西北農(nóng)林科技大學(xué)對蘋果采摘機械手手臂控制進行了研究,東北林業(yè)大學(xué)的陸懷民研制了林木球果采摘機械手。 雖然在許多的農(nóng)業(yè)作業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了機械化，但仍有許多危險的、勞動強度大的和單調(diào)乏味的工作不適合人去做，需要一定的與人一樣的智能去完成，要使農(nóng)業(yè)持續(xù)下去，農(nóng)村勞動力的匱乏勢必導(dǎo)致勞動力成本的提高，急需大量的農(nóng)業(yè)機械或者自動機械參與到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化，也提高在生產(chǎn)加工速度，綜上所述，可以看出，機械手的發(fā)展前景非常廣闊，但其發(fā)展需要我們進一步推動，來提高現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率，簡化人工操作、降低運營成本、提高經(jīng)濟效益。 研究思路 五、參考文獻目錄（作者、書名或設(shè)計（論文）題目、出版社或刊號、出版年月或出版期號） [1] 方傳青.尹麗娟.仿真設(shè)計(ADAMS)在農(nóng)業(yè)機械手設(shè)計中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2008(02):20-22. [2] 鄭岳智.崔志鵬.采摘機械手在農(nóng)業(yè)方面研究分析[J]. 現(xiàn)代園藝, 2016, 000(002):207. [3] 姚金.一種農(nóng)業(yè)摘果機械手: CN208047328U[P]. 2018. [4] 黃浩乾.采摘機械手的設(shè)計及其控制研究[D]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué). [5] 陳樹人.戈志勇.王新忠.基于MATLAB的番茄采摘機械手運動學(xué)仿真研究[C]// 中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會學(xué)術(shù)年會.2006. [6] 黎波.辜松.初麒.等.葉菜椰糠培育種苗移植機械手設(shè)計與試驗簡[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.2017. [7] 姬偉.程風(fēng)儀.趙德安.等.基于改進人工勢場的蘋果采摘機械手機械手避障方法[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報, 2013, 44(011):253-259. [8] 張望岐.機械手花生谷物播種機:, CN2144914Y[P]. 1993. [9] 周小燕.農(nóng)業(yè)機械手無碰運動規(guī)劃技術(shù)的研究[D]. 浙江工業(yè)大學(xué), 2009. [10] 趙東輝.農(nóng)業(yè)機械手的設(shè)計與分析[J]. 農(nóng)機化研究, 2010, 32(010):75-77,82. [11] 釧相艷.一種農(nóng)業(yè)機械手:. [12] 王玉榮.劉云泉, 潘榮晴.農(nóng)業(yè)果蔬采摘機械手機械手設(shè)計[J].電視技術(shù). 2019. 043(015):73-75. [13] 龔智強.楊沖.周智文. 一種多功能果蔬采摘機械手: CN206686628U[P]. 2017. [14] 郭甜甜. 一種具有控制器的農(nóng)業(yè)澆注機械手臂:, CN107309417A[P]. 2017. [15] 劉凡.楊光友.楊康.農(nóng)業(yè)采摘機械手柔性機械手研究[J]. 中國農(nóng)機化學(xué)報, 2019, 040(003):173-178. [16] 謝黎.基于3D的椰子采摘機械手設(shè)計[J]. 數(shù)碼設(shè)計（上）, 2018, 000(009):111. [17] 常新.采摘機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J]. 科技尚品, 2016(4). [18] 李永強.黃瓜采摘機械手的定位與采摘研究[D]. 吉林大學(xué). 六、工作進度安排（時間、內(nèi)容、步驟） 2021.9.15－2021.9.28?選題，查閱資料，擬定大綱，填寫開題報告 2021.9.27－2021.10.10撰寫論文初稿并以班級為單位上交學(xué)院 2021.10.11－2021.10.22在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下修改論文 2021.10.22－2021.10.28繼續(xù)修改論文，并定稿打印，送交論文，等待答辯 七、預(yù)期成果 1、完成三維軟件建模； 2、 完成二維圖紙； 3、 完成的工程圖繪制； 4、完成運動模擬； （以上內(nèi)容在教師指導(dǎo)下由學(xué)生填寫）　學(xué)生簽名：　　 年　　月　　日 八、指導(dǎo)教師審核意見： 　　　　 　　 　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師簽名： 年　　月　　日 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 九、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見： 　　　　　　　 領(lǐng)導(dǎo)小組簽名： 年　　月　　日 說明：本表由學(xué)生填寫，指導(dǎo)教師和學(xué)院簽署意見，一式三份，分別存于教務(wù)處、學(xué)院、學(xué)生個人檔案。