【機(jī)械手】-蘋果采摘簡易機(jī)械手

---宋停云與您共享------宋停云與您共享---蘋果采摘簡易機(jī)械手設(shè)計(jì)說明書一、引言近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的調(diào)整，林果生產(chǎn)已經(jīng)成為很多地區(qū)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和農(nóng)夫增收的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，果園規(guī)?；M(jìn)展和規(guī)范化管理的要求日益提高，從而果園機(jī)械化日益重要。果園收獲機(jī)械的進(jìn)展，可以減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省勞動成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。由于我國果園作業(yè)機(jī)械爭辯我國是世界第一大水果生產(chǎn)國，也是世界第一大水果消費(fèi)國。水果種植業(yè)的快速進(jìn)展提升了果園機(jī)械的市場需求。采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)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(qiáng)，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且簡潔造成果實(shí)的損傷，假如人手不夠不能準(zhǔn)時采摘還會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的損失。使用采摘機(jī)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(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，因此提高采摘作業(yè)機(jī)械化程度有重要的意義。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)，大面積的種植果樹，農(nóng)夫伴侶的農(nóng)產(chǎn)品獲得豐收，果實(shí)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(jìn)行出售，為解決高空采摘蘋果難，故設(shè)計(jì)此蘋果采摘簡易機(jī)械手來解決此問題。二．項(xiàng)目設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）果蔬收獲機(jī)器人作業(yè)環(huán)境和工作對象的特殊性工業(yè)領(lǐng)域是機(jī)器人技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域.由于在工業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)器人的工作位置和障礙往往都能夠事先預(yù)知,因此機(jī)器人的性能能得到很好的體現(xiàn)。和工業(yè)機(jī)器人相---宋停云與您共享------宋停云與您共享---比,果蔬收獲機(jī)器人有很多獨(dú)特的特點(diǎn),主要表現(xiàn)在:(1)作業(yè)環(huán)境的非結(jié)構(gòu)性 收獲機(jī)器人的工作環(huán)境往往是非結(jié)構(gòu)性的、未知的和不確定的.例如,機(jī)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(zhuǎn)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(jī)器人必需具有智能化的傳感規(guī)劃和把握力氣,要有很強(qiáng)的自適應(yīng)力氣。(2)作業(yè)對象的個體差異和隨機(jī)分布性 果蔬收獲機(jī)器人的首要任務(wù)是識別和定位水果,而果實(shí)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(shí)總是隨機(jī)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(fēng)可能導(dǎo)致果實(shí)搖動而不斷轉(zhuǎn)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(jī)器人檢測和接近果實(shí)變得特殊困難。(3),收獲時很簡潔患病機(jī)械損傷,因此必需當(dāng)心處理.(4)收獲機(jī)器人成本方面的特殊性 農(nóng)業(yè)機(jī)器人要想成功地應(yīng)用,其成本必需低于同樣結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人,由于農(nóng)業(yè)的利潤往往很小,設(shè)備也只能季節(jié)性地使用此外,農(nóng)夫一般不具備太多的專業(yè)學(xué)問.因此,收獲機(jī)器人必需結(jié)構(gòu)簡潔操作性好牢靠性高,并且價格合理。采摘機(jī)器人的制造成本高、應(yīng)用推廣難果蔬采摘機(jī)器人的采摘對象具有多樣性,工作時間具有季節(jié)性,設(shè)備利用率低,操作對象大部分為農(nóng)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(jī)器人的使用和維護(hù)都需要相當(dāng)高的技術(shù)水平和費(fèi)用。只有當(dāng)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(jī)器人市場化的瓶頸問題。解決對策每一個事物的進(jìn)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(jī)器人進(jìn)展的因素,可以從以下幾個方面加強(qiáng)探究與爭辯:(1),可以使全部成熟果實(shí)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(shù)、視覺傳感器技術(shù)、圖像獵取和處理等方面進(jìn)行更深化的爭辯。(2)可以爭辯適合采摘機(jī)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(jié)構(gòu)化和簡潔性,便于采摘機(jī)器人的視覺定位和移動。(3)機(jī)械結(jié)構(gòu)直接打算機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)敏性、平穩(wěn)性和把握的簡潔性。采摘機(jī)器人結(jié)構(gòu)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(shí)的損傷率。(4)提高圖像處理速度,優(yōu)化軟件算法,縮短機(jī)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(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)有構(gòu)思階段，實(shí)際模型的建立，對實(shí)際模型數(shù)據(jù)的測量，按相應(yīng)比例縮小并計(jì)算各構(gòu)件的尺寸和角度。構(gòu)思階段：仿照實(shí)際生活中人手采摘蘋果的運(yùn)動原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)測量：由于此機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)初期，無精確?????數(shù)據(jù)，故本人用鐵85--95度之間（如下圖）↓ ↓三．項(xiàng)目設(shè)計(jì)的步驟1·設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)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(jìn)行采摘，既便利又平安。2·設(shè)計(jì)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(zhuǎn)放樣等主要建模功能。3·設(shè)計(jì)要求構(gòu)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(zhǔn)面，按引導(dǎo)線切除10mm，在確定小圓d=6mm，按大圓環(huán)的引導(dǎo)線掃描10mm。上圖右側(cè)與圓環(huán)基準(zhǔn)線相交且與左側(cè)切除掃描部分關(guān)于直徑對稱的孔上圖右側(cè)與圓環(huán)基準(zhǔn)線相交且與左側(cè)切除掃描部分關(guān)于直徑對稱的孔d=4mm.2.如下圖所示為圓環(huán)機(jī)械爪↑ ↑a.此桿長為95mm b.圓內(nèi)接三角形，圓d=90mm說明：在畫上圖a12mm畫一圓，給定一路徑進(jìn)行掃描。在a桿下面，確定兩基準(zhǔn)面，以底部向上12mm,b90mm畫圓，并作內(nèi)切三角形。3.連接桿400mm95mm350mm.當(dāng)以下兩連接桿成一條直線時，為防止卡死，兩連接桿的實(shí)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(zhuǎn)動桿在主桿距離低端約100mm處，連接一構(gòu)件，與主桿連接處倒圓角。5.機(jī)構(gòu)整體分析省力，易操作。將原動力加于機(jī)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(dāng)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(jī)械爪始終是張開的。高空作業(yè)，無需重復(fù)。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(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)總結(jié)Pore這個軟件來設(shè)計(jì)產(chǎn)品的有用性，它的功能格外強(qiáng)大，在今后的學(xué)習(xí)中我們還要連續(xù)并不斷深化的學(xué)習(xí)這個軟件。雖然在畫圖的過程中我本人運(yùn)用軟件不嫻熟和不會的，也有需要同學(xué)幫忙，但我真正的理解了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的真正意義。4.果蔬收獲是一個季節(jié)性強(qiáng)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(jī)器人進(jìn)行果蔬的自動化收獲變得越來越迫切。但由于收獲機(jī)器人的工作環(huán)境往往是非結(jié)構(gòu)性的、未知的和不確定的,因此給機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用帶來了很大的困難。要成功地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化收獲,必需要在機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)、果實(shí)的自動化識別和定位、機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃和把握技術(shù)等方面進(jìn)行深化的爭辯。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---搬運(yùn)機(jī)械手技術(shù)協(xié)議一、用途：本設(shè)備為動平衡機(jī)上車輪搬運(yùn)設(shè)備，動作過程為：接到動作命令后，兩臺機(jī)械手下降、抓取車輪、機(jī)械手上升；兩臺機(jī)械手平移到下一個位置、機(jī)械手下降、放開車輪；機(jī)械手上升；兩臺機(jī)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(shù)參數(shù)30秒。。0.1mm機(jī)械手通過更換夾緊聯(lián)桿臂，可完成303336吋車輪的搬運(yùn)工作。不同規(guī)格的夾緊聯(lián)桿臂作為隨機(jī)附件。三、系統(tǒng)組成及介紹1．機(jī)械手，接受四連桿機(jī)構(gòu)，由氣缸驅(qū)動，完成工件的抓放。2．升降機(jī)構(gòu)，接受雙氣缸驅(qū)動方式，完成工件的升降動作。3．平移機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)驅(qū)動，完成兩個機(jī)械手的水平移動，導(dǎo)向部分接受高精度滾動導(dǎo)軌副，并由光柵測量位置，實(shí)現(xiàn)精確定位。4．龍門架，用于支撐整個運(yùn)動機(jī)構(gòu)。5．把握系統(tǒng)，接受西門子S7-300系統(tǒng)，對整個機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動作和位置把握，并與生產(chǎn)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(chǎn)品名稱型號規(guī)格單位數(shù)量生產(chǎn)廠家1 把握器S7-300/3152DP套1西門子2 滾動導(dǎo)軌付套1進(jìn)口3 伺服電機(jī)臺1進(jìn)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(diào)試11023六、設(shè)備驗(yàn)收：12、預(yù)驗(yàn)收2．1產(chǎn)品發(fā)貨以前，供方應(yīng)提前通知需方抵達(dá)供方進(jìn)行驗(yàn)收；2．3檢驗(yàn)合格后，供方方可進(jìn)行發(fā)運(yùn)；2．4現(xiàn)場安裝調(diào)試完成后，雙方驗(yàn)收確認(rèn)全部設(shè)備功能符合合同---宋停云與您共享------宋停云與您共享---技術(shù)規(guī)格要求后，向需方移交全部技術(shù)資料及全部軟件簽署最終驗(yàn)收報告一式二份。七、設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)1．計(jì)量單位接受國際單位（SI）標(biāo)準(zhǔn)。GB7947-87GB50254—96～GB50259—96《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ65-83《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》八、雙方責(zé)任：需方責(zé)任：1．在安裝調(diào)試過程中需方派人協(xié)調(diào)；2．負(fù)責(zé)按供方的圖紙完成土建施工；供方責(zé)任：1．供方現(xiàn)場人員必需遵守需方的各項(xiàng)現(xiàn)場管理制度；2．按協(xié)議要求按期設(shè)計(jì)，制造，安裝，調(diào)試設(shè)備；3．自設(shè)備驗(yàn)收之日起供應(yīng)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(shù)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(chǎn)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(xì)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(diào)試資料1以上資料供應(yīng)相應(yīng)的電子文檔。十、人員培訓(xùn)12、培訓(xùn)內(nèi)容:設(shè)備的操作、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及參數(shù)轉(zhuǎn)變等，程度為使其能達(dá)到1操作，能進(jìn)行日常維護(hù)和簡潔的故障診斷及修理。3十一、質(zhì)量包修期包修期限，從驗(yàn)收合格之日起三年內(nèi)．竣工驗(yàn)收半年內(nèi)設(shè)備不能正常使用三次修理仍不能滿足使用要求的，應(yīng)予以更換新設(shè)備。十二、其它1、制造的設(shè)備油漆顏色由需方指定，供方完成。---宋停云