串番茄采摘机器人结构设计与路径规划
发布时间：2020-12-27 04:41
串番茄是一种新上市的番茄种类,成串收获,深受广大消费者的喜爱,其种植面积也在不断增加。运用农业机器人可以提高农业的工作效率和生产力,降低工人的劳动强度和作业成本,还能使工人劳动舒适性得到很大的改善。目前,还未发现针对串番茄采摘机器人的研究,本文以温室大棚里的串番茄采摘机器人为研究对象。对串番茄采摘机器人结构进行了设计和分析,开发出了一款用于采摘串番茄的末端执行器,最后对机械臂采摘时的避碍路径进行了规划。主要研究内容如下:(1)深入了解了农业采摘机器人国内外研究现状,同时还借鉴工业机器人结构类型,结合串番茄的采摘环境,设计了一款六自由度关节型的串番茄采摘机器人,并且使用SolidWorks软件完成了三维模型的建立。此外,使用ANSYS Workbench软件对串番茄采摘机器人关键部件进行了有限元分析,仿真结果表明,其强度、刚度和动态性能良好。(2)设计出了一款用于串番茄采摘的末端执行器,对夹持的力封闭性和夹指的可靠性进行了分析,同时对旋切式和剪切式两种切割方式进行了对比,结果表明剪切式的切割方式更适合于串番茄的采摘作业。同时也制作了物理样机,并对夹指进行了负重干扰性能的夹持实验,在动态负...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本番茄采摘机器人
硕士学位论文3统和传感装置来完成采摘任务，利用模糊算法来控制四手指接近目标果实，最后采用气动剪切的方式摘取果实。图1.1日本番茄采摘机器人图1.2日本黄瓜采摘机器人图1.3荷兰黄瓜采摘机器人日本学者Kanae等[11]研制了一款4自由度的樱桃采摘机器人，该机器人使用视觉系统对空间樱桃位姿和障碍物的信息进行识别，再运动机械臂使末端避开障碍物到达目标位姿，最后实现樱桃的采摘任务。荷兰学者研制出一款甜椒采摘机器人[12]，该机器人有9个自由度主要用于温室大棚里，由于机器人所占据体积较大，在工作时必须有较大的运动空间。1.3.2国内农业采摘机器人研究我国对农业采摘机器人的研究较晚，主要对苹果、蘑菇、草莓、黄瓜、番茄采摘机器人进行研究，在科学院所的努力下，农业采摘机器人取得了很大的突破，然而与西方发达国家相比还存在一定的差距。陆怀民等[13]为了解决林木球果采摘难的问题，设计出了一款5自由度的林木球果采摘机器人，如图1.4所示，该机器利用行走机构使机器人移动至采摘位置，利用控制系统使机械手到达果实的位置处来完成机器人的采摘任务。经过多次实验可知，该机器人对果树的损伤也比较低，且净采率高，每天能够采摘500kg，
硕士学位论文3统和传感装置来完成采摘任务，利用模糊算法来控制四手指接近目标果实，最后采用气动剪切的方式摘取果实。图1.1日本番茄采摘机器人图1.2日本黄瓜采摘机器人图1.3荷兰黄瓜采摘机器人日本学者Kanae等[11]研制了一款4自由度的樱桃采摘机器人，该机器人使用视觉系统对空间樱桃位姿和障碍物的信息进行识别，再运动机械臂使末端避开障碍物到达目标位姿，最后实现樱桃的采摘任务。荷兰学者研制出一款甜椒采摘机器人[12]，该机器人有9个自由度主要用于温室大棚里，由于机器人所占据体积较大，在工作时必须有较大的运动空间。1.3.2国内农业采摘机器人研究我国对农业采摘机器人的研究较晚，主要对苹果、蘑菇、草莓、黄瓜、番茄采摘机器人进行研究，在科学院所的努力下，农业采摘机器人取得了很大的突破，然而与西方发达国家相比还存在一定的差距。陆怀民等[13]为了解决林木球果采摘难的问题，设计出了一款5自由度的林木球果采摘机器人，如图1.4所示，该机器利用行走机构使机器人移动至采摘位置，利用控制系统使机械手到达果实的位置处来完成机器人的采摘任务。经过多次实验可知，该机器人对果树的损伤也比较低，且净采率高，每天能够采摘500kg，
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下中国与中亚五国蔬菜出口贸易潜力研究[J]. 任慧. 北方园艺. 2020(05)
[2]串番茄早春大棚栽培品比试验[J]. 陈义重,吴小雄,许聪蕾,潘翔翔. 蔬菜. 2019(09)
[3]一种多关节机械臂运动过程中的碰撞检测方法[J]. 王新达,韩宝玲,陈禹含,郑凯林. 科学技术与工程. 2019(14)
[4]温室甜椒采摘机器人[J]. 丁小明. 农业工程技术. 2019(01)
[5]机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法[J]. 张驰,尚伟伟,丛爽,刘宜. 机械工程学报. 2018(19)
[6]夹剪一体的荔枝采摘末端执行器设计与性能试验[J]. 陈燕,蒋志林,李嘉威,王佳盛,刘威威,邹湘军. 农业机械学报. 2018(01)
[7]基于改进势场蚁群算法的机器人路径规划[J]. 王晓燕,杨乐,张宇,孟帅. 控制与决策. 2018(10)
[8]六自由度机器人逐加步长路径规划算法研究[J]. 章有啟,翟华. 锻压装备与制造技术. 2016(04)
[9]番茄采摘机器人系统设计与试验[J]. 王晓楠,伍萍辉,冯青春,王国华. 农机化研究. 2016(04)
[10]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
博士论文
[1]番茄采摘机器人关键技术研究[D]. 王丽丽.北京工业大学 2017
[2]智能移动式水果采摘机器人系统的研究[D]. 顾宝兴.南京农业大学 2012
硕士论文
[1]基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法的研究与应用[D]. 唐源皓.西南交通大学 2018
[2]6R工业机器人连续路径平滑轨迹规划及时间最优化研究[D]. 赵莉.兰州理工大学 2018
[3]基于六自由度关节式机器人的汽车大型覆盖件搬运轨迹规划研究[D]. 章有啟.合肥工业大学 2016
[4]六自由度机器人本体设计及轨迹规划与虚拟仿真[D]. 王杰.合肥工业大学 2015
[5]基于六自由度机械臂的避障路径规划研究[D]. 程国秀.东北大学 2012
[6]苹果采摘机器人机械手结构设计与分析[D]. 杨文亮.江苏大学 2009
本文编号：2941120
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本番茄采摘机器人
硕士学位论文3统和传感装置来完成采摘任务，利用模糊算法来控制四手指接近目标果实，最后采用气动剪切的方式摘取果实。图1.1日本番茄采摘机器人图1.2日本黄瓜采摘机器人图1.3荷兰黄瓜采摘机器人日本学者Kanae等[11]研制了一款4自由度的樱桃采摘机器人，该机器人使用视觉系统对空间樱桃位姿和障碍物的信息进行识别，再运动机械臂使末端避开障碍物到达目标位姿，最后实现樱桃的采摘任务。荷兰学者研制出一款甜椒采摘机器人[12]，该机器人有9个自由度主要用于温室大棚里，由于机器人所占据体积较大，在工作时必须有较大的运动空间。1.3.2国内农业采摘机器人研究我国对农业采摘机器人的研究较晚，主要对苹果、蘑菇、草莓、黄瓜、番茄采摘机器人进行研究，在科学院所的努力下，农业采摘机器人取得了很大的突破，然而与西方发达国家相比还存在一定的差距。陆怀民等[13]为了解决林木球果采摘难的问题，设计出了一款5自由度的林木球果采摘机器人，如图1.4所示，该机器利用行走机构使机器人移动至采摘位置，利用控制系统使机械手到达果实的位置处来完成机器人的采摘任务。经过多次实验可知，该机器人对果树的损伤也比较低，且净采率高，每天能够采摘500kg，
硕士学位论文3统和传感装置来完成采摘任务，利用模糊算法来控制四手指接近目标果实，最后采用气动剪切的方式摘取果实。图1.1日本番茄采摘机器人图1.2日本黄瓜采摘机器人图1.3荷兰黄瓜采摘机器人日本学者Kanae等[11]研制了一款4自由度的樱桃采摘机器人，该机器人使用视觉系统对空间樱桃位姿和障碍物的信息进行识别，再运动机械臂使末端避开障碍物到达目标位姿，最后实现樱桃的采摘任务。荷兰学者研制出一款甜椒采摘机器人[12]，该机器人有9个自由度主要用于温室大棚里，由于机器人所占据体积较大，在工作时必须有较大的运动空间。1.3.2国内农业采摘机器人研究我国对农业采摘机器人的研究较晚，主要对苹果、蘑菇、草莓、黄瓜、番茄采摘机器人进行研究，在科学院所的努力下，农业采摘机器人取得了很大的突破，然而与西方发达国家相比还存在一定的差距。陆怀民等[13]为了解决林木球果采摘难的问题，设计出了一款5自由度的林木球果采摘机器人，如图1.4所示，该机器利用行走机构使机器人移动至采摘位置，利用控制系统使机械手到达果实的位置处来完成机器人的采摘任务。经过多次实验可知，该机器人对果树的损伤也比较低，且净采率高，每天能够采摘500kg，
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下中国与中亚五国蔬菜出口贸易潜力研究[J]. 任慧. 北方园艺. 2020(05)
[2]串番茄早春大棚栽培品比试验[J]. 陈义重,吴小雄,许聪蕾,潘翔翔. 蔬菜. 2019(09)
[3]一种多关节机械臂运动过程中的碰撞检测方法[J]. 王新达,韩宝玲,陈禹含,郑凯林. 科学技术与工程. 2019(14)
[4]温室甜椒采摘机器人[J]. 丁小明. 农业工程技术. 2019(01)
[5]机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法[J]. 张驰,尚伟伟,丛爽,刘宜. 机械工程学报. 2018(19)
[6]夹剪一体的荔枝采摘末端执行器设计与性能试验[J]. 陈燕,蒋志林,李嘉威,王佳盛,刘威威,邹湘军. 农业机械学报. 2018(01)
[7]基于改进势场蚁群算法的机器人路径规划[J]. 王晓燕,杨乐,张宇,孟帅. 控制与决策. 2018(10)
[8]六自由度机器人逐加步长路径规划算法研究[J]. 章有啟,翟华. 锻压装备与制造技术. 2016(04)
[9]番茄采摘机器人系统设计与试验[J]. 王晓楠,伍萍辉,冯青春,王国华. 农机化研究. 2016(04)
[10]新型苹果采摘机器人的设计与试验[J]. 伍锡如,黄国明,刘金霞,徐波. 科学技术与工程. 2016(09)
博士论文
[1]番茄采摘机器人关键技术研究[D]. 王丽丽.北京工业大学 2017
[2]智能移动式水果采摘机器人系统的研究[D]. 顾宝兴.南京农业大学 2012
硕士论文
[1]基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法的研究与应用[D]. 唐源皓.西南交通大学 2018
[2]6R工业机器人连续路径平滑轨迹规划及时间最优化研究[D]. 赵莉.兰州理工大学 2018
[3]基于六自由度关节式机器人的汽车大型覆盖件搬运轨迹规划研究[D]. 章有啟.合肥工业大学 2016
[4]六自由度机器人本体设计及轨迹规划与虚拟仿真[D]. 王杰.合肥工业大学 2015
[5]基于六自由度机械臂的避障路径规划研究[D]. 程国秀.东北大学 2012
[6]苹果采摘机器人机械手结构设计与分析[D]. 杨文亮.江苏大学 2009
本文编号：2941120
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