番茄采摘機器人機械結構設計

,番茄采摘機器人機械結構設計,答辯人：,學 號：,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計,四,番茄采摘機器人機械結構設計,五,三維模型效果圖,六,結論,*,東北電力大學,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,，因此我們需要設計一個代替人工作業(yè)的機器人,*,番茄采摘機器人機械機構設計,二、本課題的主要研究內(nèi)容,番茄采摘機器人總體方案設計及主要結構參數(shù)的確定：小車的設計，支撐柱設計，基座設計，大臂設計，小臂設計，旋轉臂設計，上下擺臂設計，末端執(zhí)行器設計，截斷機構設計；,傳動機構的設計：采用行星齒輪減速器用來傳動,按照主要承受載荷的要求，對于關鍵易損零件，進行強度校核；,對采摘機器人進行三維建模。,*,番茄采摘機器人機械機構設計,三、,番茄采摘機器人手腕的,方案設計,(a),旋轉式手腕,(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：,單自由度手腕機構設計。結構簡單，只是轉動副傳動，提供,的,運動太單一，無法完成復雜的動作要求。,方案二：,雙自由度手腕機構設計。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構要大,。,方案三：,三自由度手腕機構設計。它的工作的范圍廣，能夠完成各種,復雜的動作,*,番茄采摘機器人機械機構設計,三、,番茄采摘機器人機械臂的,方案設計,方案一：,直角坐標手臂,設計簡單,，,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,。,該結構無法摘取數(shù)量密度較大的番茄。,方案二：,圓柱坐標手臂，這種,機構,設計簡單，定位精度高，工作時繞,Z,軸旋轉和,X,滑動，,這種設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。這種機構它是由多種自由度構成的，當然機械機構的剛度也很高。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：,多關節(jié)機械手臂。多關節(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),多關節(jié)手臂,*,番茄采摘機器人機械機構設計,三、,番茄采摘機器人末端執(zhí)行器的,方案設計,末端執(zhí)行器設計,方案一：,旋轉手指的打開和關閉基于手指根部的旋轉運動。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,型。此種設計的機構外觀上設計簡單實用,。,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，中心位置不轉向，手指擰緊誤差也不會太大，但這些結構類型的弱點是其結構復雜，體積龐大，加工精度要求高。,*,番茄采摘機器人機械機構設計,三、,機器人基座和傳動機構的,方案設計,(a),基座,(b),基座傳動機構,(c),手臂傳動機構,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。,*,番茄采摘機器人機械機構設計,三、,采摘機器人方案選定,機器人方案選定,01,02,03,手臂選用多關節(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,型,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、,采摘機器人小車,結構設計,小車設計效果圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、采摘機器人基座設計,基座設計效果圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、采摘機器人手臂設計,手臂設計效果圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、采摘機器人手腕結構設計,手腕設計效果圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,末端執(zhí)行器設計效果圖,四、采摘機器人末端執(zhí)行器設計,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、采摘機器人截斷機構設計,截斷機構設計效果圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、采摘機器人傳動機構設計,行星輪系減速器設計,*,番茄采摘機器人機械機構設計,四、,采摘機器人手腕和末端執(zhí)行器裝配設計,手腕與末端執(zhí)行器裝配圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,五、三維模型,爆炸圖,*,番茄采摘機器人機械機構設計,五、整機三維模型,*,番茄采摘機器人機械機構設計,完成了番茄采摘機器人的總體方案及整機的結構設計，小車的設計，支撐柱設計，基座設計，大臂設計，小臂設計，旋轉臂設計，上下擺臂設計，末端執(zhí)行器設計，截斷機構設計。,完成,CAD,繪圖。,對關鍵零部件進行了強度校核。,應用,catia,軟件對整體結構進行了三維建模。,六、結 論,*,東北電力大學,感謝各位老師提出寶貴意見,！,