524 棉桃收获机——采摘装置的设计(SW建模)
草莓采摘机毕业设计说明书
草莓采摘机毕业设计说明书(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--毕业设计说明书题目：草莓采摘机设计专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：完成日期：目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3). 引言 (3). 草莓采摘机国内外研究现状 (3)国外研究现状 (3)国内研究现状 (4). 研究的目标和内容 (5)研究目标 (5)采摘机采摘原理简介 (5)第二章草莓采摘机总体方案设计 (7). 草莓采摘机结构设计及其计算 (7). 草莓采摘机设计及其材料选择 (8)第三章采摘装置的设计 (9). 采摘挡板的设计 (9). 弹簧的设计 (9). 滚轮的设计 (11)第四章电动机的选择 (12). 传动比的分配 (13)第五章 V带传动的设计 (15). V带参数计算 (15)第六章齿轮的设计 (17). 齿轮相关参数初步确定 (17). 按齿面接触强度设计 (17). 按齿根弯曲疲劳强度设计 (19). 几何尺寸的计算 (20)第七章轴的设计 (22). 轴的材料 (22). 轴的参数设计 (22). 轴承的强度校核 (27)第八章传送装置的设计 (29). 传送带的宽度设计 (29). 传送带的选型 (29). 滚筒的选择 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)草莓采摘机设计摘要：现在国内的农业采摘虽然对于大部分水果都有专业的采摘设备，但是对于草莓采摘还是一大难点，所设计的采摘设备针对特殊地形和栽种方式还有保持果实的完整度都有一定的难度。
本设计对现阶段我国草莓种植环境进行相关了解，再结合实际采摘情况，针对草莓采摘需要注意的一些细节进行分析，设计出合理的采摘机构，实现对草莓的大批量采摘。
所设计的草莓采摘机以人力推动或机器牵引，通过拖拽，实现了草莓采摘机的行驶功能。
针对不同草莓田垄形状，采摘装置加入了收紧滚轮的结构，以便适应多变的地形。
棉桃收获与棉秆还田联合作业机采摘输送系统设计大学论文
机械电气工程学院本科毕业设计说明书题目：棉桃收获与棉秆还田联合作业机采摘输送系统设计研究院（系）：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期：摘要新疆地区是中国最重要的棉花生产基地，据统计，2013年新疆棉花总产量为340万吨，已超过全国棉产量的50%，居全国第一。
但是，由于新疆光热资源不稳定及棉花个体特性差异，部分棉桃不吐絮，据调查，棉花收获后，平均每株棉花上留有棉桃0.8个，若将其全部收获，经济效益十分可观。
但是，随着棉花种植面积的不断增加，劳动力严重不足，霜后的棉桃大多放弃不收，损失很大。
如果我们利用棉桃收获机械将半开或未开的棉桃采摘下来，就可以节约劳动力、降低成本从而减少大部分的经济损失。
目前，国外并没有专门的棉桃收获机械，而我国对于棉桃收获机的研究还不够成熟，所以还没有大量投入生产的棉桃收获机。
因此，研制出一种工作可靠、采净率高、效率高的棉桃收获机对于提高新疆棉花的产量具有重大的意义和作用。
本设计通过分析计算确定了采摘滚筒的直径和滚筒一周安装弹齿的排数，还对弹齿的尺寸和外形进行了设计，最后采用刮板式输送带进行输送。
结构合理而紧凑，通过有效模仿人工采摘的动作，能快速高效的采摘棉桃，因此极大的提高了工作效率，降低了工作强度。
关键词：棉桃收获；采摘装置；输送AbstractXinjiang is the most important production base for cotton in China, according to statistics, Xinjiang's cotton production was 3.4 million tons,more than 50% of the national cotton production and ranking first in the country in 2013. However, due to the instability in the light and heat resources in Xinjiang and the differentces of cotton individual characteristics,some of the cotton bolls cannot open. According to the survey, it leaves 0.8 cotton bolls per plant on average the cotto after n harvest. If all of cotton bolls were harvested, the economic benefits are substantial. However, with the continuous increase in cotton acreage and a serious shortage of labor,most of the frost cotton bolls are not harvested and the loss is great.If we use the cotton boll harvester picked the half-open bolls and the not open bolls,we will save labor and reduce costs and thus reduce most of the economiclosses. At present,there is no cotton bolls harves –ting machinery specialized, and our research on cotton bolls harvester is not mature enough, so no cotton bolls harvester mass production.Therefore, to develop a work reliable, high pic –king rate, high efficiency of cotton bolls harvesting machine has great significance and effec -ts for improving the boll cotton production in Xinjiang . The design determines the picking roller diameter and drum week installed spring tooth rows by analysis and calculation, the size and shape of the spring tooth is designed, finally the conveyer belt for conveying. Reasonable and compact structure by effectively imitate artificial picking the action, can picking cotton quickly andeffci- ently thus greatly improves the work efficiency,reduce the intensity of work.. Keywords: cotton harvest; pick device; transportation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1绪论 (1)1.1本课题研究的目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状................................. 错误！未定义书签。
一种新型水果采摘装置的设计
一种新型水果采摘装置的设计摘要：设计了一种采用双履带配备三角形机构轮毂为主要行进部件，摒弃以往的仅履带行进和仅防滑轮胎行进方式的一种新型水果采摘装置，更便于适应不同地形的工作进行，在此基础上加装独特设计的底盘配合车基，防止因地形导致的打滑和磨损等。
采摘器在三爪机构的基础上利用四杆机构对其进行创新，采集部分添置软胶更好地抓取水果，并保证不会破坏表皮，保持其完整性；新型爪末端加装小型刀片，采用电动机带动新型爪进行张开和收紧及转动，刀片做辅助作用。
接收转移装置放置在新型爪前下方，主体为橡胶内置软质蓬松海绵，用作水果下降过程中的缓冲，下方对应存放模块，保证摘下的水果能顺利进入的接收装置，再顺着传递装置，安全的到达存放区，完成辅助采摘的运输过程。
车体加装摄像头，用于观测行进道路实况及对水果所在方位确定，图像采用蓝牙传输，便于户外工作。
整体采用单片机作为控制中心，直流电驱动电机进行移动和采摘的全过程，功耗小，便于运作。
关键词：新型水果采摘装置；摄像头；蓝牙传输；单片机引言水果采摘机械装置的研究和进一步完善对于跟进目前种植业需求具有重大意义,逐步趋于便捷、自动、智能化的采摘设备对于初步代替人工采摘、解放劳动力、提高采摘效率以满足人们生活需求等方面意义重大。
逐步解放人工劳作的智能型采摘机器人是未来新型农业机械的发展大方向，具有广阔的应用前景。
1系统设计设计出一种全地形水果采摘装置的样机模型，主要实现以下功能：(1)独特底盘设计承载行进机构，保证作业平稳进行；(2)采摘机构和收取转移机构保证水果在采摘中的完整性；(3)模块化的存放装置便于水果批量运输；(4)图像识别技术准确进行采摘识别；(5)行进机构双履带单独控制，采用直流电机驱动，可控制装置行进速度以及灵活调节车体方向。
图1 总体设计框图本设计包括行进装置、采摘装置、收取转移装置、存放装置以及车基，总体设计框图见上图1。
2创新点与项目特色2.1创新点全地形水果采摘装置的工作环境复杂，多为山地、丘陵、沟壑等非结构化地形，采用履带式对于出现的特殊地形能够正常越过，适用性较强。
草莓采摘机设计
DOI:10.19392/ki.1671-7341.201820001草莓采摘机设计殷建文㊀赵桁晨㊀赵㊀帅㊀刘金奇辽宁工业大学机械工程与自动化学院㊀辽宁锦州㊀121001摘㊀要:本设计主要包括采摘装置和行走装置两个部分的设计㊂(1)采摘装置设计㊂利用颜色识别可完成识别草莓是否成熟,利用机械手的移动抓取,把草莓从草莓茎上断开,并运到输送装置上,把草莓输送到机器顶部,完成草莓的采摘㊂(2)行走装置设计㊂主要完成整机的行走功能,通过传感器实时监测车体与草莓垄之间的距离,来不断调节并保持间距,利用四轮驱动,可以完成不图同程度的转弯,节省转弯的空间,车速可调节,以此来配合采摘装置采摘的速度㊂本机器的适用地形为垄侧面垂直地面,且垄间隙地面与垄两端地面为硬实土地,工作效率大约为0.3-0.6亩/小时㊂关键词:草莓采摘;颜色识别;自动调距The Design of Strawberry Picking MachineYin Jianwen㊀Zhao Hengchen㊀Zhao Shuai㊀Liu JinqiCollege of Mechanical Engineering&Automation㊀LiaoningJinzhou㊀121001㊀㊀Abstract:This design mainly includes the design of two parts:pickers and walking devices.(1)Design of picking device.Whether the use of color recognition to complete recognition of strawberry mature,using the movement of the manipulator grasping,the strawberry disconnect from strawberry stem,and to the conveying device,put the strawberries to the top of the machine,complete picking strawberries.(2)Design of walking devices.Mainly complete the walking function of the machine,through the sensor real-time monitoring body and the distance between the strawberry planting,to continuously adjust and maintain the spacing,use of four-wheel drive,can do not the same de-gree of turn,turn to save space,the speed can be adjusted,in order to assist picking picking speed.The applicable topography of this ma-chine is the vertical ground of the ridge,and the ground between the ground and the ridge is hard and the work efficiency is about0.3to 0.6mu/h.Key words:Strawberry picking;color recognition;automatic spacing㊀㊀草莓采摘机械化,[1]可以提高劳动生产率,节省大量的劳动力,同时减少了大量的生产成本㊂[2]现在草莓采摘大部分还是以人工采摘为主,造成极大的劳动强度,[3]所以研制一种可代替人工节省成本的草莓采摘机是现在农业行业中采摘草莓必不可少的㊂1整机工作原理草莓采摘机是由采摘装置㊁输送装置和行走装置三大部分构成㊂行走装置组成机架部分,完成的功能主要为整机的前行㊁转弯和支撑㊂行走装置形状为倒 U 状,跨一垄而行㊂行走装置在前行的过程中,需要与垄侧面保证平行,采用传感器定位的功能,利如果发生偏移的情况,两车轮发生速度差,完成改变前行方向的功能㊂采用四轮驱动使机器可以实现横向移动,减小垄端距离㊂采摘装置主要完成的功能对草莓进行采摘,采摘草莓需要的动作为把草莓提起㊁使机械手臂靠近草莓㊁使采摘装置运动至下一处有草莓的地方㊂整体动作为:整机运行到草莓处,草莓采摘机械手臂向下运动至垄底端,同时向草莓垄侧壁方向移动,运行到草莓下端,此时草莓采摘机械手臂向上提起,把草莓装入盒中,同时颜色传感器识别草莓是否成熟,当草莓为绿色时,草莓采摘机械手臂反向运动退回,当为红色时,向远离草莓垄侧壁方向斜向上运动,利用这个角度使草莓的根茎与刀片接触,果茎分离,之后草莓采摘机械手臂把草莓运送至输送装置上方,这时电磁铁工作,盒底打开,使草莓落入输送装置㊂如图1所示㊂㊀㊀㊀㊀a)主视图㊀㊀㊀㊀㊀㊀b)俯视图1.输送装置㊀㊀2.行走装置㊀㊀3.采摘装置图1总体布局图2关键部分设计2.1采摘装置采摘装置通过固定在采摘装置的机架上的电机1带动㊂结构如图2所示,当采摘装置开始工作时,位于车身上的传感器识别车身与草莓垄的距离,从而计算出采摘装置距离垄的距离,电机1带动同步带轮3转动,通过同步带2传动,使丝杠4转动,丝杠4带动丝杠螺母10平动,进而带动机械手横向移动,使机械手接近草莓直至草莓下端,齿轮15带动齿条6向上提起,把草莓置于草莓盒14内并利用传感器13识别颜色,为红色时提起直至把草莓与茎分离,然后齿轮15带动齿条6使机械手提起并通过同步带运动把草莓送入输送带上,电磁铁11通电通过钢丝线12使盒底部打开,草莓落下,为其他颜色则反转运动放开草莓㊂1.丝杠电机2.同步带3.同步带轮4.丝杠5.导向光杠6.齿条7.滑块8.滑道9.直线轴承10.丝杠螺母11.电磁铁12.钢丝线13.传感器14.草莓盒体15.齿轮16.齿轮电机图2采摘装置机构简图2.2行走装置行走装置主要负责本机器的前行和转弯的装置,其结构如图3所示㊂车体成倒 U 形状,使得本机器可以横跨一条垄,行走装置为四个驱动轮1,驱动轮1分别由步进电机9控制,同时由电机6控制链轮4带动链条5运动,进而控制转弯,整个机器的动力由一个电瓶来提供㊂行走装置是这样实现功能的:传感器7时刻检测与垄之间的距离,在机器运作前会设定一个车轮与垄之间的固定值,在运动时如果传感器7识别的距离不1㊀科技风2018年7月科技创新是固定值时会控制步进电机9运动,步进电机9通过带轮同步带带动车轮变速,进而调整车体左转或右转,到达设定好的固定值距垄距离,当采摘草莓时车体会停止行走,完成采摘动作,当一垄的草莓采摘结束后,由人工控制机器完成转弯进行下一垄,转向电机6工作通过链条5带动链轮4旋转,使车轴2转动进而带动行走轮1转向90ʎ,使车体横向运动到达下一垄,之后转向电机6反转,恢复直行,垄两端需要预留1.5m左右空地㊂a)主视图b)俯视图1.车轮2.车轴3.同步带轮4.链轮5.链条6.转向电机7.传感器8.同步带9.行进电机图3行走装置机构简图2.3输送装置输送装置主要完成的功能为主要功能为对采摘好的草莓进行运输,使草莓运输到机器顶端,方便人工的挑选与装盒㊂3机器调试及实验通过实物进行调试,还有对采摘机械化的合理性与可操作性提出几项要求,为了保证采摘的空间,经实际情况调研,给出垄间空隙为400mm,垄宽500mm,为了保证采摘可行性,垄侧面必须垂直地面,且垄间空隙的地面为硬实土地,保证在垄端转弯的顺利,需在垄端预留1.5m的空间㊂以下为实验得出的具体参数:(1)作业效率:0.3-0.6亩/小时(2)适用种植密度:垄距400mm(3)垄宽:500mm垄高:250mm(4)采摘垄数:1垄(5)垄侧形状:垂直地面(6)垄两端空隙:1.5m(7)株高:300mm(8)草莓大小:半径10-15mm(9)草莓距地:80-250mm调试后在实验室环境下对执行机构样机进行了采摘试验㊂准备50颗成熟草莓,分为5组,每组10颗,并在各组中随机夹杂2~3颗未成熟草莓㊂试验结果如下表所示㊂草莓采摘试验结果表组序号作业时间/s无损采摘/个147182530103461845121054969㊀㊀由结果可知其中无损伤采摘是:在导航系统发现目标㊁末端执行器接近目标㊁夹持剪切系统切断果柄并将目标带离垄侧面的整个过程中,果实表面未与末端执行器的任何部位发生接触㊂试验结果显示,该草莓收获机器人采摘执行机构在模拟高畦垄作栽培模式下的草莓收获作业中,具备无损伤采摘多种姿态草莓的能力,能够区分成熟草莓与未成熟草莓,平均采摘速度为65.6颗/h,采摘成功率可达90%(90颗草莓中成功采摘45颗)㊂图4草莓采摘机实物图4结语该草莓采摘机可靠性高㊁操作简单㊁性能良好㊁采摘方便,同时解决了草莓采摘时出现的劳动强度大㊁采摘不规范化等一系列问题,填补了市场上草莓采摘机械化程度低的空白,可以大范围进行使用㊂参考文献:[1]梁丽娟.草莓采摘机器人结构设计和试验硕士学位论文.中国农业学,2007.5.[2]曹其新,吕恬生,永田雅辉,等.草莓拣选机器人的开发[J].上海交通大学报,1999,33(7):880-884.[3]姜丽萍,陈树人.果蔬采摘机器人的研究综述[J].农业装备技术,2006,23(1):8-10.基金项目:辽宁工业大学大学生创新创业项目作者简介:殷建文(1995-),男,内蒙古兴安盟人,本科,研究方向:机械设计制造及其自动化㊂2科技创新科技风2018年7月。
棉花采摘机器创新方案
棉花采摘机器创新方案随着农业机械化的推进和技术的不断发展，棉花采摘机器已成为现代农场最重要的劳动工具之一。
然而，传统的棉花采摘机器在效率和操作性方面还存在一些问题，为此，我提出了以下创新方案，以提高棉花采摘机器的效率和操作性。
首先，我们可以引入机器视觉技术和人工智能算法。
通过安装摄像头和传感器，将这些设备与机器连接，使其能够识别棉花的位置和状态。
利用机器学习算法，让机器能够自动调整采摘位置和力度，实现更加精准和高效的采摘。
此外，机器视觉技术还可以用来检测和修剪采摘机械的部件，提高机器的稳定性和耐用性。
其次，我们可以加入机器人操作系统。
通过引入机器人技术，机器可以自主学习和执行任务，不再依赖于人工操作和监控。
机器人操作系统可以将机器的轨迹规划和控制与环境感知和决策相结合，实现自主导航和避障。
这将大大提高机器的操作灵活性和效率，减少人工干预和出错的可能性。
此外，我们可以改进机器的采摘装置。
传统的棉花采摘机器通常使用金属钩和刀片进行采摘和剪裁，容易损伤棉花的质量和产量。
因此，我们可以研发一种更加柔软和精准的采摘装置，例如采用气动或液压技术，让机器能够像手指一样轻柔地采摘棉花，减少对棉花的损伤。
最后，我们可以引入自动化控制系统。
传统的棉花采摘机器需要操作员手动控制机器的各个功能，工作强度大且容易出错。
因此，我们可以开发一种自动化控制系统，通过预设的程序和参数，实现机器的自动工作和调节。
操作员只需要对机器进行监控和干预，大大降低了操作难度和出错的概率。
总的来说，通过引入机器视觉技术、机器人操作系统、改进采摘装置和自动化控制系统，我们可以提高棉花采摘机器的效率和操作性，实现更加精准、高效和智能的棉花采摘过程。
这将极大地推动农业机械化的发展，提高农业生产效率和质量。
机械毕业设计(论文)-全自动摘果机的设计与创新【说明书+cad+solidworks】[管理资料]
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毕业设计（论文）题目全自动摘果机的设计与创新学号：学生姓名专业班级：学院指导教师（签字）职称讲师指导教师单位设计地点起止日期年月日至年月日摘要摘果机技术毫无疑问是未来的战略性高技术，充满机遇和挑战。
目前，国际上摘果机市场大概有80亿至100亿，其中工业摘果机占的比重最大。
2025年，整个摘果机市场将达到500亿，服务摘果机从原来的300多万台增加到1200多万台，特种摘果机（如：农业摘果机、排爆摘果机、医疗摘果机等）的呼声也越来越高。
另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与摘果机的研制。
本课题来源农业相关摘果机——摘果机。
随着摘果机技术的发展国内外开始探索相关技及先进成果应用在农业领域，其中果实采摘收割摘果机是农业领域中相对大的比重，相关摘果机随着技术进步及相关经验的成熟会为人们解放劳动力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。
本文运用大学所学知识，设计了一款轮式摘果机，本摘果机通过轮式底部结构可自由行进并用5轴式机械臂结构可有效采摘果树上的苹果。
为进一步探索苹果采摘相关摘果机的研发提供了相关经验及依据，并对进一步论证相关技术有了实验的摘果机。
关键字：摘果机、农业，苹果采摘，轮式摘果机AbstractRobotics is undoubtedly a strategic high-tech future, full of opportunities and challenges. Currently, the international market, there are about robot 8 to 10 billion, which accounts for the largest proportion of industrial robots. 2025, the entire robot market will reach 50 billion, the service robot from the original more than 300 million units to 12 million units,Special robot (eg: agricultural robots, EOD robots, medical robots, etc.) are increasingly vocal. In addition, Microsoft and other IT companies, Toyota, Mercedes-Benz and other car companies, and even furniture, sanitary ware enterprises have involved in the development of the robot.The sources of agriculture-related topics robot - apple picking robots. With the development of robot technology at home and abroad began to explore the application of relevant technologies and advanced achievements in the field of agriculture, where the fruit harvest picking robot is agriculture relatively large proportion of the relevant robot as technology advances and experience of mature people will liberate labor force improve work efficiency and so have immeasurable prospects.In this paper, the university is knowledge, designed a wheeled robot apple picking, apple picking this wheeled robots can travel freely and bottom structure with a 5-axis robot arm structure can effectively picking apples fruit trees. To further explore the development of apple picking robot provides relevant and in accordance with relevant experience, and further related technology demonstration experiments with robots.Key words: Robot,Agriculture,Apple picking ,Wheeled robot全套设计，请加12401814目录摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1) (1) (2) (2) (3)UG设计基础 (4)2 摘果机的创新设计 (6) (8) (10)3 摘果机部分零部件选型及校核 (12) (14) (16) (18)4 摘果机的三维建模 (19) (20) (20) (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1引言摘果机与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业，是拟建的江苏省（常州）工业技术研究院的服务的产业核心和研发的产业立足点。
棉-桃分离机设计
棉-桃分离机设计说明书学生姓名学号所属学院机械电气化工程学院专业农业机械化及其自动化班级指导教师日期前言众所周知棉花使我们日常生活中的必须品，可是许多年来棉花的采集方式依旧是人工或机械对已开放的棉朵进行采集，这种采集方式有许多的制约条件，并且使用了大量的劳动力，对不同的区域而言，此种采集方式也会造成大量的浪费。
例如新疆北疆的棉花由于气温因素，霜降过后，许多为开棉桃因不能及时收回造成丢弃，浪费，导致棉花减产，造成承包户收入下降。
对未开放的棉桃进行回收，破壳，分离，已达到从棉桃收获到籽棉分离的新型收获方式已成为增加棉花产量的又一手段，能够更好地减轻劳动力要求，对新的采集方式提供了新思路。
本课题通过对已破壳的棉花进行棉-壳分离，已得到纯净的籽棉。
为了达到这个要求我们要做的便是通过对棉花，棉壳的研究，根据其自然休止角不同，以及与传送带的摩擦力不同运用振动式传送带的传送以达到分离的目的，在导师的精心指导下，我们在运用了高频低幅的传送装置对破壳后的棉与桃进行分离，经过多级多次的重复分离可得到干净的籽棉。
关键词：棉桃；分离；传送；震动；净棉目录1.绪论 (1)1.1课题来源及研究的目的和意义 (1)1.2本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析 (1)1.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 (2)2.总体设计思路 (2)2.1总机体的设计 (2)2.2入料口及混拌辊的设计尺寸 (4)2.4支撑架的设计及尺寸 (7)3.传动部分的选择 (7)3.1电机的选择 (7)3.2 V带的选择 (8)3.3传动装置传动比及计算 (9)4.轴的设计 (9)4.1轴的计算 (9)4.2初步确定轴的最小直径 (9)4.3轴的校核 (10)5.入料口混拌棍的设计 (11)6轴承选择 (11)7.装置材料和工艺 (11)8.设备的使用和保养 (11)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)1.绪论1.1课题来源及研究的目的和意义棉花与粮食同为人类最基本的生活必须品。
草莓采摘机器人机械结构设计-参考模板
草莓采摘机器人机械结构设计摘要随着草莓种植的推广。
国内草莓种植面积迅猛增加，收获劳动力不足。
严重制约草莓种植的发展，因此有必要进行智能草莓采摘机器人研究，来替代人来完成该项费时、费力的采摘工作。
草莓采摘机器人要求能自动检测成熟草莓的位置信息，然后根据这些信息控制机器人的执行机构动作，实现草莓采摘的自动化。
本文首先综合叙述了草莓生产现状以及草莓采摘机器人国内外研究状况，再根据国内北方地垄式草莓种植的情况，设计出草莓采摘机器人机械本体，提出一种五自由度关节型草莓采摘机械手臂，五个自由度分别为：腰转、肩转、肘转、腕转和腕摆，并开发了一种末端执行器的结构形式，该末端执行器主要由伺服电机、曲柄滑块机构、动夹、镍铬电热丝组成，不以草莓果实作为抓取目标，而是夹切草莓果柄，不伤害果实，同时采用镍铬电热丝切割果柄可以防止切口感染细菌而腐烂，影响果实品质。
与此同时，还在solidworks 中构建了草莓采摘机器人、末端执行器的三维模型，还生成了相关重要部件的工程图，便于后期的使用。
关键字：草莓采摘机器人，机械本体，五自由度草莓采摘机械手臂，末端执行器Strawberry picking robot mechanical structure design Abstract：With the popularization of the strawberry. The strawberry planting area increased rapidly, the harvest labor shortage. Development is restricted by the strawberry, it is necessary to carry out intelligent strawberry harvesting robot, instead of people to complete the time-consuming, laborious harvesting. Strawberry picking robot position information requirements can automatically detect ripe strawberry, then according to these information to control the robot actuator, realize the automation of picking strawberry.This paper describes comprehensively the research status at home and abroad as well as the robot strawberry production status of strawberry picking, then according to the North ridge type strawberry planting conditions, calculate and design the appropriate size of the strawberry picking vehicle body, put forward a kind of five degrees of freedom articulated strawberry picking manipulator, and the development of the structure of an end effector. At the same time, the author constructs a 3D model, strawberry picking robot end effector in SolidWorks, also generated the end effector and the mechanical arm of the engineering drawing, convenient for later viewing and processing.Key words: Strawberry picking robots; Mechanical body;Five degree of freedom manipulator; The end effector目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作环境和作业要求 (1)1.3 草莓采摘机器人国内外发展状况 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2 国内研究现状 (2)1.4 研究的目标和内容 (3)1.4.1 研究目标 (3)1.4.2 研究内容 (3)2 草莓采摘机器人机械本体设计 (3)3 草莓采摘机器人五自由度机械手臂设计 (4)3.1 采摘机器人机构选型原则 (4)3.2 机械臂的设计 (5)3.2.1 设计要求 (5)3.2.2 机械手臂的选择 (6)3.3 机械手手腕的设计 (6)3.3.1 手腕设计的基本要求 (7)3.3.2 草莓采摘机械手手腕的结构型设计 (7)3.4 机械手的结构型式 (7)3.5 机械手运动学方程的建立 (8)3.5.1 正运动学模型 (8)3.5.2 逆运动学模型 (10)4 草莓采摘机器人末端执行器设计 (13)4.1 末端执行器介绍 (13)4.2 末端执行器的分类 (13)4.2.1 两个手爪的末端执行器 (13)4.2.2 两个以上手爪的末端执行器 (14)4.3 夹持式末端执行器的选型 (14)4.3.1 夹持式末端执行选择的基本要求 (14)4.4 末端执行器的结构型式和工作原理 (14)4.4.1 整体结构 (15)4.4.2 工作原理 (15)4.5 主要部件设计 (16)4.5.1 传动部分设计 (16)4.5.2 抓取和切断机构设计 (17)5 结论与建议 (17)5.1 结论 (17)5.2 工作展望和建议 (17)参考文献 (18)致谢 (19)草莓采摘机器人机械结构设计1 绪论1.1 引言草莓在世界绝大多数地区都有种植，因其甜美的味道及丰富的营养价值，颇获大家喜欢。
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最近几年，我国的农业发展迅速，机械化水平也在不断的提高，在新疆随着棉花的种植面积不 断的增加，棉花生产过程机械化正在一步步的完善。
据统计新疆棉花的种植面积于2012 年为 2300 万亩。
由于光热资源不稳定及棉花个体特性的差异，部分棉桃不吐絮。
柑橘调查，棉花收获后，平 均每株棉花上留有棉桃 0.8 个，若将其全部收获，经济效益将十分的明显，而且在新疆棉花的种植 面积还在不断的扩大，劳动力却显得明显的不足，霜后的棉花很多都被遗留在面地里，为此造成一 定的经济损失。
如果我们能利用机械将半开或者未开的棉桃采摘下来，就可以减少大部分的经济损 失，同时还可以起到节约劳动力减少成本的作用。
根据调查了解，棉桃收获机械的应用前景十分的 广阔，棉桃收获机械的诞生将会成为一个新的领域。
棉桃收获机械的生产对于新疆棉花产量的提高 具有重大的意义和作用。
关键词：新疆；棉桃；收获机械1 绪论 (1)1.1 选题的意义和目的 (1)1.2 本课题国内（外）研究现状及分析 (1)1.3 本课题所设计的任务要求及可行性分析 (1)1.4 本课题需研究的重点及解决思路 (1)1.5 完成本课题所需要的工作条件及解决办法 (1)1.6 方案的确定 (1)2 设计方案的选择 (2)2.1 设计思想 (2)2.2 输送传动系统的确定 (2)2.3 系统总体方案的确定 (2)3 棉桃采摘装置的设计 (2)3.1 棉套采摘装置的结构 (2)3.2 棉桃采摘装置的的工作原理 (3)3.3 摘桃转轴的设计 (3)3.4 留桃板的设计 (3)3.5 水平螺旋输送机的设计 (4)3.6V带的设计计算 (5)3.7 各轴的转速、功率和转矩 (5)3.8 带传动的计算 (5)3.9 链轮的设计 (6)3.10 轴的设计 (7)3.11 剩桃装置的设计 (8)3.12 输送的选择 (9)总 结 (10)致 谢 (11)参考文献 (12)1 绪论1.1 选题的意义和目的新疆地区是中国最主要的产棉地之一，据统计新疆 2012 年植棉意向为 2300 万亩，并且 2011 年度新疆自治区累计收购棉花338 万吨 ，约占全国棉花总产量的 1/3。
新疆的棉花只有 130 多天的 生长期。
新疆天山以北的产棉区，全年无霜期短，必须在两个月的时间内把棉花收回来。
被遗留在 棉珠上的棉桃使得棉花的总产量减少，棉桃收获机械的诞生，将减少此类的损失同时起到节约劳动 路减少成本的作用，具有很长远及重大的意义。
1.2 本课题国内（外）研究现状及分析1.2.1 本课题主要存在的问题存在的主要问题是棉珠的高度不同，此时会对收获机械产生影响。
收获装置中摘桃齿和机架 之间是固定的，高度也是固定的，属于不可调节，这样就造成了棉桃遗漏过多，采摘不净的现 象，解决的办法主要是，在设计采摘装的时候在壳体上添加升降装置，这样方便调节摘桃齿距离 地面的高度，挑高采净效率。
1.2.2 国外研究现状及分析美国是世界棉花总产量较高的国家，一九七二年棉花播种面积为 8058万亩，单产皮面 72.8 斤 /亩，总产量为 5866 万担。
美国棉花种植主要在南半部，以德克萨斯、密西西比、加和福尼亚等州 种植较多，他们在棉花收获方面的成就很卓越。
迪尔公司于 1920 年开始研制水平摘锭的采棉机。
经过九十年几代人不断地努力， 迪尔公司目前位于美国得梅因工厂已经成为全世界最大的水平式摘 锭自走式采棉机工厂。
1950 年，迪尔公司推出行内第一台自走式采棉机，它的诞生引起了当时整 个棉花生产行业的轰动。
该机从棉珠的两边进行采摘，实现了棉田棉花的机械化收获，采摘效率远 远高于当时同类型的采棉机，一天的采摘效率相当于 80 名拾花工人的工作量。
与其他类型的采棉 机不同的是，它仅是从开放的棉桃中采摘棉花纤维，而对未开放的棉桃不产生损伤，不会造成棉花 的减产。
在采摘速度每小时为3.21 公里时，每小时采收面积可达 0.71 公顷。
1.2.3 国内研究现状及分析4ZT8 型摘棉桃机 4 组摘桃装置( 一次可收获 8 行) , 每组摘桃装置包含 2 对摘辊及相应的 纵向推运器, 每对摘辊对应单行棉株。
采取两摘辊倾斜非对称配置, 解决了原机型结构无法适应小 行距( 30 c m) 的问题。
该设计不仅充分利用了空间, 使结构更为紧凑, 且更利于棉桃向纵向推运器 滚动, 有效降低落铃率。
整机主要由机架、摘桃机构总成、横向 螺旋推运 器、升运器、集桃箱及 其翻转装置、传动部分六大部分组成 [2]1.3 本课题所设计的任务要求及可行性分析1.3.1 任务要求（1）该机应满足调整方便，保养方便，传动可靠等优点。
（2）能满足各种快地的棉桃后或，运转平稳，工作可靠，且维修方便。
从而解决了现有的棉桃浪费，采不净的问题，具有结构简单，试用方便、作业效率高等优点， 适合大范围的推广。
1.4 本课题需研究的重点及解决思路利用机械采摘半开或者未开的棉桃是减少损失和提高单位产量的有效措施，同时还能起到清 地、节约劳动力的双重作用。
最主要的问题是棉珠的高度参差不齐，对采摘机械的采摘产生一定的 影响，植株过低时，摘桃齿和机架是刚性连接距离是不变的，高度也无法调整，此时比较容易产生 棉桃采摘不净的情况。
解决的主要办法是，在采摘装置的机壳上添加能调节采摘装置的机构，使得 摘桃齿和地面的距离有一定的伸缩，就可以提高采摘效率和采净率。
1.5 完成本课题所需要的工作条件及解决办法由于本设计还处于初期设计阶段， 有些问题尚且不能确定， 还有待于进一步研究， 探索和完善。
1.6 方案的确定（1）皮带轮的设计；（2）摘桃转齿的设计；（3）留桃板的设计；（4）水平螺旋树洞机构（绞龙）的设计；（5）动力的选择，转速和速度的确定。
2 设计方案的选择2.1 设计思想经过多次的讨论和研究，该装置的主要结构有，摘桃转齿，留桃板，装套装置，水平输送绞龙， 输送带及其他固定结构组成2.2 输送传动系统的确定传动可用两种方式，皮带和链传动，两者相比较皮带传动结构相对简单，安装和调节都比较容 易，但链传动却比皮带传动更适合于长时间的工作，和负荷比较重的工作。
2.3 系统总体方案的确定（1）机器在运动过程中，棉株会进入到摘桃转齿中，随着转齿的转动棉桃就会个棉枝分离， 然而机器在运动过程中，基本呈直线作业，面地里面的棉株有可能有些生长的不规则，在转齿的两 端加上扶禾器，能将不规则的棉花向转齿的方向聚拢过来，加大了收获效率。
（2） 摘桃齿的转轴因收到扭矩和强度的限制，不能太长，因此，在两轴之间添加联轴器，即 能保证两轴可以同速转动，同时也方便了轴的制作和加工过程。
（3） 当棉桃被摘桃齿摘下时，有部分的棉桃很可能由于转轴的转速分离的作用下向外飞走， 导致棉桃被遗落，考虑到这点，在转轴的前方安装挡板，即可有效的防止类似现象的发生。
（4） 当棉桃被摘下有些可能会随着转轴的板子而转动，棉桃大部分会因转动而被甩到地下， 留桃板的添加会将呗采摘下的棉桃留在板子上，而摘桃转齿会顺利的通过缝隙继续工作。
（5） 对水平螺旋输送的修改，水平螺旋输送只会让棉桃沿装桃箱轴向运动，如果在水平螺旋 输送的一端加上叶片，此时棉桃就会被拨到与螺旋输送方向的垂直方向上，进而将棉桃输送至输送 带上。
3 棉桃采摘装置的设计3.1 棉套采摘装置的结构如图 31 所示，采摘装置主要有:1、剩桃装置；2、输送绞龙；3、留桃板；4、摘桃转齿；5、 扶禾器以及其它传动装置组成。
1.装桃装置2.输送蛟龙3.留桃板4.摘桃转齿5.分禾器6.输送带图 31 总体装配图3.2 棉桃采摘装置的的工作原理机器在远运动过程中，通过摘桃齿的旋转将棉株上的棉桃摘下，摘桃齿继续转动随即摘桃齿通 过留桃板上的齿缝，而被摘下的棉套遗留了下来，从倾斜一定的角度的留桃板上下滑至一定容积的 装桃装置中，此时运动着的水平螺旋输送装置将一定数量的棉桃运至一端，再由传送带运送至车厢 内。
3.3 摘桃转轴的设计（1）根据新疆生产建设兵团的棉花的种植方式，精量播种机单体播种装置和棉花株间与行距 以及收获时间棉花的生长总高度决定了摘桃齿的设计方向。
（2）在兵团棉花种植方式中，相邻两行棉株之间的距离为 10mm,两膜中棉株的之间的距离为 66mm。
根据设计中所选择的材料和材料所要变形达到的尺寸， 可以确定摘桃齿的宽度约为 180mm， 摘桃齿的材料采用 3#h厚度 3.mm的角钢，变形过程中，其余参数不变，摘桃齿的齿与齿之间的距 离约为 10.02mm，摘桃齿的顶端设计为尖头，这样方便与棉秆的导入。
如图 32。
图 32 摘桃转齿（3）摘桃转齿是整个棉桃收获装置中的主要零部件，其作用是，通过两齿之间的缝隙和不停 的旋转将棉桃从棉枝上摘下，从而达到脱离棉桃的作用。
3.4 留桃板的设计留逃板的设计图如图 33。
图 33 留桃板（1）设计留桃板的目的是为了防止，棉桃在被摘桃齿摘下后随摘桃转轴做圆周运动时，由于 速度较大可能会将采摘下来的棉套运至下方，掉落在地面上。
当在摘桃的一侧安装上留桃板时，摘 桃齿可以通过留桃板的齿缝，而棉桃则被留在板面上向下滑落进入装桃装置中，这样就增加了棉桃的收获率，减少不必要的浪费。
3.5 水平螺旋输送机的设计 3.5.1 螺旋输送机的主要特点（1）承载能力大、安全可靠。
（2）适应性强、安装维修方便、寿命长。
（3）整机体积小、转速高，确保快速均匀输送。
3.5.2 水平螺旋输送机的工作原理当物料从进料口加入，转轴开始转动时候，物料受到螺旋叶片的法向推力的作用。
该推力的径 向推力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的 摩擦力的缘故，不不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片的法向推力的轴向分力作用下沿着料槽轴向移 动。
3.5.3 计算输送量图 34 水平输送装置螺旋输送的生产效率 Q=15t/h,水平输送的距离为0.890m.,水平螺旋直径 D=14mm 。
如图所示。
螺旋转速：因为tan HD b p =及摩擦系数f=tanΦ，则有2 tan sin = 1tan b b b + （31）2 1cos =1tan b b+ （32）而将以上式子代入（1）（2）（3）后化简可得：2tan =601tan n H f V bb + ×+ 圆 （33） 21tan = 601tan n H f V b b - ×+ 轴 （34）式中：N —为主轴转速（r/min ）； D —为叶片外径（m ）； H 为叶片螺距（m ）；V 合为主轴合速度（m/min ）。