苹果采摘简易机械手
他们造了一个廉价苹果采摘机器人，每小时可摘上万个苹果
他们造了一个廉价苹果采摘机器人，每小时可摘上万个苹果苹果采摘是一个费时费力的工作，还需要弯腰或爬高，具有一定的危险性，因此，世界各国都致力于苹果采摘的机械化。
以色列有一家机器人初创公司，设计了一款廉价的苹果采摘机器人，每小时可采摘上万个苹果，不仅比人工采摘快，采摘质量也更高，不会对苹果造成任何损伤。
据了解，2017年的苹果采摘器，该机器人就能投入实际使用。
Amir Degani是以色列技术学院的一名助理教授，Avi Kahnani则是以色列机器人初创公司鲜果机器人（Fresh Fruits Robotics）的首席执行官兼联合创始人。
目前，他们正在联合开发苹果采摘机器人，它可以在苹果园里自主导航，并能准确地从树上采摘苹果。
最近，记者得到机器人跟Amir和Avi坐下来交流，深入了解项目的情况。
在我们的谈话中，他们讨论了机器人的设计、苹果采摘的挑战、训练树以及他们在Think Next 2016展会上向微软首席执行官展示该机器人的经验。
请简单介绍一下CEAR实验室。
AD：四年前，在匹兹堡的卡内基梅隆大学完成博士和博士后之后，我创立了CEAR实验室。
回到以色列技术学院后，我在土木和环境工程学院启动了土木、环境和农业机器人实验室。
我们专注于软体机器人、动态机器人和机械手的优化，大部分用于民用，主要与农业相关。
其他应用还包括搜救、建筑和环境相关工作的自动化。
但是，一般来说，大多集中在农业机器人和野外机器人系统。
苹果采摘机器人项目目前有哪些成果？AD：对于机械手的设计，我的一名博士生做了很多的理论研究工作。
在农业领域，成本是非常重要的，我们正努力降低价格，并找到最合适的机器人来完成特定的任务。
实际上，我们看起来不同的任务，比如苹果采摘、桔子采摘或桃子采摘，对于我们来说，尽管他们看起来很相似，但从机器人的运动特性来看，是有很大差别的。
我们可能需要不同的关节、不同的长度，等等。
因此我们不断收集数据，并给果树建模，我们不断优化，并寻找最优的机器人完成特定的任务。
苹果采摘简易机械手
苹果釆摘简易机械手披廿说明书一、引言近年来，I®着农业产tmw的调整，林果生产已经成为很名地区经济发展和农民眉收的支柱产业,甌着种植面稅的不断扩大,果园规模化发展和规化管理的要求日益提高，从而果园机械化日益重要。
果园收获机械的发展，可以减轻果农的劳动强度，提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。
由于我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度和朋美等国家还是存在差距。
所以，针对我国各地林果生产特点研究相应的作业机械，对林果产业的发展有重要总义。
我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。
水果种相业的也速发展提升了果园机械的市场需求。
采描作业所用劳动力占整个生产il程所用劳动力的33%-50%,目前找国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。
采摘作业比较夏杂，季节性很强，若使用人工果摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时釆摘U会导致经济上的损失。
使用釆摘机械不仅提高釆摘效率，而冃降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果衣的经济效益，因此提高采福作业机K化程度有重要的意义。
随着现代农业机植化生产,大面稅的种植果《1,农民胡友的农产品荻得丰收，果实的果摘冋题也凸显而出,在面对果谢高而无法采摘造成了苹果的荐落，因而这些苹果无法上市进行出售，为解决高空采摘苹果难，故设it此苹果釆摘简易机械手来解决此冋題。
二项目设廿的容(1 )果蔬收获机器人作业环境和工作对象的特殊性工业领域是机器人技术的传统应用领域•由于在工业生产中,HI器人的工作位置和卑碍往往部能館事先预知，因此机器人的性能能得到很好的体现。
和工业机器人相比，果菽收获机器人有很多独特的特点，主要表现在：(1) 作业坏境的非结构性收获机器人的工作坏境住往是非结构性的、未知的和不确定的.例如机器人所处的地势可能驯不平，天气条件(如光照)也可能师时改变。
即使在温室坏境中，也助须考虑温度、湿度、天气以员其它坏境参数的影响。
一种苹果采摘机械手及苹果采摘机械设备[实用新型专利]
![一种苹果采摘机械手及苹果采摘机械设备[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cead922f53ea551810a6f524ccbff121dd36c584.png)
专利名称：一种苹果采摘机械手及苹果采摘机械设备专利类型：实用新型专利
发明人：刘鹏,张新杰,赵雪琳,王伟昊,张琦,寇福强
申请号：CN202120537775.8
申请日：20210316
公开号：CN215683458U
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种苹果采摘机械手及苹果采摘机械设备。
苹果采摘机械手包括：手抓组件、支撑组件、步进电机、丝杠和底座，所述手抓组件包括多个夹爪，所述夹爪的内表面设置有软橡胶，所述支撑组件包括多根连接杆、多根支撑杆、多个连接臂、安装座和丝母，所述支撑杆的一端固定在所述底座上，所述支撑杆的另一端部铰接有所述夹爪，所述安装座固定在多根所述支撑杆之间，所述连接臂固定在所述丝母上并绕所述丝母的轴线分布，所述连接杆铰接在对应的所述连接臂和所述夹爪之间，所述步进电机固定在所述安装座上，所述步进电机的转轴与所述丝杠连接，所述丝杠螺纹连接在所述丝母中。
实现在不易损伤果实和树枝的同时，采摘果实采摘，节约人力，提高效率。
申请人：青岛农业大学
地址：266000 山东省青岛市城阳区长城路700号
国籍：CN
代理机构：青岛合创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：王晓晓
更多信息请下载全文后查看。
水果采摘机械手装置设计与仿真
水果采摘机械手装置设计与仿真摘要近年来，随着全国经济的持续发展，人们对果蔬的需求越来越大。
在我国的果蔬生产中，柑橘生产所的占比重日益增大。
而在整个柑橘生产活动中，柑橘的采摘所占的工作量十分巨大。
除此之外，水果采摘质量的好坏还将直接影响到水果的保鲜储藏，运输配送等后续工作，并最终将严重影响到经济效益。
如果继续延续原始的手工采摘，不仅工作环境十分的艰苦，效率低下，而且水果采摘质量也得不到保障，更甚至时有采摘工作者在采摘过程中因为环境的复杂不小心从树上摔下而受伤的事故发生。
为了适应当代果蔬经济的发展，设计一种多自由度，满足工作空间的小型柑橘采摘机械手对实现农业自动化和提高经济效益具有重要意义。
根据柑橘生产活动中完成果实采摘整个过程的的具体条件，首先运用所学知识进行机构尺寸的设计；然后创新设计内嵌式关节采摘机械手所有零部件的具体合理尺寸；再按照设计的零件图通过Pro/E三维造型出机械手的所有零部件；接着根据机械手的工作方式选择合理的连接方式并通过创建合理约束完成机械手的装配；最后通过选用Pro/E 中的机构模式，经过旋转轴的自定义，伺服电机的添加，定义初始条件等完成机械手的运动仿真。
关键词：柑橘采摘机械手，内嵌式关节，Pro/E三维造型，运动仿真AbstractIn recent years, with the continuous development of economy, the proportion of citrus production in fruit and vegetable production is growing in our country. In the entire citrus production activities, the workload of citrus picking is very big. What’s more, the quality of fruit picking will directly affect the fruit storage, transportation and other follow-up work ,which eventually has serious influence on the economic benefit. If we continue to use the original manual picking, not only working environment is very difficult, working inefficient, but also the quality of fruit picking is not guaranteed .what’s worse, the fruit picking workers maybe fell from the trees and injured accidentally because the environment is very complex in the process of picking . In order to adapt to the development of contemporary economic fruit and vegetable, it is of great significance to agricultural automation realized and improving the economic benefit that designing a kind of small citrus picking manipulator with the features of multi-degree of freedom and satisfied the working space.According to the specific conditions of the whole process of fruit picking in citrus production activities, at first ,using the acquired knowledge to creatively design all parts of embedded citrus picking manipulator joints with reasonable size. Then according to the design of the part drawing shapes all parts of the manipulator through the Pro/E 3d modeling software. Next choosing the reasonable connection according to the workings of a manipulator and creating a reasonable constraint to complete the assembly of the manipulator. Finally ,through choosing mechanism model in Pro/E, after the axis of rotation of the custom, the adding of the servo motor and defined the initial conditions to complete the motion simulation of the manipulator.Keywords: citrus picking manipulator, embedded joints, Pro/E 3d modeling , motion simulation第一章绪论 (1)1.1前言 (1)1.2机械手的介绍 (1)1.3水果采摘机械手研究概况 (1)1.3.1 国外机械手的研究概况 (1)1.3.2 国内机械手研究概况 (3)1.4目的和意义 (3)第二章柑橘采摘机械手的结构设计 (5)2.1柑橘采摘机械手的系统构成 (5)2.2柑橘采摘机械手的材料选定 (5)2.3机械手大小臂长度的确定 (6)2.3.1 机械手大小臂长度的确定 (6)2.3.2 基于果园环境的机械手CAD模拟 (6)2.4机械手关节处伺服电机内嵌式创新 (8)2.5电机的选定 (8)2.5.1 电机种类的选择选择发 (8)2.5.2 电机规格的选择 (9)2.6机械臂尺寸的设计 (12)2.6.1 机械手的结构设计 (12)2.6.2 机械手各个零件的尺寸设计 (12)第三章三自由度机械手的三维造型 (14)3.1机械手大臂的三维造型。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人一、引言随着农业科技的发展，农作物的种植和采摘过程也逐渐实现自动化。
本文将介绍一种基于自动化技术的苹果采摘机器人，旨在提高苹果采摘的效率和质量。
二、背景苹果是世界上最重要的水果之一，全球范围内有大量的苹果种植园。
传统的苹果采摘方式主要依靠人工劳动，但存在劳动力成本高、效率低下、采摘质量不稳定等问题。
因此，研发一种基于自动化的苹果采摘机器人成为了迫切需求。
三、技术原理1. 视觉识别技术：机器人配备高分辨率摄像头，通过图像处理算法识别苹果的成熟度、大小和位置，以确定采摘的目标。
2. 机械臂控制技术：机器人配备多自由度的机械臂，能够精确控制机械臂的运动和力度，以实现准确而轻柔的采摘动作。
3. 定位导航技术：机器人配备定位导航系统，能够精确确定自身位置和目标位置，以实现精准的运动和采摘。
四、机器人的工作流程1. 初始化：机器人启动后，进行系统初始化和自检，确保各个组件正常工作。
2. 视觉识别：机器人利用视觉识别技术对苹果进行成熟度、大小和位置的识别，并确定采摘目标。
3. 导航定位：机器人根据导航系统的指引，准确移动到目标位置。
4. 机械臂控制：机器人根据目标位置和苹果的特征，精确控制机械臂的运动和力度，以实现准确而轻柔的采摘动作。
5. 采摘动作：机器人利用机械臂将苹果轻轻摘下，并将其放入容器中。
6. 采摘检测：机器人对采摘的苹果进行检测，确保采摘质量和成熟度的一致性。
7. 数据记录：机器人将每次采摘的苹果数量、质量和成熟度等数据记录下来，以便后续分析和管理。
五、机器人的优势1. 提高采摘效率：机器人采用自动化技术，能够快速准确地识别和采摘苹果，大大提高了采摘效率。
2. 提高采摘质量：机器人的视觉识别和机械臂控制技术能够实现准确而轻柔的采摘动作，避免了人工采摘中可能产生的伤害和损坏。
3. 减少劳动力成本：机器人代替了人工劳动，减少了人工采摘的劳动力成本。
4. 数据分析和管理：机器人能够记录每次采摘的数据，为后续的数据分析和管理提供便利。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人一、引言随着农业科技的不断发展，自动化农业机器人在现代农业生产中起到了重要的作用。
本文将介绍一种基于自动化的苹果采摘机器人，该机器人能够实现高效、准确地采摘苹果，提高农业生产效率，减轻农民的劳动强度。
二、机器人的工作原理1. 机器人结构该苹果采摘机器人由机械臂、视觉系统、控制系统和挪移底盘组成。
机械臂负责采摘苹果，视觉系统用于识别成熟的苹果，控制系统控制机器人的运动，挪移底盘使机器人能够在果园中自由挪移。
2. 视觉系统机器人配备了高分辨率的摄像头和图象处理算法，能够准确地识别苹果的成熟度和位置。
通过对苹果的颜色、形状和纹理等特征进行分析，机器人能够判断苹果是否成熟，并确定采摘的位置。
3. 机械臂机械臂采用多关节结构，具有灵便的动作能力。
根据视觉系统的识别结果，机械臂能够精确地定位并采摘苹果。
机械臂末端配备了夹爪，能够稳固地抓住苹果并将其放入篮子中。
4. 控制系统控制系统是机器人的大脑，负责协调机器人的各个部份工作。
通过与视觉系统和机械臂的实时通信，控制系统能够根据果园的情况调整机器人的运动轨迹和采摘策略，以最大限度地提高采摘效率。
5. 挪移底盘挪移底盘由多个驱动轮和电动机组成，能够使机器人在果园中自由挪移。
底盘上安装有传感器，能够感知地形和障碍物，确保机器人的安全运行。
三、机器人的工作流程1. 果园扫描机器人首先通过视觉系统扫描整个果园，获取果树的分布和苹果的成熟度信息。
机器人会记录下每棵果树的位置和苹果的数量，为后续的采摘工作做准备。
2. 目标定位根据果园扫描的结果，机器人会选择一个目标果树，并确定采摘的顺序。
机器人会使用视觉系统精确定位目标果树，并计算出采摘的路径。
3. 采摘操作机器人的机械臂会根据目标果树的位置和苹果的成熟度，精确地采摘苹果。
机械臂会将采摘的苹果放入篮子中，并记录下采摘的数量和时间。
4. 挪移到下一个目标采摘完成后，机器人会根据预先设定的路径挪移到下一个目标果树。
苹果采摘简易机械手
苹果采摘简易机械手设计说明书一、引言近年来，随着农业产业机构得调整，林果生产已经成为很多地区经济发展与农民增收得支柱产业，随着种植面积得不断扩大，果园规模化发展与规范化管理得要求日益提高,从而果园机械化日益重要。
果园收获机械得发展，可以减轻果农得劳动强度,提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。
由于我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度与欧美等国家还就是存在差距。
所以，针对我国各地林果生产特点研究相应得作业机械，对林果产业得发展有重要意义。
我国就是世界第一大水果生产国，也就是世界第一大水果消费国。
水果种植业得迅速发展提升了果园机械得市场需求。
采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力得３3％~５０%,目前我国得水果采摘绝大部分还就是以人工采摘为主。
采摘作业比较复杂,季节性很强,若使用人工采摘,不仅效率低、劳动量大,而且容易造成果实得损伤,如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上得损失。
使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农得经济效益,因此提高采摘作业机械化程度有重要得意义。
随着现代农业机械化生产，大面积得种植果树，农民朋友得农产品获得丰收，果实得采摘问题也凸显而出，在面对果树高而无法采摘造成了苹果得摔落，因而这些苹果无法上市进行出售，为解决高空采摘苹果难，故设计此苹果采摘简易机械手来解决此问题.二.项目设计得内容（1）果蔬收获机器人作业环境与工作对象得特殊性工业领域就是机器人技术得传统应用领域、由于在工业生产中，机器人得工作位置与障碍往往都能够事先预知,因此机器人得性能能得到很好得体现。
与工业机器人相比，果蔬收获机器人有很多独特得特点，主要表现在：（1）作业环境得非结构性收获机器人得工作环境往往就是非结构性得、未知得与不确定得、例如,机器人所处得地势可能崎岖不平，天气条件（如光照）也可能随时改变.即使在温室环境中,也必须考虑温度、湿度、天气以及其它环境参数得影响。
苹果采摘机械手[发明专利]
![苹果采摘机械手[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c5cc167cff4733687e21af45b307e87100f6f856.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710869225.4(22)申请日 2017.09.23(71)申请人 山西农业大学地址 030800 山西省晋中市太谷县铭贤南路兴农街1号(72)发明人 邱述金 贺思干 王炜 崔清亮 郭玉明 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350代理人 杨海明(51)Int.Cl.A01D 46/247(2006.01)(54)发明名称苹果采摘机械手(57)摘要本发明提出了一种苹果采摘机械手，解决了现有技术中苹果采摘方式不合理、效率低下的问题。
该机械手包括操作杆，其下部设有位于内部的第一滑块，第一滑块沿操作杆往复直线移动；操作杆的上端设有夹持机构，包括对称的两个机械手，机械手均与操作杆铰接连接，两个机械手之间组成容纳腔；操作杆的上端还设有位于内部的拉杆，拉杆与操作杆的延伸方向相同，拉杆的上端通过两根第二连杆与两个机械手铰接，第一滑块与拉杆之间通过第一拉线连接，第一滑块通过第一拉线、拉杆、第二连杆实现机械手的夹持动作；机械手内还设有切割机构，切割机构的动作位于夹持机构动作完成之后。
本发明的苹果采摘机械手结构简单、使用方便，具有很好的实用性。
权利要求书1页 说明书6页 附图5页CN 107455088 A 2017.12.12C N 107455088A1.苹果采摘机械手，其特征在于：包括操作杆，所述操作杆的下部设有位于其内部的第一滑块，所述第一滑块沿操作杆的长度方向往复直线移动；所述操作杆的上端设有夹持机构，包括对称的两个机械手，两个机械手均与操作杆之间铰接连接，两个机械手之间组成用于夹持果物的容纳腔；所述操作杆的上端还设有位于其内部的拉杆，所述拉杆与操作杆的延伸方向相同，所述拉杆的上端通过两根第二连杆分别与两个机械手铰接连接，所述第一滑块与拉杆之间通过第一拉线连接，所述第一滑块通过第一拉线、拉杆、第二连杆实现两个机械手的夹持动作；所述机械手内还设有切割机构，所述切割机构的动作位于所述夹持机构动作完成之后。
全国大学生机械工程创新设计大赛获奖案例《旋转式苹果采摘机械手》
旋转式苹果采摘机械手本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的我国是世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量占世界总量的40%以上,在世界苹果产业中占有重要地位。
根据苹果树的生长和栽培特性,将所设计苹果釆摘机械手的适用范围设定为：果实直径50〜100 mm,树高3〜4 m,进行采摘作业的人员身高170 cm左右。
目前我国苹果果园面临的一大困难就是没有操作简单且成本低的苹果采摘器，无法高效釆摘苹果。
采摘苹果不仅要耗费大量人力资源，还要花费大量时间与精力进行搬运，且要保证苹果的完整度，同时对离地3 m左右的果实进行采摘具有很大的危险性。
综合以上因素，我们设计了一个危险系数较小、方便果农进行苹果釆摘的旋转式苹果采摘机械手。
2.工作原理1）理论为了实现苹果的采摘功能，所设计的旋转式苹果采摘机械手参照苹果的外形特征，模仿人工采摘苹果的动作来设计。
旋转式苹果釆摘机械手主要由伸缩杆、双手指旋转机械手、牛津伸缩网兜、旋转切割传感器、旋转刀头等机构组成。
（1）伸缩杆。
利用伸缩杆可以随时调节杆的长度，即可以达到采摘不同高度处苹果的目的，提高采摘效率。
当需要伸长或缩短时，放松螺旋紧固件，两个杆之间的摩擦力减小，实现伸长或缩短。
当达到要求长度时，拧紧螺旋紧固件，两杆之间的摩擦力增加，防止相对滑动。
（2）双手指旋转机械手。
本旋转式苹果采摘辅助器的机械手有两根机械手指。
其中比较宽大的一根起到固定和夹紧的作用，另一根机械手指带有旋转刀头。
当伸缩杆对准苹果时,宽大手指会包裹苹果，防止苹果掉落,并在剪切时给予苹果支承。
另一根手指通过旋转切割，可以快速高效地将苹果蒂切断。
（3）旋转切割传感器。
当机械手控制住苹果，控制尖端抵到蒂的底端时，传感器会向下发出信号，开关处接收到传感器的信号时，提示操作人开始剪切。
这样的控制系统能够保证切到苹果蒂的底端，而且可以减少高度差带来的视觉障碍。
2)验证(1)固定装置。
我们设计的水果采摘器的机械结构比较简单，其主体是俯视时圆心角为60。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人一、引言自动化技术在农业领域的应用日益普及，为了提高苹果采摘的效率和质量，基于自动化的苹果采摘机器人应运而生。
本文将详细介绍基于自动化的苹果采摘机器人的设计和功能，并分析其在实际应用中的优势和潜在问题。
二、设计概述1. 机器人结构基于自动化的苹果采摘机器人采用轮式移动结构，配备机械臂和图像识别系统。
机器人的主体由高强度材料制成，具有良好的耐用性和稳定性。
2. 机械臂设计机械臂由多个关节组成，具备灵活的运动能力。
每个关节都配备有高精度的电机和传感器，以实现精准的苹果采摘操作。
机械臂末端配备夹持装置，能够稳定地夹取苹果。
3. 图像识别系统机器人配备先进的图像识别系统，能够准确地识别苹果的位置和成熟度。
通过图像处理算法，机器人可以判断苹果的大小、颜色和瑕疵情况，从而实现智能化的采摘。
三、功能特点1. 自动定位和导航机器人配备定位和导航系统，能够自动识别果园中苹果的位置，并规划最优路径进行采摘。
通过激光雷达和摄像头等传感器，机器人能够避开障碍物，确保安全稳定地移动。
2. 精准采摘机器人的机械臂具备高精度的运动控制能力，能够准确地夹取苹果。
通过图像识别系统的辅助，机器人能够判断苹果的成熟度和质量，避免采摘未成熟或有瑕疵的苹果。
3. 高效作业相比传统的人工采摘，基于自动化的苹果采摘机器人能够实现连续、高效的作业。
机器人不受时间和疲劳的限制，可以持续工作，提高采摘效率和产量。
4. 数据记录和分析机器人配备数据记录和分析系统，能够实时记录采摘过程中的数据，如采摘时间、产量和质量等。
这些数据可以用于农场管理者的决策参考，优化果园的管理和生产。
四、优势和潜在问题1. 优势基于自动化的苹果采摘机器人相比传统的人工采摘具有以下优势：- 提高采摘效率和产量，减少人力成本；- 精准采摘，避免损坏和浪费；- 可持续作业，不受时间和疲劳的限制；- 数据记录和分析，为果园管理提供决策依据。
2. 潜在问题基于自动化的苹果采摘机器人在实际应用中可能面临以下问题：- 对果园环境和苹果的适应性有限，可能需要进行定制化设计；- 机器人的成本较高，可能需要较长时间才能回收投资；- 对于果园中生长较低的苹果，机器人可能不易操作。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人简介：基于自动化的苹果采摘机器人是一种创新的农业机器人，旨在解决人工采摘苹果的劳动力短缺和效率低下的问题。
该机器人利用先进的机器视觉和机器学习技术，能够自动识别和采摘成熟的苹果，提高采摘效率和减少人力成本。
设计和功能：1. 机器人外观设计：该机器人采用紧凑的设计，具有四个轮子和一个可调节高度的机械臂。
机器人的外壳材料采用耐用的塑料，以保护内部的电子元件免受外界环境的影响。
2. 机器视觉系统：机器人配备了先进的机器视觉系统，包括高分辨率摄像头和图象处理算法。
通过对苹果的外观特征进行分析和识别，机器人能够准确判断哪些苹果已经成熟并可以采摘。
3. 机械臂和夹爪：机器人的机械臂具有多个关节，可以在不同方向上进行灵便的运动。
机械臂末端配备了特制的夹爪，能够轻松抓取和采摘成熟的苹果。
夹爪的设计考虑到了苹果的形状和大小，以确保采摘过程中不会对苹果造成损坏。
4. 导航和定位系统：机器人配备了激光雷达和惯性导航系统，能够实时获取周围环境的信息并确定自身的位置。
这使得机器人能够准确导航到苹果园中的每棵树下，并精确定位到每一个苹果的位置。
5. 自动化控制系统：机器人的自动化控制系统由嵌入式计算机和传感器组成，能够实时监测机器人的状态和环境信息，并根据预设的程序进行自主决策和行动。
机器人能够自动规划最优的采摘路径，并在采摘过程中避免与树枝或者其他障碍物碰撞。
优势和应用：1. 提高采摘效率：基于自动化的苹果采摘机器人能够以更快的速度和更高的准确性采摘苹果，相比人工采摘，可以大幅提高采摘效率。
2. 减少劳动力成本：机器人的使用能够减少对人力的依赖，降低采摘过程中的劳动力成本。
3. 降低人工采摘的风险：苹果采摘过程中，人工采摘者可能会面临攀爬树木、承受高温和紫外线辐射等风险。
机器人的使用可以减少这些风险，保障工作人员的健康安全。
4. 多功能应用：基于自动化的苹果采摘机器人还可以用于其他农作物的采摘，如梨、葡萄等。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人一、引言随着农业科技的不断发展，农业机械化已经成为现代农业的重要组成部份。
在果园中，苹果采摘向来是一项费时费力的工作。
为了提高采摘效率和减轻人工劳动强度，基于自动化的苹果采摘机器人应运而生。
本文将详细介绍基于自动化的苹果采摘机器人的设计和功能。
二、设计原理1. 机器人结构设计基于自动化的苹果采摘机器人采用轮式挪移机器人的设计，主要由底盘、机械臂和采摘器构成。
底盘具有良好的机动性，能够在果园中自由挪移。
机械臂具备多自由度，能够准确抓取苹果。
采摘器采用先进的传感技术，能够检测苹果的成熟度和位置。
2. 机器人感知与定位系统基于自动化的苹果采摘机器人配备了先进的感知与定位系统。
通过激光雷达、摄像头和红外传感器等设备，机器人能够实时感知周围环境和苹果的位置。
利用SLAM算法，机器人能够实现自主定位和导航，确保准确到达目标位置。
3. 机器人控制系统基于自动化的苹果采摘机器人采用分层控制结构，包括高层决策控制、中层路径规划和低层运动控制。
高层决策控制负责制定采摘策略和任务分配，中层路径规划负责规划机器人的运动路径，低层运动控制负责控制机器人的底盘和机械臂的运动。
三、功能特点1. 自主导航与定位基于自动化的苹果采摘机器人能够通过感知与定位系统实现自主导航和定位，能够在果园中准确到达目标位置。
机器人能够避开障碍物，并能够通过路径规划选择最优的行进路径。
2. 苹果成熟度检测机器人配备了先进的传感技术，能够实时检测苹果的成熟度。
通过对苹果表面颜色、硬度和糖度等指标的检测，机器人能够判断苹果是否成熟，并选择最佳的采摘时机。
3. 准确采摘技术基于自动化的苹果采摘机器人具备准确的采摘技术。
机械臂具备多自由度，能够根据苹果位置和成熟度进行精确抓取。
采摘器配备了先进的夹持装置，能够稳定地夹持苹果，并避免对果实造成损伤。
4. 数据记录与管理机器人具备数据记录与管理功能。
机器人能够记录每颗苹果的采摘时间、成熟度和分量等信息，并将数据上传至云端进行分析和管理。
基于自动化的苹果采摘机器人
基于自动化的苹果采摘机器人一、引言随着农业现代化的发展，农作物的采摘工作对于提高农业生产效率和减轻劳动强度变得越来越重要。
本文将介绍一种基于自动化技术的苹果采摘机器人，该机器人能够自动识别、定位和采摘成熟的苹果，极大地提高了采摘效率和质量。
二、机器人的工作原理1. 传感器系统苹果采摘机器人配备了多种传感器，包括视觉传感器、力传感器和距离传感器。
视觉传感器用于识别成熟的苹果，力传感器用于控制机器人的采摘力度，距离传感器用于测量机器人与苹果的距离。
2. 机械臂系统机器人的机械臂系统由多个关节组成，可以模拟人手的运动。
机械臂上配备了一个夹爪，用于采摘苹果。
机械臂系统通过传感器系统获取苹果的位置信息，并根据算法计算出最佳的采摘路径和力度。
3. 控制系统机器人的控制系统采用先进的算法，能够根据传感器数据实时调整机械臂的运动轨迹和力度。
控制系统还能够根据不同的苹果品种和成熟程度进行参数调整，以提高采摘的准确性和效率。
三、机器人的工作流程1. 感知阶段机器人首先利用视觉传感器对果园进行扫描，识别成熟的苹果。
通过图像处理算法，机器人能够准确地辨别苹果的颜色、大小和位置。
2. 定位阶段机器人根据传感器数据确定苹果的准确位置，并计算出最佳的采摘路径。
通过距离传感器，机器人可以调整自身的位置，以确保机械臂能够准确地接近苹果。
3. 采摘阶段机器人的机械臂根据控制系统的指令，准确地移动到苹果的位置上方。
通过力传感器，机器人可以控制夹爪的力度，确保采摘过程中不会损坏苹果。
一旦机械臂夹住苹果，它会将苹果轻轻地摘下，并放入一个容器中。
4. 收集阶段当容器中的苹果达到一定数量时，机器人会自动将容器送往集中地点进行处理。
机器人还可以通过无线通信系统将采摘的数据传输给农场管理者，以便进行统计和分析。
四、机器人的优势1. 提高采摘效率相比传统的人工采摘，机器人能够以更快的速度和更高的准确性采摘苹果。
机器人不受天气和季节的影响，能够全天候工作，大大提高了采摘效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
苹果采摘简易机械手设计说明书
一、引言
近年来，随着农业产业机构的调整，林果生产已经成为很多地区经济发展和农民增收的支柱产业，随着种植面积的不断扩大，果园规模化发展和规范化管理的要求日益提高，从而果园机械化日益重要。
果园收获机械的发展，可以减轻果农的劳动强度，提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。
由于我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度和欧美等国家还是存在差距。
所以，针对我国各地林果生产特点研究相应的作业机械，对林果产业的发展有重要意义。
我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。
水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。
采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%～50%，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。
采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。
使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益，因此提高采摘作业机械化程度有重要的意义。
随着现代农业机械化生产，大面积的种植果树，农民朋友的农产品获得丰收，果实的采摘问题也凸显而出，在面对果树高而无法采摘造成了苹果的摔落，因而这些苹果无法上市进行出售，为解决高空采摘苹果难，故设计此苹果采摘简易机械手来解决此问题。
二．项目设计的内容
（1）果蔬收获机器人作业环境和工作对象的特殊性
工业领域是机器人技术的传统应用领域.由于在工业生产中,机器人的工作位置
和障碍往往都能够事先预知,因此机器人的性能能得到很好的体现。
和工业机器人相
比,果蔬收获机器人有很多独特的特点,主要表现在:
(1)作业环境的非结构性收获机器人的工作环境往往是非结构性的、未知的和不确定的.例如,机器人所处的地势可能崎岖不平,天气条件(如光照)也可能随时改变。
即使在温室环境中,也必须考虑温度、湿度、天气以及其它环境参数的影响。
在这种复杂多变的环境条件中,机器人必须具有智能化的传感、规划和控制能力,要有很强的自适应能力。
(2)作业对象的个体差异和随机分布性果蔬收获机器人的首要任务是识别和
定位水果,而果实有的可能单个生长,有的则是一簇一簇的,形状、尺寸、颜色、成熟度也都不一样,而且果实总是随机分布在田地、藤蔓或树枝上,有的可能被茎杆和叶子遮挡,还要遇到不同的自然条件,如刮风可能导致果实摇动而不断改变其位置,并且果树和藤蔓的形状大小也往往不一样,从而使得机器人检测和接近果实变得异常困难。
(3)作业对象的柔软、易损性水果等作物一般都比较娇嫩、柔软,收获时很容易遭受机械损伤,因此必须小心处理.这需要从机器人结构、传感器、控制系统等方面加以协调和控制。
(4)收获机器人成本方面的特殊性农业机器人要想成功地应用,其成本必须低
于同样结构的工业机器人,因为农业的利润往往很小,设备也只能季节性地使用。
此外,农民一般不具备太多的专业知识.因此,收获机器人必须结构简单、操作性好、可靠性高,并且价格合理。
2采摘机器人的制造成本高、应用推广难
果蔬采摘机器人的采摘对象具有多样性,工作时间具有季节性,设备利用率低,操作对象大部分为农民,这就要求其要具有良好的通用性、可编程性、高可靠性和操作简单性。
另外采摘机器人的使用和维护都需要相当高的技术水平和费用。
只有当其使用成本低于人工收获成本时,采摘机器人才会真正被普及。
因此,成本问题将成为制约采摘机器人市场化的瓶颈问题。
3解决对策
每一个事物的发展都是一个遇到问题解决问题的过程。
为了很好的解决以上问题,解除限制采摘机器人发展的因素,可以从以下几个方面加强探索与研究:
(1)研究出一种高可靠性、高精度的视觉系统技术,可以使所有成熟果实都能够识别出来并能精确地对其定位。
这就需要在三维立体视觉技术、视觉传感器技术、图像获取和处理等方面进行更深入的研究。
(2)可以研究适合采摘机器人工作的果蔬栽培模式,通过降低作物生长环境的非结构化和复杂性,便于采摘机器人的视觉定位和移动。
(3)机械结构直接决定机器人运动的灵活性、平稳性和控制的复杂性。
采摘机器人结构必须更加紧凑和简化,优化机器人结构。
提高机械手和末端执行器的柔性和灵
巧性,成功避障,提高采摘的成功率,降低果实的损伤率。
(4)提高图像处理速度,优化软件算法,缩短机器视觉部分在整个采摘过程中所占用的时间,以提高采摘效率。
(5)采用开放式的控制系统,提高采摘机器人的通用性。
只要改变机器人的机械本体和末端执行器,用一套控制系统就能完成不同果蔬的采摘,从而提高控制系统的利用率、降低成本。
设计此机构有构思阶段，实际模型的建立，对实际模型数据的测量，按相应比例缩小并计算各构件的尺寸和角度。
构思阶段：仿照实际生活中人手采摘苹果的运动原理进行设计。
数据测量：由于此机构在设计初期，无准确数据，故本人用铁丝模拟制作了一个苹果采摘机械手，来确定相应角度和尺寸比例。
尺寸角度的确定：尺寸的确定会在下面做一详细介绍，此处构件圆角处的角度的范围是85--95度之间均可。
（如下图）
↓↓
三．项目设计的步骤
1·设计任务
设计此机构的主要作用是在离地面较高而且人无法采摘，能够按照要求的尺寸来采摘符合要求的苹果（直径为110mm）从而避免了误将未成熟和较小的苹果进行采摘，既方便又安全。
2·设计方法
设计此运动机构采用了Proe软件中拉伸·扫描·旋转放样等主要建模功能。
3·设计要求
构件分三个部分：采摘可控部分，连接部分和控制部分
1.确定固定圆环的直径D=110mm,在装配处确定一个基准面，按引导线切除10mm，在确定小圆d=6mm，按大圆环的引导线扫描10mm。
上图右侧与圆环基准线相交且与左侧切除扫描部分关于直径对称的孔d=4mm.
2.如下图所示为圆环机械爪
↑↑
a.此杆长为95mm
b. 圆内接三角形，圆d=90mm
说明：在画上图a杆时，按直径为12mm画一圆，给定一路径进行扫描。
在a 杆下面，确定两基准面，以底部向上12mm,进行切除。
b 图中是一直径为90mm 画圆，并作内切三角形。
3.连接杆
根据勾股定理：主杆连接部分长400mm，连接杆分别为95mm和350mm.当以下两连接杆成一条直线时，为防止卡死，两连接杆的实际长度大于理论长度。
4.控制转动杆
在主杆距离低端约100mm处，连接一构件，与主杆连接处倒圆角。
5.机构整体分析
a. 省力，易操作。
将原动力加于机械爪和圆环连接处，这样安装源动力可以减少使用时操作者尽量少的握住手柄，当有苹果需要采摘时再将手柄握住，这样不但省力而且易于操作。
使得机械爪始终是张开的。
b. 高空作业，无需重复。
在采摘苹果时，可以给圆环底部安装一个直径为
110mm，长根据实际需要确定的苹果输送管。
（帆布制管子最好）此机构可以大大减少采摘高空苹果的危险性，提高了苹果采摘的效率，有效的解决了大型果园高空苹果无法采摘（危险系数大，采摘成本高）的问题。
四。
设计总结
1从设计苹果采摘简易机械手的过程中，我逐渐体会到了运用Pore这个软件来设计产品的实用性，它的功能非常强大，在今后的学习中我们还要继续并不断深入的学习这个软件。
2虽然在画图的过程中我本人运用软件不熟练和不会的，也有需要同学帮忙，但我真正的理解了项目设计的真正意义。
3我设计的运动构件是我自己的想法，所有的尺寸和角度都是按照生活实际需要按相应比例来确定的。
在设计的过程中有很多不足，希望老师予以指导。
4.果蔬收获是一个季节性强的劳动密集型工作,由于劳动力的高龄化和人力资源越来越缺乏,采用机器人进行果蔬的自动化收获变得越来越迫切。
但由于收获机器人的工作环境往往是非结构性的、未知的和不确定的,因此给机器人的实际应用带来了很大的困难。
要成功地实现机器人的智能化收获,必须要在机器人的本体设计、果实的自动化识别和定位、机器人运动规划和控制技术等方面进行深入的研究。