番茄采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),答辯人：,學(xué) 號：,匯 報(bào) 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(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì),四,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),五,三維模型效果圖,六,結(jié)論,*,東北電力大學(xué),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(shí)候大約是,7-10,天左右，但在這個(gè)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(gè)期間把番茄給采摘下來，這個(gè)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(jìn)行,，因

2、此我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)代替人工作業(yè)的機(jī)器人,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),二、本課題的主要研究內(nèi)容,番茄采摘機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：小車的設(shè)計(jì)，支撐柱設(shè)計(jì)，基座設(shè)計(jì)，大臂設(shè)計(jì)，小臂設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)，上下擺臂設(shè)計(jì)，末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)，截?cái)鄼C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；,傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：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(guān)鍵易損零件，進(jìn)行強(qiáng)度校核；,對采摘機(jī)器人進(jìn)行三維建模。,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),三、,番茄采摘機(jī)器人手腕的,方案設(shè)計(jì),(a),旋轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)

3、簡單，只是轉(zhuǎn)動副傳動，提供,的,運(yùn)動太單一，無法完成復(fù)雜的動作要求。,方案二：,雙自由度手腕機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。能夠完成,比較復(fù)雜,的運(yùn)動，工作范圍廣泛，在工作范圍上比單自由度的結(jié)構(gòu)要大,。,方案三：,三自由度手腕機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的工作的范圍廣，能夠完成各種,復(fù)雜的動作,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),三、,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械臂的,方案設(shè)計(jì),方案一：,直角坐標(biāo)手臂,設(shè)計(jì)簡單,，,定位精度高的,，采摘半徑大,，尺寸,也大,。它的缺點(diǎn)在采摘作業(yè)時(shí)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(shí),。,該結(jié)構(gòu)無法摘取數(shù)量密度較大的番茄。,方案二：,圓柱坐標(biāo)手臂，這種,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)簡單，定位精度高，工作時(shí)繞

4、,Z,軸旋轉(zhuǎn)和,X,滑動，,這種設(shè)計(jì)全部增加了手臂的到達(dá)范圍，,產(chǎn)生的慣性比較大。,方案三：,極坐標(biāo)手臂。這種機(jī)構(gòu)它是由多種自由度構(gòu)成的，當(dāng)然機(jī)械機(jī)構(gòu)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(yīng)更小的慣性。還是這種機(jī)構(gòu)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(yùn)動系統(tǒng)也不容易控制，對應(yīng)的采摘精度低，容易損傷番茄。,方案四：,多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂。多關(guān)節(jié)手臂的自由度多，對應(yīng)的手臂的靈活度也常靈敏，對應(yīng)的角度也非常廣，機(jī)構(gòu)非常緊湊各個(gè)手臂的干涉也和小，當(dāng)然對應(yīng)的工作區(qū)域也很廣，可以在空間上各個(gè)區(qū)域運(yùn)動。番茄也對機(jī)械手臂的影響很小,。,(a),直角,坐標(biāo)手臂,(b),圓柱,坐標(biāo)

5、,手臂,(c),極坐標(biāo)手臂,(d),多關(guān)節(jié)手臂,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),三、,番茄采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的,方案設(shè)計(jì),末端執(zhí)行器設(shè)計(jì),方案一：,旋轉(zhuǎn)手指的打開和關(guān)閉基于手指根部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。僅具有一個(gè)支點(diǎn)稱為單一,回,類型,;,具有兩個(gè)支點(diǎn)的稱為,雙支回轉(zhuǎn),型。此種設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)外觀上設(shè)計(jì)簡單實(shí)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(dāng)不同直徑的果實(shí)夾緊時(shí)，中心位置不轉(zhuǎn)向，手指擰緊誤差也不會太大，但這些結(jié)構(gòu)類型的弱點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，加工精度要求高。,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),三、,機(jī)器人基座和傳動機(jī)構(gòu)的,方案設(shè)計(jì),(a),基座,(b),基座

6、傳動機(jī)構(gòu),(c),手臂傳動機(jī)構(gòu),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(gè)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(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),三、,采摘機(jī)器人方案選定,機(jī)器人方案選定,01,02,03,手臂選用多關(guān)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(zhuǎn),型,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、,采摘機(jī)器人小車,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),小車設(shè)計(jì)效果圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、采摘機(jī)器人基座設(shè)計(jì),基座設(shè)計(jì)效果圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、采摘機(jī)器人手臂設(shè)計(jì),手臂設(shè)計(jì)效果圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)

7、械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、采摘機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),手腕設(shè)計(jì)效果圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)效果圖,四、采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器設(shè)計(jì),*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、采摘機(jī)器人截?cái)鄼C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),截?cái)鄼C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)效果圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、采摘機(jī)器人傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),行星輪系減速器設(shè)計(jì),*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),四、,采摘機(jī)器人手腕和末端執(zhí)行器裝配設(shè)計(jì),手腕與末端執(zhí)行器裝配圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),五、三維模型,爆炸圖,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),五、整機(jī)三維模型,*,番茄采摘機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),完成了番茄采摘機(jī)器人的總體方案及整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，小車的設(shè)計(jì)，支撐柱設(shè)計(jì)，基座設(shè)計(jì)，大臂設(shè)計(jì)，小臂設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)，上下擺臂設(shè)計(jì)，末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)，截?cái)鄼C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。,完成,CAD,繪圖。,對關(guān)鍵零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。,應(yīng)用,catia,軟件對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維建模。,六、結(jié) 論,*,東北電力大學(xué),感謝各位老師提出寶貴意見,！,