【正文】 另一端由旋轉(zhuǎn)盤與采摘機(jī)構(gòu)的電動機(jī)固定連接，而旋轉(zhuǎn)盤的另一端由旋轉(zhuǎn)軸與采摘器頭活動鏈接。直流電動機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。據(jù)圖36所示，為了初步確定采摘頭的截面尺寸，須作以下幾點(diǎn)假設(shè):(l)采摘頭簡化為圓柱形懸臂梁。結(jié)論:采摘頭材料及尺寸結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。機(jī)械手臂雖然有很各種各樣的結(jié)構(gòu)形態(tài)，但是它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠在接受到指令時(shí)，精確地定位到三維空間或者二維空間上的某一點(diǎn)來進(jìn)行作業(yè)，完成指定動作。直角坐標(biāo)系機(jī)械手臂可以由單軸機(jī)械手臂組合而成。20世紀(jì)80年代中期日本京都大學(xué)NoboruKawamura等人研制出5自由度關(guān)節(jié)型的機(jī)械尹I珥。工作時(shí)可根據(jù)水果的不同高度任意調(diào)節(jié)，增強(qiáng)實(shí)用性。內(nèi)管的外徑選用直徑為23mm，厚度為1mm。水果被采摘器順利的采摘，不能讓其自己掉在地上，造成損傷，為保證能順利無傷害的的到達(dá)地面，必須設(shè)計(jì)接受傳送裝置。當(dāng)此采摘器安裝在別的地方時(shí)可拆掉手持固定部分。它構(gòu)型簡單，操作方便，價(jià)格低廉，效率較高。本設(shè)計(jì)中有些結(jié)論的得出，本應(yīng)該進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算和分析，但限于篇幅和時(shí)間，不能一一詳盡。再次，還要感謝我的同學(xué)們?yōu)槲业脑O(shè)計(jì)提供寶貴的意見，在完成論文的過程中通過相互交流，互通有無，使我能夠又快又好的完成論文。用一些事情，總會看清一些人。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會多一些色彩斑斕，少一些蒼白無力。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。我要感謝學(xué)校，圖書館和數(shù)字化圖書館里提供了豐富的資料，為我們撰寫論文提供了基礎(chǔ)。并且在這一過程中，我發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的問題，有些想法，方法最初看起來是可行的，但認(rèn)真思考后就會發(fā)現(xiàn)存在很多不足之處。為了能清楚直觀的看明白基于伸縮式機(jī)械手臂的水果采摘裝置的模型，下圖為拆除接受傳遞裝置的整體模型。傳遞裝置的直徑為保證水果順利傳輸，上寬下窄即可。結(jié)論:伸縮式機(jī)械手臂材料及尺寸結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求和穩(wěn)定性要求。(3)采摘水果時(shí)的扭矩彎矩太小均忽略不計(jì)。采摘水果的果樹的高約為三米，內(nèi)外管長度為內(nèi)管為一米，外管為一米五，加上采摘人員的身高(保守估計(jì)一米，高度不夠時(shí)還可伸長手臂)，最長的總長度至少可到三米五。美國佛羅里達(dá)大學(xué)開發(fā)了一種由兩個(gè)轉(zhuǎn)動副和一個(gè)滑動副構(gòu)成的球形坐標(biāo)機(jī)器人，這種機(jī)器人的攝像系統(tǒng)裝在操作手的末端，水果的圖像位于滑動軸的中心，從而只要滑動軸稍微張開一定的角度就可以很輕易的采摘到水果。常見的直交機(jī)械手組合有懸臂式，龍門式，直立式，橫立式等樣式。下圖為常見的六自由度機(jī)械手臂，它有X移動，Y移動，Z移動，X轉(zhuǎn)動，Y轉(zhuǎn)動，Z轉(zhuǎn)動六個(gè)自由度組成。Pro/Engineer是目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中最為專業(yè)的軟件之一。則:考慮到采摘器在采摘水果的實(shí)際過程中，并不是處于理想狀態(tài)，所受的力產(chǎn)生的最大彎矩，可在理想狀態(tài)的最大靜彎矩前乘一動載系數(shù)k，由于采摘器采摘時(shí)的工作環(huán)境狀況較好，取k=2~3，此動載系數(shù)考慮了實(shí)際操作中遇到的最大障礙時(shí)的載荷增值。鋸片外徑為50mm，鋸片內(nèi)孔直徑為5mm。直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好和啟動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)。采摘機(jī)構(gòu)由采摘頭，電動機(jī)，圓形鋸盤組成。剪切式結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對果實(shí)及枝條的傷害極小，但定位要求高。日本的三重大學(xué)開發(fā)了在采摘水果時(shí)不需要直接接觸到水果的本體，而只需要抓住果莖的軟質(zhì)水果的采摘機(jī)器人。對于水果的采摘方式，多數(shù)的采摘機(jī)器人采用用刀剪斷果莖或直接用手爪擰斷果莖。接著一手握住手柄19，一手握住手臂，移動機(jī)械手臂靠近需要采摘的水果時(shí)，目測水果的方向，緩緩的捏緊控制手柄18使得圓形鋸盤1在旋轉(zhuǎn)盤3的帶動下旋轉(zhuǎn)到與水果的果蒂相垂直。采摘頭一端與機(jī)械手臂相連，另一端與旋轉(zhuǎn)盤活動鏈接，圓形鋸盤固定連接在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上。水果的生產(chǎn)業(yè)以個(gè)體經(jīng)營為主，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，采摘器的價(jià)格不能太高，否則會就很難普及。設(shè)計(jì)內(nèi)容:(1)伸縮式機(jī)械手臂:手臂簡單自如地轉(zhuǎn)向和收縮。在氣候適宜開花多的年份，如果一株成年蘋果樹有5%的花、桃樹有15%~20%的花結(jié)的果實(shí)能達(dá)到成熟，就可以獲得豐收。本課題將進(jìn)行基于伸縮式機(jī)械手臂的水果采摘裝置的設(shè)計(jì)，構(gòu)型簡單，操作方便。國家支持有關(guān)的科研機(jī)構(gòu)和院校加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)技術(shù)研究，根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和農(nóng)民需求，研究開發(fā)先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機(jī)械，支持農(nóng)業(yè)機(jī)械科研、教學(xué)與生產(chǎn)、推廣相結(jié)合，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展要求相適應(yīng)。另外，果農(nóng)可以少打矮壯素等農(nóng)藥，生產(chǎn)出更多的無公害果子，減少成本投入和對環(huán)境對水果的污染，游客可以品嘗到更新鮮衛(wèi)生的水果。高處作業(yè)的大部分是青壯年，一般都是家庭的主要勞力。高枝水果有的已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2m，已經(jīng)屬于高出作業(yè)范疇。近年來，為轉(zhuǎn)移農(nóng)村勞動力，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增收，山區(qū)丘陵地區(qū)普遍把勞務(wù)輸出作為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入的一項(xiàng)重要舉措。⑤增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)的通用性。果蔬采摘機(jī)器人操作者是知識水平較低的普通農(nóng)民，不是具有機(jī)電知識的專門的技術(shù)人員。我國在農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究始于20世紀(jì)90年代中期，相對于發(fā)達(dá)國家起步較晚，果蔬采摘機(jī)器人的研究還處于起步階段。從20世紀(jì)80年代中期開始，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，以日本為代表的西方發(fā)達(dá)國家，包括美國、英國、法國、荷蘭、以色列、西班牙等國家，都在水果采摘機(jī)器人方面做了大量的研究工作，涉及到的研究對象主要包括甜橙、蘋果、櫻桃、甜瓜、葡萄、草莓等，試驗(yàn)成功了多種具有人工智能的收獲采摘機(jī)器人。高枝水果的采摘還帶有一定的危險(xiǎn)性。水果收獲期間需投入的勞力約占整個(gè)種植過程的50%~70%。采摘機(jī)器人是未來智能農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。美國在自動化收獲機(jī)器人的研究方面沒有一個(gè)很清晰的戰(zhàn)略，研究工作也基本處于停頓狀態(tài)。郭峰等運(yùn)用彩色圖像處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，開發(fā)了草莓揀選機(jī)器人，采用氣動驅(qū)動器將草莓推到不同的等級方向。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要應(yīng)用具有很大的發(fā)展?jié)摿?。?jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，皆居世界第一，且人均占有量48kg以上。高枝水果的采摘對人員的體力有較高要求，一般直接參與采摘作業(yè)的應(yīng)是青壯年，手工采摘高枝水果還不能由一人完成。如使用較高的梯子和高凳時(shí)，還應(yīng)根據(jù)需要采取相應(yīng)的安全措施。此外，傳統(tǒng)的作業(yè)還存在以下弊端:一是采摘過程中作業(yè)者的人身安全問題，即手工采摘時(shí)手臂易被樹枝劃傷或擦破，高處作業(yè)時(shí)，還可能會摔傷。近年來，國家對農(nóng)機(jī)化關(guān)鍵技術(shù)和裝備研制開發(fā)的扶持力度很大，十五期間中央財(cái)政直接投入的農(nóng)機(jī)化科技攻關(guān)資金為2800萬元，十一五。一是基本屬于純機(jī)械式的，采摘器過于簡單，不利于提高生產(chǎn)效率，減輕操作者的勞動強(qiáng)度。采摘下的水果能順利進(jìn)入的接收裝置，再順著傳遞裝置，安全的到達(dá)地面。疏除方法一般用人工，也可用適當(dāng)濃度的化學(xué)藥劑噴灑果樹，采用化學(xué)疏除，采用人工疏除時(shí)利用基于伸縮式機(jī)械手臂的水果采摘裝置能方便的進(jìn)行蔬果，在平時(shí)也能方便及時(shí)的清除果樹上任何部位的病果、次果，不會對好的臨位水果造成物理傷害，不會出現(xiàn)摘除次果時(shí)砸壞或砸掉好果的現(xiàn)象。(4)傳送裝置:果實(shí)從高處安全順利的傳送至地面。伸縮式機(jī)械手臂的主體部分由兩根套在一起的同心不銹鋼外管和內(nèi)管組成，由箍環(huán)連接，可實(shí)現(xiàn)