多臂采摘機器人的初步設(shè)計——采摘手的設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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多臂采摘機器人多臂采摘機器人機機械手設(shè)計械手設(shè)計 學(xué)生姓名：張鑫 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：12-1 指導(dǎo)教師：黃新成 前 言 隨著電子計算機和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展、農(nóng)業(yè)高新科技的應(yīng)用和推廣，農(nóng)業(yè)機器人已逐步進入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，并將促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向著裝備機械化、生產(chǎn)智能化的方向發(fā)展。果蔬采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中季節(jié)性強、勞動強度大、作業(yè)要求高的一個重要環(huán)節(jié)，研究和開發(fā)果蔬采摘的智能機器人技術(shù)對于解放勞動力、提高勞動生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長的實時性要求等方面都有著重要的意義。果蔬采摘機器人的研究開始于20 世紀60 年代的美國(1968 年)，采用的收獲方式主要是機械震搖式和氣動震搖式。其缺點是果實易損、效率不高，特別是無法進行選擇性的收獲，在采摘柔軟、新鮮的果蔬方面還存在很大的局限性。但在此后，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機器人技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，采摘機器人的研究和開發(fā)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。其中機械手是研究的重點。1.機械手 機械手又稱操作機，是指具有和人手臂相似的動作功能，并使工作對象能在空間內(nèi)移動的機械裝置，是機器人賴以完成工作任務(wù)的實體。在采摘機器人中，機械手的主要任務(wù)就是將末端執(zhí)行器移動到可以采摘的目標果實所處的位置，其工作空間要求機器人能夠達到任何一個目標果實。機械手一般可分為直角坐標、圓柱坐標、極坐標、球坐標和多關(guān)節(jié)等多種類型。2.研究現(xiàn)狀 日本Kondo一等人研制的西紅柿收獲機器人(如圖1)、黃瓜采摘機器人(如圖2)和草葛采摘機器人(如圖3)葡萄采摘機器人(如圖4所示)采用5自由度的極坐標機械手，末端的臂可以在葡萄架下水平勻速運動圖1圖2圖3圖43.機械手 StanfordlJPLS手DLR手國內(nèi)研究 HIT I手HIT/DLR多指手 根據(jù)設(shè)計的要求，設(shè)計一個變掌式多功能的采摘機械手，變換手指的相對位置來實現(xiàn)抓取不同形狀的果蔬。機械手由三個手指，每個手指兩個關(guān)節(jié)。通過微型異步電機驅(qū)動。4.尺寸設(shè)計 通過對人手尺寸的的調(diào)查，根據(jù)設(shè)計要求去平均值，設(shè)定機械手的尺寸。其中第一個關(guān)節(jié)長度為55mm，第二個關(guān)節(jié)長度為40mm，手指寬度為22mm，手掌直徑為94mm。手指部分零件及裝配5.電機的選擇通過對機械手的分析，考慮到本次設(shè)計的機械手的工作情況，以及設(shè)計要求，在互聯(lián)網(wǎng)和專業(yè)資料中對步進電動機篩選最后決定選用電機型號：PM10s-020-zst76.齒輪設(shè)計及安裝 通過電動機的轉(zhuǎn)速和扭矩，機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸。并由齒輪設(shè)計計算公式設(shè)計出兩種齒輪。小齒輪連接電動機輸出動力，傳遞給大齒輪帶動手指做彎曲運動。兩種齒輪模數(shù)為0.25.小齒輪齒數(shù)為18，大齒輪齒數(shù)62，大小齒輪中心距為10mm。7.主要工作形態(tài)（1）三指并攏狀態(tài)如，最小抓取直徑為16.5mm，最大抓取直徑為60mm，長度大于80mm的棒狀物體，如黃瓜之類的果蔬最佳（2）形態(tài)二：三指互成120，在這種狀態(tài)抓取球狀物體最為穩(wěn)定。抓取范圍為直徑在70100mm之間球體。（3）形態(tài)三：兩個活動手指平行達與固定手指對立相比形態(tài)一抓取做大直徑為95mm。小動畫
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