多臂采摘機(jī)器人的初步設(shè)計(jì)——采摘手的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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多臂采摘機(jī)器人多臂采摘機(jī)器人機(jī)機(jī)械手設(shè)計(jì)械手設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：張?chǎng)?專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)：12-1 指導(dǎo)教師：黃新成 前 言 隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)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(jī)器人已逐步進(jìn)入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，并將促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向著裝備機(jī)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(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)要求高的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，研究和開(kāi)發(fā)果蔬采摘的智能機(jī)器人技術(shù)對(duì)于解放勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)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(zhǎng)的實(shí)時(shí)性要求等方面都有著重要的意義。果蔬采摘機(jī)器人的研究開(kāi)始于20 世紀(jì)60 年代的美國(guó)(1968 年)，采用的收獲方式主要是機(jī)械震搖式和氣動(dòng)震搖式。其缺點(diǎn)是果實(shí)易損、效率不高，特別是無(wú)法進(jìn)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(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，采摘機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。其中機(jī)械手是研究的重點(diǎn)。1.機(jī)械手 機(jī)械手又稱操作機(jī)，是指具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，并使工作對(duì)象能在空間內(nèi)移動(dòng)的機(jī)械裝置，是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體。在采摘機(jī)器人中，機(jī)械手的主要任務(wù)就是將末端執(zhí)行器移動(dòng)到可以采摘的目標(biāo)果實(shí)所處的位置，其工作空間要求機(jī)器人能夠達(dá)到任何一個(gè)目標(biāo)果實(shí)。機(jī)械手一般可分為直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、極坐標(biāo)、球坐標(biāo)和多關(guān)節(jié)等多種類(lèi)型。2.研究現(xiàn)狀 日本Kondo一等人研制的西紅柿收獲機(jī)器人(如圖1)、黃瓜采摘機(jī)器人(如圖2)和草葛采摘機(jī)器人(如圖3)葡萄采摘機(jī)器人(如圖4所示)采用5自由度的極坐標(biāo)機(jī)械手，末端的臂可以在葡萄架下水平勻速運(yùn)動(dòng)圖1圖2圖3圖43.機(jī)械手 StanfordlJPLS手DLR手國(guó)內(nèi)研究 HIT I手HIT/DLR多指手 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)一個(gè)變掌式多功能的采摘機(jī)械手，變換手指的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取不同形狀的果蔬。機(jī)械手由三個(gè)手指，每個(gè)手指兩個(gè)關(guān)節(jié)。通過(guò)微型異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。4.尺寸設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)人手尺寸的的調(diào)查，根據(jù)設(shè)計(jì)要求去平均值，設(shè)定機(jī)械手的尺寸。其中第一個(gè)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度為55mm，第二個(gè)關(guān)節(jié)長(zhǎng)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(jī)的選擇通過(guò)對(duì)機(jī)械手的分析，考慮到本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手的工作情況，以及設(shè)計(jì)要求，在互聯(lián)網(wǎng)和專(zhuān)業(yè)資料中對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)篩選最后決定選用電機(jī)型號(hào)：PM10s-020-zst76.齒輪設(shè)計(jì)及安裝 通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸。并由齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算公式設(shè)計(jì)出兩種齒輪。小齒輪連接電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，傳遞給大齒輪帶動(dòng)手指做彎曲運(yùn)動(dòng)。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(zhǎng)度大于80mm的棒狀物體，如黃瓜之類(lèi)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(gè)活動(dòng)手指平行達(dá)與固定手指對(duì)立相比形態(tài)一抓取做大直徑為95mm。小動(dòng)畫(huà)
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編號(hào)：20910278
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