苹果采摘装置有限元分析开题报告

全文总字数：3640字

1. 研究目的与意义

近年来，随着人们生活水平的逐步提高，水果在整个食品消费结构中的比例不断增加，然而手工水果采摘在农业生产中仍然存在着很多弊端：

①由于日趋严重的老龄化问题及工业化和城镇化的发展，农业劳动力逐渐向工业、服务业等方向转移，农业劳动力短缺问题日益加深；

2. 国内外研究现状分析

1、国外研究现状：

1968年,美国学者首次提出应用机器人进行果蔬收获的思想^[1]，而在当时开发的收获机器人样机几乎都有人的参与，因此只能算是半自动化的收获机械^[2]。在水果采摘机器人中，末端执行器的设计是提高采摘质量的关键因素^[3]，1990年，t.a.pool和r.c.harrell设计了用于采摘柑橘的末端执行器，该末端执行器主要有旋转机构、定位摄像头、超声波检测机构组成。通过实验后发现这种机器的采摘效率较高并且对果实的伤害较少^[4]。比利时科学家设计了一种漏斗形的苹果采摘机器人末端执行器。该装置的工作原理是当摄像头捕捉到果实进入执行器后，吸引器吸入果实，并通过旋转扭断果梗从而完成采摘作业。这种方式简单有效，但是执行器受果实的形状限制而且采摘的稳定性较差^[5]。日本的duke m.bulanon等人2005年在北海道也设计了一种苹果采摘末端执行器，这种执行器类似于人的手指，它依靠ccd摄像头和激光装置进行定位采摘^[6]。2008年，kanae tanigaki和tateshi fujiura等人设计了一种用于采摘樱桃的末端执行器，它主要依靠视觉传感器来采集图像并通过四自由度的机械手来完成对樱桃的采摘。同年，日本shigehiko hayashi等人设计了一种采摘草莓的末端执行器，鉴于草莓特殊的表面特质，该执行器的主要材料为聚氨醋橡胶，为了减少果实表面的破坏，该机器利用真空吸盘机吸入果实并迅速利用手指切断果实^[7]。

2、国内的研究现状：

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

末端执行器是采摘机器人的执行部件，通过研究国内为末端执行器研究状况，设计一款手动苹果采摘装置，利用pro/e软件建立苹果采摘装置的三维模型，以ansys仿真软件为平台，完成苹果采摘装置运动分析、强度分析。具体包括以下内容：

1.确定苹果采摘装置的结构，完成零件结构设计，

4. 研究创新点

在手柄上设计了棘轮限位机构，手指夹住苹果后不需要对手柄施加握力而直接进行采摘动作。