四自由度苹果采摘机机械手设计开题报告

3.0 闻远设计 2023-07-14 388 4 21.83KB 5 页 10光币

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课题名称四自由度苹果采摘机机械手设计

课题来源

自拟 大创项目/竞

赛项目 工程（校外

协作） 校级科研项

目 厅局级科研项目

省部级科研项目 

国家级科研项目 企

业 其他 社会 

科研 实验工程

课题

类型

调查报告 创业型 应用型

设计开发型 实验研究型 理

论研究型 设计 论文

1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

1.1 国内外研究动态

目前国外对采摘机械的研究主要是以采摘机器人为主。其研究思想是人机

协作，即由人来完成寻找、导航、定位待采摘苹果，由机器人来完成果实的采

摘任务。机器人采摘苹果可以极大地解放生产力，提高采摘效率，但其缺点也

十分明显。由于工作环境的复杂性和不确定性，目前采摘机器人的智能化水平

离实际应用和商业化还有很长一段路要走。我国从 20 世纪 70 年代开始研究果

园采摘机械。受我国地域种植条件限制，此类研究主要以人工作业用的辅助机

械为主。至 90 年代开始，由于市场因素带动果树种植热潮，因此以市场需求为

导向的各种简易采摘器应运而生。2007 年新疆机械研究所研制出了我国第一台

多功能果园作业机，即 LG-1 型多功能自走式作业机。该作业机的研制成功，标

志着我国果园由单一的采摘机械进入到了多功能作业的机械时代。在机器人采

摘研究方面，我国尚处于起步状态。2006 年我国出台了“十一五”国家高科技

研究发展计划（863 计划），提出了高科技技术项目《果园采摘机器人关键技

术研究》。近年来国内许多高校也积极介入农业机器人采摘领域的研究，取得

了一定成果。在我国现阶段内苹果种植方式主要是分散栽培，分户管理。真正

集中成片统一管理的大型现代化果园其实很少。所以就成本，技术等种种因素

考虑，现阶段内果农可以使用的采摘机械应是以人为主，机械为辅的。即考虑

到适用对象是果农，并不具备系统的，专业的机电知识，所以设计出来的机械

装置应合理可靠，操作简便，成本低廉。

1.2 选题的依据和意义

我国是世界第一大苹果果消费国，也是世界第一大苹果生产国。苹果种植

业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过

程所用劳动力的 33%-50%，目前我国的苹果果买摘绝大部分还是以人工采摘为

主。苹果采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳

动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济

上的损失。使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且降低了损伤率，节省了人工

成本，提高了果农的经济效益，肉此提高苹果采摘作业机械化程度有重要的意

义。苹果采摘机械在果园规模化发展和规范化管理的地区应用更能突显其显著

特点。用机械代替传统的人力操作完成苹果采摘作业，既能减轻工人的劳动强

度，提高功效，还可降低生产成本，提高经济效益，同时又能抢农时，减少损

失，为果树生长发育创造良好环境，促进果品优质高产。

2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题

2.1 基本内容

传统的果园苹果收获基本以人工采摘为主(特殊用途的果类除外），耗时费

力，劳动成本高。苹果从采摘到运输过程周期较长，不容易保障果品质量。本

设计主要致力苹果无损采摘，以及初步清理，运出果园等收获环节。

2.2 解决的主要问题

1)用大功率的发动机进行装配及其，保证机器在工作时间不会因为超载而熄

火。

2)设计机械手臂，编写机械手臂工作程序，实现柔性抓取，摘果。

3)添加视觉捕捉辅助系统，辅助操作员操作机械手臂。

4)设计苹果输送，初步清洗装置，将采摘的苹果进行运输、清理、装箱。

5)设计多自由度承载升降自走车体，搭载全部采摘设备、操作人员、驾驶人

员，及采摘苹果、果箱等。

6)保证机器的安全性能。

3. 研究步骤、方法及措施

3.1 研究步骤

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摘要：

课题名称四自由度苹果采摘机机械手设计课题来源自拟大创项目/竞赛项目工程（校外协作）校级科研项目厅局级科研项目省部级科研项目国家级科研项目企业其他社会科研实验工程课题类型调查报告创业型应用型设计开发型实验研究型理论研究型设计论文1.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.1国内外研究动态目前国外对采摘机械的研究主要是以采摘机器人为主。其研究思想是人机协作，即由人来完成寻找、导航、定位待采摘苹果，由机器人来完成果实的采摘任务。机器人采摘苹果可以极大地解放生产力，提高采摘效率，但其缺点也十分明显。由于工作环境的复杂性和不确定性，目前采摘机器人的智能...

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