采摘機(jī)械化的發(fā)展及采摘機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　我國(guó)作為水果生產(chǎn)大國(guó)，國(guó)家對(duì)采摘機(jī)械化的發(fā)展十分重視，采摘機(jī)器人對(duì)我國(guó)未來水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用十分重大。結(jié)合水果生產(chǎn)種植環(huán)境和實(shí)際采摘過程，基于機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)水果采摘過程的試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了智能水果采摘機(jī)器人樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水果的智能采摘。

　　該機(jī)器人由機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和電氣智能控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。機(jī)械結(jié)構(gòu)包括可移動(dòng)載體、機(jī)械手臂、夾持器和橫向滑動(dòng)裝置;電氣智能控制系統(tǒng)主要包括工控計(jì)算機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、雙CCD攝像機(jī)、傳感器控制模塊、數(shù)據(jù)采集卡、GPIB卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、鋰電池供電箱、GPIB卡和控制系統(tǒng)。

　　機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是智能采摘機(jī)器人的硬件平臺(tái)，為機(jī)器人進(jìn)行成熟果實(shí)識(shí)別與采摘奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其各個(gè)部件的作用各不相同，結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)采摘機(jī)器人的自動(dòng)控制?？梢苿?dòng)載體是智能機(jī)器人的基礎(chǔ)，是其他控制采集系統(tǒng)的平臺(tái)，智能采摘機(jī)器人的信號(hào)采集、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器模塊及智能控制系統(tǒng)都需要以可移動(dòng)載體為載體。可移動(dòng)載體采用履帶行走方式，履帶式移動(dòng)載體與地面接觸面積大，受力面積大，給地面的壓力小，適合在松軟的果林路面上行進(jìn)。機(jī)器人行走裝置根據(jù)智能控制系統(tǒng)的指令進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)采用直流供電。

　　機(jī)械手臂裝置采用采用多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，有3個(gè)主自由度，可以做轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的動(dòng)作;再加上夾持器的X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使夾持器到達(dá)臂長(zhǎng)范圍的任何三維坐標(biāo)點(diǎn)。該機(jī)器人的機(jī)械手臂裝置韌性強(qiáng)、承受負(fù)載大、自身輕薄、靈活性高、到達(dá)指定位置誤差小，在整個(gè)采摘作業(yè)過程中，運(yùn)行速度適中，慣性較小，平穩(wěn)度非常高。

　　夾持器是采摘過程中作用最大的部件，是采摘機(jī)器人的手，水果的抓取收獲依靠其完成，可以根據(jù)命令直接執(zhí)行采摘任務(wù)。該設(shè)計(jì)中的夾持器最大工作角度為88°，采摘過程中夾緊力未270N，質(zhì)量為0．6kg，閉合時(shí)間為0．2s;裝置輕便，采摘角度大，耗時(shí)短，力度適中，不會(huì)給果實(shí)帶來機(jī)械損傷。