多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維SW及仿真）

多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維SW及仿真）,多功能,農(nóng)業(yè),機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),三維,SW,仿真 附件5 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué) 院 智能工程學(xué)院 年 級 2020級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日　 廣西城市職業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)院（全稱）： 專業(yè)（全稱）： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 姓名 學(xué)號 年級 2020級 班級 2班 設(shè)計(jì)（論文） 題目 多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 未定職 擬完成時(shí)間 　　年　月　 日 論文（設(shè)計(jì)）類別 t項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作類　　 囗項(xiàng)目設(shè)計(jì)策劃類 囗實(shí)踐操作類　 囗課堂教學(xué)與設(shè)計(jì)類　　囗學(xué)位論文類　 命題來源 t教師命題 囗學(xué)生自擬 囗教師科研課題 是否在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐和社會調(diào)查等社會實(shí)踐中完成 囗是 t否 一、選題依據(jù)及意義（不少于300字） 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中果蔬采摘作業(yè)是果蔬生產(chǎn)鏈中最耗時(shí),最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié),果蔬收獲期間需投入的勞力約占整個(gè)種植過程所用勞力的50%-70%。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口老齡化,很多國家農(nóng)業(yè)勞動力嚴(yán)重短缺,導(dǎo)致果蔬生產(chǎn)勞動力成本增加,為降成本,提高勞動效率,果實(shí)采摘的自動化成為待解決的問題（圖1-1采摘機(jī)器人）。近年來,隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,機(jī)械手的研制和生產(chǎn)已成為高科技技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展,使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。 圖1-1 蘋果采摘機(jī)器人 目前,機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活,但它具有可不斷重復(fù)工作、能在條件比較惡劣的環(huán)境下工作、載重量大、定位精確等特點(diǎn),因此受到了農(nóng)業(yè)部門的重視。它可以在惡劣的環(huán)境中收割作物,提高收割精度和產(chǎn)量,使機(jī)械手在農(nóng)業(yè)方面越來越廣泛地得到了應(yīng)用。鑒于此，我們以多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)為課題進(jìn)行了多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)。為后續(xù)設(shè)計(jì)該多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 二、研究目的與主要內(nèi)容（含設(shè)計(jì)（論文）提綱，不少于500字） 本次多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，我們以抓取番茄為目標(biāo)。該裝置由末端執(zhí)行器、機(jī)械臂、及傳感器組成。通過兩指抓手對番茄莖進(jìn)行抓取。該機(jī)械手通過夾取番茄莖對其進(jìn)行采摘。該機(jī)器手在穩(wěn)定工作的過程中摘取番茄的速度大約是6個(gè)每分鐘。該機(jī)械手擁有豐富的自由度，非常適合農(nóng)業(yè)作物中對番茄的采摘。由于果實(shí)位置及成熟度不同，所以我們將機(jī)械手抓取位置設(shè)置為根莖處，可極大程度避免對果實(shí)的損壞。 圖2-1 多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手原理圖 多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手手爪與機(jī)械手的整個(gè)裝置是一體的,一個(gè)機(jī)械手系統(tǒng)只有一個(gè)手型,這種機(jī)械手只能抓取范圍很小的一類東西。特別是對于現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品小批量、多品種的發(fā)展趨勢,以往的這種機(jī)械手暴露出很多弊端。當(dāng)作物變化時(shí),企業(yè)不得不花費(fèi)大量的資金來買新的機(jī)械手。買來的機(jī)械手可能用不了多久隨著作物品種的更換,這些機(jī)械手就被廢棄了,造成企業(yè)資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。 針對以往機(jī)械手適應(yīng)性不強(qiáng)的弊端,為使其靈活適應(yīng)不同的工作要求,在設(shè)計(jì)機(jī)械手的手部時(shí),保證手的活動部位的活動原理不變,而手的根部和手指之間采用可拆卸的螺栓連接,也就是手爪部設(shè)計(jì)成大小、形狀、材料不同的產(chǎn)品,分系列生產(chǎn),以靈活適應(yīng)工作要求的變化,實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)械手多用的目的。遇到特殊情況,可以自己設(shè)計(jì)爪部,并安裝到機(jī)械手的根部。在農(nóng)業(yè)收割中,當(dāng)需要用機(jī)械手抓取的農(nóng)作物表面質(zhì)量要求較高、不能損害時(shí),可以把機(jī)械手手部面積設(shè)計(jì)得較大些,增加作物的受力面積,在保證受力不變的情況下減小壓強(qiáng),這樣,可使作物在夾緊過程中被抓物體的受力從開始到加緊有一個(gè)緩慢的過程,從而保護(hù)被抓物體的表面。 本論文主要研究內(nèi)容是運(yùn)用三維軟件對多功能農(nóng)業(yè)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解多功能農(nóng)業(yè)械手的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。其研究內(nèi)容包括： （1）各部分功能分析與方案設(shè)計(jì)； （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型； （3）傳動部分設(shè)計(jì)與計(jì)算； （4）各個(gè)結(jié)構(gòu)部件的可靠性； （5）能夠?qū)崿F(xiàn)的功能； 三、研究方法和手段 1、調(diào)查研究設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)行理論分析。 2、通過查詢圖書資料以及相關(guān)文獻(xiàn)、文檔，了解的方案。 3、與指導(dǎo)老師及同學(xué)共同分析和探討所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容含義等。 4、理論結(jié)合實(shí)際，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體分析研究，得出結(jié)論。 5、繪制裝配圖與主要零件圖。 6、寫出畢業(yè)論文，仔細(xì)檢查修改。 7、指導(dǎo)老師檢查，錯(cuò)誤的修改直到完成設(shè)計(jì)。 四、文獻(xiàn)綜述（在對選題涉及的研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行廣泛閱讀或調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)等內(nèi)容進(jìn)行綜述，并提出自己的見解和研究思路。不少于700字） 近年來,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著規(guī)?；?、多樣化、精確化方向發(fā)展,農(nóng)業(yè)勞動力的成本迅速上升,勞動力不足的現(xiàn)象日趨明顯,多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手技術(shù)越來越受到關(guān)注但是,由于采摘對象的復(fù)雜性和工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化, 目前國內(nèi)的采摘自動化程度仍然很低,尤其是采摘機(jī)械手的關(guān)鍵部位--機(jī)械手,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣等因素,造成工作效率低、生產(chǎn)成本較高,故不能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到普遍的適用.所以對采摘機(jī)械手的設(shè)計(jì)及控制研究對于今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義。在日本、美國等發(fā)達(dá)國家,農(nóng)業(yè)人口較少。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向規(guī)?；?、多樣化、精確化的方向邁進(jìn),勞動力不足的現(xiàn)象越來越明顯。許多作業(yè)項(xiàng)目如蔬菜、水果的挑選與采摘,蔬菜的嫁接等都是勞動力密集型的工作,再加上時(shí)令的要求,勞動力缺乏的問題很難解決。正是基于這種情況,這些發(fā)達(dá)國家大力進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械手的研究,并取得了很好的成果。 國內(nèi)在多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手方面的研究始于20世紀(jì)90年代中期,相對于發(fā)達(dá)國家起步較晚,但是發(fā)展很快,很多院校、研究所都在進(jìn)行多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手和智能農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)的研究。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在我國開展了自動化嫁接技術(shù)的研究工作,先后成功開發(fā)了自動插接法、自動旋切貼合法嫁接技術(shù),填補(bǔ)了我國自動化嫁接技術(shù)的空白,形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化嫁接技術(shù)。上海交通大學(xué)機(jī)械手研究所的曹其新等人進(jìn)行了用于精確農(nóng)業(yè)的智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究工作,已經(jīng)完成了智能化聯(lián)合收割機(jī)、蔬菜工廠化育苗播種流水線樣機(jī)的研制,正在進(jìn)行草莓挑選機(jī)械手、黃瓜采摘機(jī)械手的研究。浙江大學(xué)應(yīng)義斌教授研究的水果自動分級機(jī)械手系統(tǒng)得到國家"863"計(jì)劃的支持。吉林大學(xué)王榮本、于海業(yè)在90年代中期開始進(jìn)行農(nóng)用自動引導(dǎo)行走車的研究。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)姬長英、沈明霞等人,浙江工業(yè)大學(xué)青芳、張立斌等人,在進(jìn)行多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械手的視覺研究。江蘇大學(xué)紀(jì)良文、吳春篤進(jìn)行了噴藥機(jī)械手的研究,他們采用超聲測距作為噴藥機(jī)械手的輔助視覺系統(tǒng)"還有吉林工業(yè)大學(xué)與吉林農(nóng)業(yè)研究所研制的鋤草機(jī)械手",中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊麗博士研制的組培苗分割移植機(jī)械手系統(tǒng),江蘇大學(xué)的陳樹人、尹建軍等在對西紅柿的視覺研究亦取得很大的成果,還有周云山和李強(qiáng)等人研究的蘑菇來摘機(jī)械手也處于是國內(nèi)領(lǐng)先水平,西北農(nóng)林科技大學(xué)對蘋果采摘機(jī)械手手臂控制進(jìn)行了研究,東北林業(yè)大學(xué)的陸懷民研制了林木球果采摘機(jī)械手。 雖然在許多的農(nóng)業(yè)作業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但仍有許多危險(xiǎn)的、勞動強(qiáng)度大的和單調(diào)乏味的工作不適合人去做，需要一定的與人一樣的智能去完成，要使農(nóng)業(yè)持續(xù)下去，農(nóng)村勞動力的匱乏勢必導(dǎo)致勞動力成本的提高，急需大量的農(nóng)業(yè)機(jī)械或者自動機(jī)械參與到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化，也提高在生產(chǎn)加工速度，綜上所述，可以看出，機(jī)械手的發(fā)展前景非常廣闊，但其發(fā)展需要我們進(jìn)一步推動，來提高現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率，簡化人工操作、降低運(yùn)營成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。 研究思路 五、參考文獻(xiàn)目錄（作者、書名或設(shè)計(jì)（論文）題目、出版社或刊號、出版年月或出版期號） [1] 方傳青.尹麗娟.仿真設(shè)計(jì)(ADAMS)在農(nóng)業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2008(02):20-22. 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