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苹果采摘机器人手部机构的设计

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为了提高苹果采摘的自动化程度,设计了苹果采摘机器人手部机构。首先,结合苹果采摘机器人手部机构设计目标和要求,给出苹果采摘机器人手部机构整体设计方案;然后,给出了苹果采摘机器人手部机构的主要性能规格参量,介绍了苹果采摘机器手的设计理论与方法,比较全面地讨论了苹果采摘机器手的手部和腕部机构等主要部件的结构设计;最后,采用UG和ADAMS对苹果采摘机器人手部机构进行运动仿真,验证苹果采摘机器人手部机构设计的合理性。苹果采摘机器人手部机构采用了电机驱动的方式,实现当两个手指夹住苹果梗时,切割机构的小剪刀对苹果梗的剪切,剪切下的苹果落入夹取机构下方的网中,减少机器手来回放置苹果的过程,使苹果采摘的效率大大提高,不浪费电能,节约材料且结构设计简单,具有一定的实践应用价值和意义。
 
关键词:机器手;自由度;腕部和手部;电机的选择;更多范文
苹果采摘机器人手部机构的设计
随着苹果业的迅速发展,苹果的采摘成了一个比较令人头疼的问题,设计出一种苹果采摘机器人也变得意义重大,它能使苹果采摘的自动化进程加快。然而,在苹果采摘机器人的主要组成部分中,采摘机器人的手部机构是至关重要的一个部分,设计出一个能摘取苹果且对苹果伤害最低的一种简易轻便、价格低廉的机构将变得非常有价值。
手部即与物体接触的部件,由于与物件接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成,手指是与物件直接接触,而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。吸附式手部主要由吸盘等构成,它是靠吸附力(如吸盘内形成负压和产生电磁力)吸附物件。
本文介绍的苹果采摘机器人手部机构由夹持装置(即用两个手指做夹持装置)和切割装置组成,该切割装置由动定切割刀组和伺服电机组成,通过控制伺服电机往复旋转从而带动切割刀切断苹果梗。同时,建立了动刀片在剪切苹果梗时受到的切应力模型并结合该模型对伺服电机进行选型,以防止果梗过硬刀片无法切断导致伺服电机堵转的情况发生。为更好的针对果梗的夹紧、剪切时可能存在的弊端,本文为设计对象,通过对夹紧机理、机构设计进行研究分析,设计出一种适用于夹持、剪切果梗时便于采收苹果的手部机构。该机构能有效解决普通剪刀在剪切果梗过程中螺栓松懈后再次夹紧困难、换刀程序繁琐等问题。本文对设计步骤及计算方法进行了详细的描述,为电机的选型设计提供理论参考依据。

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