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

　　我國作為水果生產(chǎn)大國，國家對采摘機械化的發(fā)展十分重視，采摘機器人對我國未來水果產(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)境和實際采摘過程，基于機器視覺技術(shù)對水果采摘過程的試驗研究，設(shè)計了智能水果采摘機器人樣機，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水果的智能采摘。

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

　　機械結(jié)構(gòu)部分是智能采摘機器人的硬件平臺，為機器人進行成熟果實識別與采摘奠定了堅實的基礎(chǔ)，其各個部件的作用各不相同，結(jié)合起來實現(xiàn)采摘機器人的自動控制?？梢苿虞d體是智能機器人的基礎(chǔ)，是其他控制采集系統(tǒng)的平臺，智能采摘機器人的信號采集、電機驅(qū)動、傳感器模塊及智能控制系統(tǒng)都需要以可移動載體為載體?？梢苿虞d體采用履帶行走方式，履帶式移動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。機器人行走裝置根據(jù)智能控制系統(tǒng)的指令進行驅(qū)動，伺服電機采用直流供電。

　　機械手臂裝置采用采用多關(guān)節(jié)機械手臂，有3個主自由度，可以做轉(zhuǎn)動和移動的動作;再加上夾持器的X、Y軸轉(zhuǎn)動，可以使夾持器到達臂長范圍的任何三維坐標點。該機器人的機械手臂裝置韌性強、承受負載大、自身輕薄、靈活性高、到達指定位置誤差小，在整個采摘作業(yè)過程中，運行速度適中，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，閉合時間為0．2s;裝置輕便，采摘角度大，耗時短，力度適中，不會給果實帶來機械損傷。