番茄采摘機器人機械結構設計答辯人：學號：201419031030匯報提綱一課題背景及研究的目的意義二本課題研究的主要內容三番茄采摘機器人的總體方案設計四番茄采摘機器人機械結構設計五三維模型效果圖六結論一、課題背景及研究的目的意義

隨著人口老齡化和農業勞動力的減少，采用傳統的人工采摘番茄已經顯得力不從心，一般番茄的成熟期在陽光溫度適宜的時候大約是7-10天左右，但在這個期間不盡快采摘，很容易使番茄壞掉，從而影響番茄產量。為此人們必需盡快的在這個期間把番茄給采摘下來，這個過程是非常緊迫和勞累。若是大規模的種植將不利于采摘工作的進行，因此我們需要設計一個代替人工作業的機器人二、本課題的主要研究內容番茄采摘機器人總體方案設計及主要結構參數的確定：小車的設計，支撐柱設計，基座設計，大臂設計，小臂設計，旋轉臂設計，上下擺臂設計，末端執行器設計，截斷機構設計；

傳動機構的設計：采用行星齒輪減速器用來傳動按照主要承受載荷的要求，對于關鍵易損零件，進行強度校核；對采摘機器人進行三維建模。三、番茄采摘機器人手腕的方案設計(a)旋轉式手腕(b)上下擺動式(c)單自由度手腕(d)雙自由度手腕(e)三自由度手腕方案一：單自由度手腕機構設計。結構簡單，只是轉動副傳動，提供的運動太單一，無法完成復雜的動作要求。方案二：雙自由度手腕機構設計。能夠完成比較復雜的運動，工作范圍廣泛，在工作范圍上比單自由度的結構要大。方案三：三自由度手腕機構設計。它的工作的范圍廣，能夠完成各種復雜的動作三、番茄采摘機器人機械臂的方案設計

方案一：直角坐標手臂,

設計簡單，定位精度高的，采摘半徑大，尺寸也大。它的缺點在采摘作業時比較笨重，它使末端執行器出現工作盲區，末端執行器無法摘取果實。該結構無法摘取數量密度較大的番茄。方案二：圓柱坐標手臂，這種機構設計簡單，定位精度高，工作時繞Z軸旋轉和X滑動，這種設計全部增加了手臂的到達范圍，產生的慣性比較大。方案三：極坐標手臂。這種機構它是由多種自由度構成的，當然機械機構的剛度也很高。體積也很小。他帶動的末端執行器采摘質量大，對應更小的慣性。還是這種機構的躲開障礙的能力也不高。非常容易被番茄給阻礙上。而且在運動系統也不容易控制，對應的采摘精度低，容易損傷番茄。

方案四：多關節機械手臂。多關節手臂的自由度多，對應的手臂的靈活度也常靈敏，對應的角度也非常廣，機構非常緊湊各個手臂的干涉也和小，當然對應的工作區域也很廣，可以在空間上各個區域運動。番茄也對機械手臂的影響很小。(a)直角坐標手臂(b)圓柱坐標手臂(c)極坐標手臂(d)多關節手臂三、番茄采摘機器人末端執行器的方案設計末端執行器設計方案一：旋轉手指的打開和關閉基于手指根部的旋轉運動。僅具有一個支點稱為單一回類型;具有兩個支點的稱為雙支回轉型。此種設計的機構外觀上設計簡單實用。方案二：平移手指的開合是基于手指的平行移動，適用于夾緊夾板和方形物體，當不同直徑的果實夾緊時，中心位置不轉向，手指擰緊誤差也不會太大，但這些結構類型的弱點是其結構復雜，體積龐大，加工精度要求高。三、機器人基座和傳動機構的方案設計(a)基座(b)基座傳動機構(c)手臂傳動機構傳動部分主要采用行星輪系，采用太陽輪傳動動力，行星輪固定，行星輪的功能只改變方向，就是一個惰輪。行星輪固定在連接動力源的部件上，內齒輪固定在被傳動部件上。三、采摘機器人方案選定機器人方案選定010203手臂選用多關節手臂末端執行器選用兩自由度手腕末端執行器選用雙支回轉型四、采摘機器人小車結構設計小車設計效果圖四、采摘機器人基座設計基座設計效果圖四、采摘機器人手臂設計手臂設計效果圖四、采摘機器人手腕結構設計手腕設計效果圖末端執行器設計效果圖四、采摘機器人末端執行器設計四、采摘機器人截斷機構設計截斷機構設計效果圖四、采摘機器人傳動機構設計行星輪系減速器設計四、采摘機器人手腕和末端執行器裝配設計手腕與末端執行器裝配圖五、三維模型爆炸圖五、整機三維模型

完成了番茄采摘機器人的總體方案及整機的結構設計，小車的設計，支撐柱設計，基座設計，大臂設計，小臂設計，旋轉臂設計，上下