草莓采摘装置的仿真分析开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

近年来,随着人们生活水平的逐步提高,水果在整个食品消费结构中的比例也不断增加。草莓因其果实色泽鲜艳,液汁丰富,味美可口,富营养价值和保健价值,有水果王后和生命之果的美称。由于草莓的育种、繁育与栽培技术、病虫害的防治以及采摘后加工技术的进步,草莓在全世界的到了极大地推广。目前在农业生产中草莓采摘主要以人工为主,这种采摘方式耗时费力,采摘过程中工人需要长时间弯腰,因此如何减轻劳动强度和提高作业效率是亟待解决的问题。

随着科学技术的不断发展,水果采摘机器人逐渐替代人工是未来农业发展的趋势,其通过自主导航、机器视觉、图像处理、传感器和机器人控制等按照人们的意愿和要求不间断地工作,相比人工大大提高了采摘效率和减轻了劳动强度,因此研究商品化的水果采摘机器人极具有战略意义。

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2. 国内外研究现状分析

1、国外研究现状:

1968年,美国学者首次提出应用机器人进行果蔬收获的思想[1],日本近藤(KONTO)等人研制的番茄收获机器人,由机械手、末端执行器、视觉传感器、移动机构组成,它的特点是把末端执行器设计成带有软衬垫的吸引器,通过压力传感器将果实吸住后采摘[2]。1990年,T.A.Pool和R.C.Harrell设计了用于采摘柑橘的末端执行器,该末端执行器主要有旋转机构、定位摄像头、超声波检测机构组成。通过实验后发现这种机器的采摘效率较高并且对果实的伤害较少[3]。比利时一家科技公司Octinion 开发出一种草莓采摘机器人Strawberry Picker,该机器人适用于大棚式悬挂草莓环境,通过3D 视觉感测器,检测出草莓成熟度,成熟度足够的话,软触手会接触草莓而不损伤果实,整个采摘过程只需3 秒[4]。2008年,日本Shigehiko Hayashi等人设计了一种采摘草莓的末端执行器,鉴于草莓特殊的表面特质,该执行器的主要材料为聚氨醋橡胶,为了减少果实表面的破坏,该机器利用真空吸盘机吸入果实并迅速利用手指切断果实[5]

2、国内的研究现状:

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1 对国内外农业机器人以及草莓采摘装置的研究概况进行分析和总结,结合草莓本身特性和人工釆摘特点,对草莓采摘装置进行总体结构设计。

2 利用三维建模软件UG,建立草莓采摘装置的三维模型。

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4. 研究创新点

1 草莓采摘装置末端剪刀可以同时完成夹持、剪断动作,便利经济。

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