论文总字数：15206字

摘 要

最近几年，水果在整个食品消费结构中的比例也不断增加，而水果采摘作业的质量对水果品质的影响最为关键。目前在农业生产中水果采摘主要以单纯的人工采摘为主，这种采摘方式成本高，耗时长，安全性差。并且水果采摘往往要求在短时间内完成，因此常常出现人手短缺，工人劳动强度大的问题。因此如何提高采摘的工作效率以及减轻采摘人员的劳动强度成为目前最需要解决的问题。目前针对水果采摘作业中遇到的具体问题，本次课题设计出一种基于连杆的采摘机械手，具体内容如下：

1. 对国内外的水果采摘机器人以及其末端执行器的发展进程进行收集并分析，根据已有经验，结合人工采摘的实际情况，对采摘机械手进行总体方案设计。
2. 确定采摘机械手的尺寸及各部分零件的材料，并进行强度校核。
3. 使用UG对采摘机械手进行三维建模，并使用UG/Motion模块进行运动仿真，验证其是否可行，并根据仿真结果进行修改和优化。

关键词：水果采摘；采摘机械手；UG建模；运动仿真

abstract

In recent years, fruit throughout the food consumption structure the proportion also unceasingly to increase, and the quality of the fruit picking operation effect on fruit quality of fruit picking in the agricultural production at present are the most critical is given priority to with simple manual picking, this way of picking cost, time-consuming, poor safety and fruit picking often require finished in a short time, so often there is a shortage of manpower, workers labor intensity big problem so how to improve the picking efficiency, and reduce the labor intensity of picking workers become at present the most need to solve the problem.At present, in view of the specific problems encountered in fruit picking operations, this topic designed a connecting rod based picking manipulator, the specific content is as follows：

1. Collecting and analyzing the development process of fruit picking robots and their end effectors at home and abroad, and based on the existing experience, combined with the actual situation of manual picking, the overall design of the picking robot is carried out.
2. Determine the size of the picking robot and the materials of each part, and check the strength.
3. Three-dimensional modeling of the picking robot using UG, and using UG/Motion module for motion simulation to verify whether it is feasible, and modify and optimize according to the simulation results.

Key words: fruit picking; picking robot; UG modeling; motion simulation

目录

1 绪论 1

1.1 水果采摘机械手设计的目的及其意义 1

1.2 采摘机器人的发展状况 1

1.2.1国外采摘机器人的研究成果 1

1.2.2 国内采摘机器人的研究成果 2

1.3 水果采摘末端执行器的研究现状 4

1.3.1国外水果采摘末端执行器的研究现状 4

1.3.2国内水果采摘末端执行器的研究现状 5

1.4 研究内容及其方法 6

1.4.1本课题主要研究内容 6

1.4.2本课题主要研究方法 6

1.5本章小结 6

2 水果采摘机械手的设计 7

2.1水果采摘机械手的总体结构设计 7

2.1.1 设计要求 7

2.1.2 根据采摘方式对机械手进行选型 7

2.1.3采摘机械手的总体结构设计 8

2.2 采摘机械手存在问题及解决方案 8

2.3 主要零件材料的确定 10

2.4 采摘机械手零件强度校核 10

2.5 本章小结 11

3 水果采摘机械手的建模及其运动仿真 12

3.1 建模及其仿真软件介绍 12

3.2 采摘机械手的建模及其装配 12

3.2.1 采摘机械手主要零件建模 12

3.2.2整体装配 14

3.3运动仿真 15

3.3.1 UG仿真流程 15

3.3.2 UG仿真结果 16

3.4本章小结 18

4 总结与展望 19

致 谢 20

参考文献 21

1 绪论

1.1 水果采摘机械手设计的目的及其意义

最近几年，人们的生活水平不断提高，而水果在整个食品消费结构中的比例也不断增加，而水果采摘作业的质量对水果品质的影响最为关键，其直接关系到市场价格和经济效益。由于目前在农业生产中水果采摘主要以单纯的人工采摘为主，这种采摘方式成本高，耗时长，安全性差。并且水果采摘往往要求在短时间内完成，因此常常出现人手短缺，工人劳动强度大的问题。

采摘机器人应用于农业收获，可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率。随着机械及其自动化技术的不断发展，人口不断老龄化问题的加剧，水果采摘机器人逐渐代替人工作业是未来农业发展的必然趋势，其可以根据人们的要求不间断地工作，从而大大提高了生产效率，并且水果采摘的质量也得到了保证。因此对于水果采摘机器人的研究具有及其重要的战略意义。而采摘机械手是采摘机器人中最为关键的部分，它的结构直接关系的采摘作业的质量。本课题的研究对象是水果采摘末端执行器，目的是设计出一种基于连杆机构的采摘机械手，利用人力来实现手臂的伸缩和对水果的果柄经行剪切，从而对直径5到12厘米的球形果实进行采摘作业，并且在机械手端部装有布袋，使被剪下的水果通过布袋落入果篮，完成水果收集工作。本课题设计的采摘机械手力求降低制造成本，简化操作工序，提高作业效率，从而解决人力不足的问题，并能得到大面积的推广。

1.2 采摘机器人的发展状况

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