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1、
1．本課題研究的背景、目的及意義
背景:
農(nóng)業(yè)是民生之本，隨著工業(yè)及科學技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械的自動化、智能化在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的進程中也越來越迫切。果實采摘是水果生產(chǎn)和加工領(lǐng)域中必不可少的一環(huán)，摘果機械的升級可解放勞動力、提高工作效率，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化方面具有廣闊的應用前景。
摘果機技術(shù)毫無疑問是未來的戰(zhàn)略性高技術(shù)，充滿機遇和挑戰(zhàn)。目前，國際上摘果機市場大概有80億至100億，其中工業(yè)摘果機占的比重最大。2025年，整個摘果機市場將達到500億，服務摘果機從原來的300多萬臺增加到1200多萬臺，特種摘果機（如：農(nóng)業(yè)摘果機、排爆摘果機、醫(yī)療摘果機等）的呼聲也越來越高。另外，微軟等IT
2、企業(yè)，豐田、奔馳等汽車公司，甚至還有家具、衛(wèi)生潔具企業(yè)都紛紛參與摘果機的研制。
隨著摘果機技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)外開始探索相關(guān)技及先進成果應用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其中果實采摘收割摘果機是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中相對大的比重，相關(guān)摘果機隨著技術(shù)進步及相關(guān)經(jīng)驗的成熟會為人們解放勞動力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。
目的：
以蘋果采摘為背景，設計一款適應多變的開放式的蘋果園地面環(huán)境，穩(wěn)定性好，控制能力高的蘋果采摘機，采摘部分要求實現(xiàn)自動化。本課題預期設計一款輪式蘋果采摘機，由移動載體和帶夾持機構(gòu)的機械臂組成，其底部結(jié)構(gòu)可自由行進，控制能力靈活。預期在摘果過程中首先通過夾持機構(gòu)將果實夾緊，之后利用切割機構(gòu)，通
3、過刀片對果柄進行切割，使果實與果柄分離，從而完成果實采摘。
意義：
提高和鍛煉學生的設計能力和綜合知識的應用能力，鍛煉學生解決實際工程問題的能力。本文所設計摘果機雖然尚無法取代人工作業(yè)，但是對摘果機應用到農(nóng)業(yè)采摘相關(guān)技術(shù)奠定了實踐基礎(chǔ)，并對進一步實驗帶來了可操作的實驗平臺，對累積相關(guān)制作技術(shù)有很好的驗證作用。
2．本課題主要研究內(nèi)容和預期目標
主要內(nèi)容：
移動底盤的：為了適應多變的開放式的蘋果園地面環(huán)境，預期選用履帶式移動小車作為移動底盤。上面加裝了主控電路板，采摘輔助裝置，多種傳感器，電源模塊等。
傳動結(jié)構(gòu)：預期由機械手腰部，大臂，小臂組成。預期選用電動推桿作為小臂伸縮的
4、部件，在伸出桿的末端通過螺絲連接相應法蘭盤與末端執(zhí)行器固連。
末端執(zhí)行器：末端執(zhí)行器初步選定使用夾持機構(gòu)將果實夾緊，再利用剪刀將果柄剪斷，這種方法需要精確的檢測果柄的位置，之后通過精確調(diào)整末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，其系統(tǒng)的控制難度稍難。 其主要通過動力源，切割機構(gòu)，接近機構(gòu)，夾持機構(gòu)，傳感控制系統(tǒng)組成。
接近機構(gòu)設計：初步確定由電動機的絲杠螺母結(jié)構(gòu)、機架、滑塊和導桿構(gòu)成。
夾持機構(gòu)：初步確定由電動機的絲杠螺母結(jié)構(gòu)、滑塊和機架構(gòu)成
切割機構(gòu)： 初步確定由刀架和雙面刀片組成。
預期目標：
1）適應多變的開放式的蘋果園地面環(huán)境
2）摘過過程中具有較好的穩(wěn)定性和較高的控制能力
3）保
5、證摘果的效率和果實的完整
4）傳動過程較為簡潔
3．本課題擬采用的研究方法、步驟
研究方法：
運用三維建模軟件對全自動摘果機進行設計。查閱書籍了解并掌握全自動摘果機各個模塊的功能和設計，制作出相應模塊的圖紙，并對主要零部件進行強度校核計算，保證全自動摘果機的安全性，并實現(xiàn)對其的運動控制。
研究步驟：
計算蘋果采摘機受力情況時，假設摘果機在平地上直線加速行駛，不考慮摘果機在過程中產(chǎn)生的阻力；
大臂小臂的設計：根據(jù)結(jié)構(gòu)限制，扭矩與功率公式等條件來計算大臂小臂的長度和轉(zhuǎn)矩；
驅(qū)動電機的功率：由摘過質(zhì)量、運行速度、驅(qū)動輪直徑等因素來確定驅(qū)動電機的功率；
軸承的選擇與校核：要考慮到
6、軸徑、軸承的性能還有壽命、可靠度、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等因素。
4．本課題主要參考文獻
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5．本課題的具體進度安排（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）
2018.12.31－2019.1.31???查閱相關(guān)文獻資料，寫文獻綜述。
2019.2. 1?－2019.3.31????方案選擇及初步設計。
2019.4.1－2019.4.20?????詳細設計，設計計算，選擇設計所需零部件和元器件型號。
2019.4.21?－2019.5.31???設計圖、軟件、硬件設計及仿真調(diào)試。
2019.6.1－2019.6.10?????論文撰寫、工作審定。
2019.6.11－2019.6.20????論文修改、答辯準備、畢業(yè)答辯。
指導教師意見：
指導教師： （親筆簽名）
年 月 日
開題報告蘋果采摘機的設計》
