3米高油茶樹采摘臂及固定機構(gòu)設計與運動學仿真含proe三維及6張CAD圖,油茶,采摘,固定,機構(gòu),設計,運動學,仿真,proe,三維,cad 課題題目及來源： 本課題來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際應用，為3米高油茶樹采摘臂及固定機構(gòu)設計與運動學仿真。 我國一直未能解決油茶果實采摘臂械化的難題，油茶果采摘臂的研制才剛剛起步，在國外雖早有油茶果采摘臂械問世，自動化程度和工作效率也較高，但其機構(gòu)的復雜性和成本門檻是我國果農(nóng)較難跨越的，可謂舶來品不符合我國國情。 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 在國內(nèi)，油茶果采摘由人工來完成，采摘效率低、采摘人員勞動強度大、工作環(huán)境差。目前對油茶采摘臂的報道比較少，最近國內(nèi)也有一些采摘臂具的專利，如堅果采摘臂，這些專利能在一定程度上減輕采摘人員的勞動強度，改變采摘人員的工作環(huán)境；但大多結(jié)構(gòu)簡單，所以未從根本上解決采摘難度，效率低等問題。本研究以設計出實用化的油茶果采摘臂為目標，通過對油茶果采摘的工作環(huán)境和特性進行深入分析，利用Pro/E軟件對油茶果采摘臂進行三維設計和虛擬裝配。基本解決了采摘勞動力大、效率低等問題，具有一定的發(fā)展前景。 油茶采摘機械臂研究現(xiàn)狀如下： 目前，各種機械臂的發(fā)展和改進在國內(nèi)外已然成為重中之重，改進了一款采摘臂對生產(chǎn)效率的提升具有重大的幫助。早在日本，就曾花費巨資在美國引用機械臂的先進知識，從而研究出了比肩世界水平的機械臂，在歐洲國家，也投入了大量的人力物力進行機械臂的研究和發(fā)展，也取得了不錯的成績[4]。 我國因為工業(yè)起步較晚，技術(shù)水平相對于歐美國家比較落后，但在21世紀，我國投入了大量的精力在機械臂方面?，F(xiàn)在機械臂已經(jīng)普及到了工業(yè)。 機械臂的研究發(fā)展的趨勢有以下三種情況： （1）機械結(jié)構(gòu)向模塊化、一體化發(fā)展。例如機械臂的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)，甚至于一些高科技的感應結(jié)構(gòu)都形成一個整體，機械臂在操作過程中與人體手臂更為的接近，操作更為的便利，所能完成的項目也更加復雜。 （2）半智能結(jié)構(gòu)即由人來作為其感應結(jié)構(gòu)，通過人工操作來完成一系列的動作。相對于全智能機械操作來說，更加適應不同的生產(chǎn)環(huán)境，以及在出現(xiàn)問題時能更及時停止以免造成更嚴重的損失。 （3）全人工操作的機械手臂的使用更多的是出現(xiàn)在我們的日常生活當中，例如自拍桿等。這樣的機械臂一般沒有驅(qū)動裝置，通過一些簡單的傳動裝置，在人工施加驅(qū)動力的情況下，完成一些高空或者遠處的簡單動作。 （4）機械臂的應用主要依據(jù)所需要進行的工作而來選擇不同的結(jié)構(gòu)來替代手工操作，從而減少勞動力，提高勞動效率，完成手工無法完成的工作?？偠灾瑱C械臂的發(fā)展會使人類不斷的進步。 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 課題研究的主要內(nèi)容和方法如下： （1）查閱資料，撰寫開題報告，掌握機械產(chǎn)品設計的基本步驟； （2）結(jié)合題目進行市場調(diào)研，了解現(xiàn)場工程問題，積累相關(guān)資料，做好調(diào)研筆記； （3）了解油茶采摘機械臂工作原理與性能及各部件零件的設計方法，進行設計方案比較后優(yōu)選； （4）對各機構(gòu)進行設計與校核。 本設計將采用文獻研究及理論分析研究機構(gòu)視圖分析兩種方法。 （1）文獻研究：先對已有的油茶采摘機械臂相關(guān)的文獻盡性系統(tǒng)的學習和閱讀。歸納整理油茶采摘機械臂的相關(guān)理論，重點整理其驅(qū)動及傳動機構(gòu)的工作原理和構(gòu)成，運作方式方面的研究。 （2）理論邏輯分析：通過對油茶采摘機械臂的詳細解讀，提出設計的不足之處，進行改進，結(jié)合時代發(fā)展的新特點，使其更加完善。 研究過程中的主要問題和解決辦法： 主要問題為臂部各臂之間的干涉分析，我們可以通過三維仿真來模擬從而解決這個難題。 總體方案： 為了使設計更合理，應該準備多方案[5]。采摘臂的運行方式主要有下列兩種方式： 方案一：AB桿（主臂1）和BC桿（主臂2）都向上擺動，三桿成交叉折疊形式，從而完成采摘任務，如圖2.1所示。該方案在采摘時三個臂都能得到充分的伸展，能其作用的高度高，但主臂受的應力比較大，長時間使用，可能會導致主臂由于應力過大而變形。 方案二：A′B′（主臂1）桿和B′C′桿（主臂2）向下擺動，三桿相互式折疊，如圖2.2所示。該方案在采摘時的作用高度不高，但主臂上受的液壓缸上的應力被兩個搖桿分擔，其所受的應力比較分散，主臂可以長時間工作，而不發(fā)生變形，延長了主臂的使用壽命。 圖2.1 交叉折疊式 圖2.2同向折疊式 對以上兩種方案比較，從本次設計是針對于三米的高油茶樹，臂部負載較小，但要求靈活、安裝運輸便捷，而方案二需采用液壓缸驅(qū)動，戶外作業(yè)是需要單獨攜帶液壓站，且折疊后占用空間較大，不方便安裝與攜帶，所以這次設計選擇方案一，交叉折疊式的采摘臂就可以完成采摘任務。如圖2.4所示。 課題研究所需的參考文獻： [1] 徐麗明,張鐵中.果蔬果實收獲機器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題和對策[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2004,20(5);38. [2] 孫建設.我國油茶栽培模式的沿革與思考[J].專家視點,2008,2:22-24. [3] 姜麗萍,陳樹人.果實采摘臂器人的研究綜述[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2006,2,32(1):8-10. [4] 崔玉潔,張祖立,白曉虎.采摘臂器人的研究進展與現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)機化研究,2007,(2):4-5. [5] 蔡自興.機械人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機械人技術(shù),2015，4 [5] 周洪.氣動技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動與密封,2015，4 [6]黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實用機械機構(gòu)圖冊[B] [M]. 人民郵電出版社，2016 [7] Cole Thompson Associates．“Directory of Intelligent Buildings”1999. 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 　　　 20 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 　　　20　年 月 日