摘要摘果机技术毫无疑问是未来的战略性高技术,充满机遇和挑战。
目前,国际上摘果机市场大概有80亿至100亿,其中工业摘果机占的比重最大。
2025年,整个摘果机市场将达到500亿,服务摘果机从原来的300多万台增加到1200多万台,特种摘果机(如:农业摘果机、排爆摘果机、医疗摘果机等)的呼声也越来越高。
另外,微软等IT企业,丰田、奔驰等汽车公司,甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与摘果机的研制。
本课题来源农业相关摘果机——摘果机。
随着摘果机技术的发展国内外开始探索相关技及先进成果应用在农业领域,其中果实采摘收割摘果机是农业领域中相对大的比重,相关摘果机随着技术进步及相关经验的成熟会为人们解放劳动力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。
本文运用大学所学知识,设计了一款轮式摘果机,本摘果机通过轮式底部结构可自由行进并用5轴式机械臂结构可有效采摘果树上的苹果。
为进一步探索苹果采摘相关摘果机的研发提供了相关经验及依据,并对进一步论证相关技术有了实验的摘果机。
关键字:摘果机、农业,苹果采摘,轮式摘果机IRobotics is undoubtedly a strategic high-tech future, full of opportunities and challenges. Currently, the international market, there are about robot 8 to 10 billion, which accounts for the largest proportion of industrial robots. 2025, the entire robot market will reach 50 billion, the service robot from the original more than 300 million units to 12 million units,Special robot (eg: agricultural robots, EOD robots, medical robots, etc.) are increasingly vocal. In addition, Microsoft and other IT companies, Toyota, Mercedes-Benz and other car companies, and even furniture, sanitary ware enterprises have involved in the development of the robot.The sources of agriculture-related topics robot - apple picking robots. With the development of robot technology at home and abroad began to explore the application of relevant technologies and advanced achievements in the field of agriculture, where the fruit harvest picking robot is agriculture relatively large proportion of the relevant robot as technology advances and experience of mature people will liberate labor force improve work efficiency and so have immeasurable prospects.In this paper, the university is knowledge, designed a wheeled robot apple picking, apple picking this wheeled robots can travel freely and bottom structure with a 5-axis robot arm structure can effectively picking apples fruit trees. To further explore the development of apple picking robot provides relevant and in accordance with relevant experience, and further related technology demonstration experiments with robots.Key words: Robot,Agriculture,Apple picking ,Wheeled robot摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1课题的来源与研究的目的和意义 (1)1.2摘果机的用途 (2)1.3采摘果机的特点 (2)1.4本课题研究的内容 (3)1.5 UG设计基础 (4)2 摘果机的创新设计 (6)2.1摘果机的总体方案图 (8)2.2摘果机的工作原理 (10)3 摘果机部分零部件选型及校核 (12)2.3.1部分电机计算 (14)2.3.2联轴器的选型 (16)2.3.3轴承的选型计算 (18)4 摘果机的三维建模 (19)4.1总体结构三维建模 (20)4.2底部轮式车三维建模 (20)4.3电动气缸的三维建模 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1引言1.1课题的来源与研究的目的和意义摘果机与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业,是拟建的江苏省(常州)工业技术研究院的服务的产业核心和研发的产业立足点。
直接影响生活最优化和智能化的摘果机技术是摘果机与智能装备产业的技术核心,推进着未来摘果机与智能装备领域的科技创新力和产业竞争力。
摘果机技术是一种是以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。
经过半个多世纪的发展,摘果机技术在工业生产领域得到了广泛的应用,极大地提升了生产品质并成功解放了劳动力资源。
作为高技术领域中重要的前沿技术之一,摘果机技术具有前瞻性、先导性的特点,对学术研究、产业升级、培养创新意识、保障国家安全、引领未来经济社会的发展有着十分重要的作用。
目前,相关领域的技术突破,从根本上为提升摘果机技术的学术研究提供了必要的支持,为摘果机的应用范围拓宽了道路,已涵盖国防、航空航天、工业生产、服务、老人康复、教育甚至普通家庭生活,一场新的摘果机技术研究高潮和发展契机业已到来。
摘果机技术毫无疑问是未来的战略性高技术,充满机遇和挑战。
目前,国际上摘果机市场大概有80亿至100亿,其中工业摘果机占的比重最大。
2025年,整个摘果机市场将达到500亿,服务摘果机从原来的300多万台增加到1200多万台,特种摘果机(如:排爆摘果机、医疗摘果机等)的呼声也越来越高。
另外,微软等IT企业,丰田、奔驰等汽车公司,甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与摘果机的研制。
美国和日本多年来引领国际摘果机的发展方向,代表着国际上摘果机领域的最高科技水平。
目前,日本除了比较关注特种摘果机和服务摘果机以外,还注重中间件的研制。
然而,近年来日本基本上在做模仿性的工作,突破性技术比较少。
而美国在摘果机领域的技术开发方面,一直保持着世界领先地位。
再有,美国主要做高附加值的产业,比如军用摘果机,目前世界销售的9000台军用摘果机之中,有60%来自美国。
比如:美国最近研制成功的Big Dog军用摘果机,能负重100公斤,行进速度跟人相当,每小时达到五公里,还能适应各种地形,即使是在侧面受到冲击时也能保持很好的系统稳定性。
在各种摘果机中,工业摘果机应用较早,发展最为成熟。
同时,技术的不断进步一直在牵引着摘果机学科的发展,使摘果机的应用领域从工业摘果机扩展到特种摘果机和服务摘果机等。
摘果机技术也正越来越深刻地影响着我们的生活。
摘果机不但将在工厂、实验室与人一起工作,还将在车站、机场、码头、交通路口为人们指引路径、回答问题、帮助行人。
摘果机还将步入千家万户,为老人端茶送水,护理伤病人等等。
未来摘果机将会越来越广泛地进入人类社会,人类对摘果机的依赖会如同现时对待计算机一样,即使是短时间的离开都可能会造成很大不便。
摘果机化是先进制造领域的重要标志和关键技术,针对先进制造业生产效率提高的诸多瓶颈问题,尤其是在汽车产业中,摘果机得到了广泛的应用。
如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,摘果机都已逐步取代了人工作业。
目前汽车制造业是所有行业中人均拥有摘果机密度最高的行业,如2004年德国制造业中每1万名工人中拥有摘果机的数量为162台,而在汽车制造业中每1万名工人中拥有摘果机的数量则为1140台;意大利的这一数值更能说明问题,2004年意大利制造业中每1万名工人中拥有辅助操作的摘果机数量为123台,而在汽车制造业中每1万名工人中摘果机的拥有数量则高达1600台。
在国外,应用于制造业的摘果机取得了较显著进展,已成为一种标准设备而得到工业界广泛应用,从而也形成了一批在国际上较有影响力的、知名摘果机公司。
如德国的KUKA、瑞典的ABB、日本的安川等。
据专家预测,摘果机产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。
据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际摘果机联合会(IFR)的统计,2002年至2004年,世界摘果机市场年增长率平均在10%左右,2005年达到创纪录的30%,2007年全球摘果机实际安装量达到650万台,摘果机安装量比2006年增加3%,达到了114365台。
据统计,近年来全球摘果机行业发展迅速,2008年全球摘果机行业总销售量比2006年增长25%。
而无论在使用、生产还是出口方面,日本一直是全球领先者,目前日本已经有130余家专业的摘果机制造商。
世界各国主要行业对摘果机的需求详见图1所示。
(图1 世界各国主要行业对摘果机的需求分布)由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握,一定的专业化是必不可少的。
但是过度的专业化造成知识过分分割,视野狭窄,不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局,并且缩小技术交流的范围,阻碍新技术的出现和技术整体的进步,对外界条件变化的适应能力很差。
封闭性专业的专家们掌握的知识过狭,考虑问题过专,在协同工作时配合协调困难,也不利于继续自学提高。