水果采摘机械手装置设计与仿真

-1 柑橘采摘机械手简易结构示意图Р在图2-1中,1是控制计算机;2是底座;3是腰部;4是大臂;5是小臂。在采摘过程中,机械手在伺服电机的带动下,通过腰部的旋转,大小臂的俯仰将机械手的末端定位到所需要采摘的柑橘位置,然后通过末端的执行机构实现果实的采摘。Р2.2 柑橘采摘机械手的材料选定Р在柑橘采摘的整个生产活动中,由于机械臂并不需要受很大的力,为了更好的适应复杂的果园环境整体机构尽量灵巧轻便,另外考虑到制造的成本问题,综上几点,选择密度相对较低,但强度较高的铝合金为制造机械手的材料。以下是几种型号铝合金的性能参数表2-1:Р 表2-1 铝合金性能参数表Р牌号Р屈服强度Р拉伸强度Р密度(20℃)Р2024Р325Р470Р2.82Р5052Р195Р175Р2.72Р5083Р211Р180Р2.72Р6061Р276Р310Р2.73Р7050Р455Р510Р2.82Р为了满足机械臂对强度的要求以及尽可能的是机械手轻巧,优先选牌号为6061的铝合金作为机械手的材料。Р 2.3 机械手大小臂长度的确定Р2.3.1 机械手大小臂长度的确定Р柑橘作为南方特有的一种常绿小乔木,树高通常在近两米左右。在果园种植时,一般采取4×6m的种植间距,且经过科学修剪,果实一般都结在距地面一米到两米的范围之内,如图 2-2。在使用机械手实施采摘生产活动者,为了能成功采摘到树上的果实,机械手必须满足一定的尺寸要求。参考国内外果实采摘机械人的成功案列,先大致确定机械手大臂长度L1=600mm,小臂长度L2=500mmР 图 2-2 果园柑橘种植Р2.3.2 基于果园环境的机械手CAD模拟Р模拟原则:假设机械手是安装在履带式的行走机构上,在采摘过程中,当行走机构带着机械手靠近果树边沿时,要使机械手能成功采摘到果树上的所有成熟果实,在腰部旋转机构固定时,必须使其工作空间能够覆盖其半剖面,如图2-3。