文档介绍：《设计报告书》
——草莓收割机
姓名: 李杨 24 卓莹 26
段祖胜 29 陈云哲 25
班级: 工业设计122班
课程名称:
指导教师: 陶然张生芳
前期调研
随着草莓种植的推广。国内草莓种植面积迅猛增加,收获劳动力不足。严重制约草莓种植的发展,因此有必要进行智能草莓采摘机器人研究,来替代人来完成该项费时、费力的采摘工作。草莓采摘机器人要求能自动检测成熟草莓的位置信息,然后根据这些信息控制机器人的执行机构动作,实现草莓采摘的自动化。
草莓在世界绝大多数地区都有种植,因其甜美的味道及丰富的营养价值,颇获大家喜欢。其中我国草莓种植面积达 10 万公顷。然而为了保证草莓的外观品质和营养价值,必须在收获季节每天早晚时刻挑选并采摘草莓果实。其劳动强度之大,成本之高,约占草莓种植生产成本的四分之一。因此减轻劳动强度,降低生产成本,成了草莓收获的重中之重。日本率先研制出以高架栽培为种植模式的草莓采摘机器人[1],Kondo 等人于 2010 年研制的草莓采摘机器人单循环作业用时 ,采摘成功率约 %。国内徐丽明、张铁中等人针对垄作式草莓种植的自动化采摘设备进行了研究[2]。不过上述自动化采摘设备在机械手爪定位精度,采摘作业效率,果实无损采摘等方面距离实际需要还有一定不足。本文针对地垄栽培模式下草莓的生长方式,对草莓收获机器人的主要组成单元——采摘机器人机械本体、机械手臂和机末端执行器进行研究并设计模型,达到对一定范围内成熟草莓进行无损伤采摘。 工作环境和作业要求我国大多数草莓种植是垄作栽培模式,地垄截面成等腰梯形,垄顶宽 400 mm,垄底宽 600 mm,高 250 mm[3]。草莓植株生长于垄顶部,果实长出后伏在垄侧面,成熟草莓果实上方一段果柄与垄侧壁有 10 ~20 mm 间隙,相邻两垄间为宽度约 500 mm 的垄沟( 图 1-1) 。本文要求在现有农艺条件下,设计出合适尺寸的车身模型,设计出可以达到垄面一定范围的机械手,以及可以高效且少伤果实的末端执行器。
草莓采摘机器人国内外发展状况 
国外研究现状国外自动化采摘设备发展十分迅速。自从1983年在美国诞生了第一台西红柿采摘机器人,采摘机器人的开发和研究已经有二十多年的历史,期间摘苹果、柑桔、西红柿、西瓜和葡萄等机器人相继在日本和欧美等多家研制成功。对于草莓采摘机器人的研究,目前处于初级阶段。 1) 日本Kondo等人针对草莓的不同栽培模式(高架栽培模式和传统栽培模式)研制出了相应得采摘机器人[4]。高架栽培模式由于适合机器人作业被越来越多地采用,该机器人采用5自由度采摘机械手,视觉系统与西红柿采摘机器人类似,机械手采用真空系统和切割器组成。收货时,由视觉系统计算采摘目标的空间位置,接着采摘机械手移动到预定位置,机械手向下移动直到把草莓吸入;由光电开关检测草莓的位置,当草莓位于合适位置时,腕关节移动,果梗进入指定位置,由切割器旋转切断果梗,完成采摘。 2) 日本宫崎大学研制设计了高地隙跨垄作业4自由度的草莓收获机器人。该机器人 D照相机获取草莓的图像,计算出草莓的中心方向,用激光传感器测量手爪到草莓的距离,通过采用两个直的手指来抓取草莓果柄,避免了对果实的伤害。采用切刀切断果柄。 国内研究现状 1) 草莓选果机[6]。栃木县农业