草莓采摘机器人机械结构设计

草莓采摘机械手的设计与实现摘要：通常农业生产工序繁杂、操作困难，在农作物培植的过程中，采摘也是极为关键的一道流程，此次研究主要以采摘草莓为落脚点，设计一种能实现草莓采摘的机械装置。

同时保证草莓不被破坏的情况下，尽可能的提升摘取的效率及准确度，此次研究从草莓的培育过程及模式出发，设计了具有收集功能的包裹式自动采摘草莓机械手。

关键词：机械手；种植模式；草莓采摘；切割方案；单片机控制一、引言中国是一个农业大国，农业发展的兴衰将直接决定我国发展的兴衰，也即“农为国本”，新时代的来临，城镇化的程度越来越高，科学技术的进步也是十分迅速，这也给农业发展提出了新的要求。

第一，随着城镇化的推进，越来越多的年轻人都将选择城市就业创业，而不再从事传统农耕作业，这就使得从事农业生产的劳动力越来越少；第二，人民群众的生活水准不断提升，对美好生活的要求也越来越高，从以往的“吃饱”到如今的“吃好”，也体现了人民对农副产品更高质量的要求和希望；第三，工业化进程也在不断推进，越来越多的农用土地被用于城镇化和工业化的推进，加之较多工业都将对环境造成一定的影响，这就使得农用地越来越少，质量也随之下降。

为了有效的避免这些问题对农业发展产生较大负面影响，农业生产逐渐机械化，今年来还引入了较多智能机器技术，在高速发展的今天，智能机械作业一定是大势所趋。

二、草莓采摘机械手方案设计关于此次草莓采摘机械的设计，有两个备选设计方案，具体如下：1.软体式夹持装置和剪形切割装置软体式机械采摘结构是近年来较新的发明成果，其机械手的设计原型是人手，这样的机械装置较为灵活且不容易破坏水果，能采摘各种大小的各种果实，在草莓采摘的过程中，机械易于破坏果实的问题是必须要考虑的，而这种装置能较好的保护果实不被破坏，实际是较为适用草莓采摘的，但实际情况是软体式多指机械装置通常需要更多的经济成本，同时草莓果体较小，要对软体式机械进行更精细化的处理设计，这样会进一步增加资金的投入，考虑到成本过于高昂，实现起来较为困难也不现实。

目录摘要 (I)Abstract (IV)1引言 (1)2草莓采摘机器人的国外研究现状及农业机器人特性 (1)2.1国外研究现状 (1)2.2国研究现状 (2)2.3农业机器人的特性 (2)3草莓采摘机器人基本构造及工作环境 (3)3.1末端执行器 (3)3.2视觉传感器 (3)3.3机械手 (3)3.4工作环境 (4)4目前国草莓采摘机器人研究存在的问题 (4)5主要研究容 (5)5.1基于Hough变换的成熟草莓识别算法 (5)5.1.1建立草莓轮廓模型 (5)5.1.2图像分割、区域标记和有效图像区域 (5)5.1.3Hough变换识别草莓 (6)5.1.4成熟草莓识别实验和分析 (7)5.2基于机器视觉机器人总体构造 (8)5.2.1机器人机械系统整体设计 (8)5.2.2运动定位机构设计 (9)5.2.3末端执行器设计 (10)5.3基于无线遥控采摘机器人系统构造 (11)5.3.1系统构成模块 (11)5.3.2末端执行器 (12)5.3.3系统控制方案 (14)5.3.4数据采集试验 (14)6草莓采摘机器人行走机构的设计 (15)7草莓采摘机器人零部件材料选用 (16)8草莓采摘机器人驱动器的选择 (17)9总结 (17)参考文献 (19)致 (20)ContentsAbstract (IV)1 Introduction (1)2 Strawberry picking robot at home and abroad research status and characteristic agricultural robot (1)2.1 Foreign research status (1)2.2 Domestic research status (2)2.3 Characteristics of the agricultural robots (2)3 Strawberry picking robot basic structure and working environment . 33.1 End of the actuator (3)3.2 Vision sensors (3)3.3 Manipulator (3)3.4 The work environment (4)4 The problems existing in the research about strawberry picking robot at home and abroad (4)5 Main research contents (5)5.1 Ripe strawberry recognition algorithm based on Hough transform (5)5.1.1 Strawberry contour model is established (5)5.1.2 Image segmentation, region labeling and the effective imagearea (5)5.1.3 Hough transform to identify strawberry (6)5.1.4 Ripe strawberry recognition experiments and analysis (7)5.2 Based on machine vision robot structure as a whole (8)5.2.1 Robot mechanical system overall design (8)5.2.2 Motion positioning mechanism design (9)5.2.3 End of the actuator design (10)5.3 Picking robot based on wireless remote control system structure (11)5.3.1 System structure module (11)5.3.2 End of the actuator (12)5.3.3 System control scheme (14)5.3.4 Data acquisition test (14)6 Mechanism of the blueberry picking robot (15)7 Strawberry picking robot parts material selection (16)8 Strawberry picking robot drives option (17)9 Conclusion (17)References (19)Acknowledgement (20)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

采摘机械手结构设计发布时间：2022-07-21T09:03:35.826Z 来源：《时代教育》2022年5期作者：孙伟[导读] 近年来，草莓成为重要的经济作物，在世界各地种植广泛，尤其是我国已经成为草莓最大的生产和出口国家，位居世界首位。

孙伟山东协和学院山东济南 250200摘要：近年来，草莓成为重要的经济作物，在世界各地种植广泛，尤其是我国已经成为草莓最大的生产和出口国家，位居世界首位。

草莓营养丰富，富含多种维生素，被人们成为“水果皇后”，深受广大消费者喜爱。

但是草莓属于劳动密集型产物，草莓的种植和采摘全部依靠人力完成，果农的经济成本高，制约果农的收入。

所以，随着农业种植采摘自动化的发展，实现草莓自动化采摘越来越有重要的意义。

本文设计的是一款可以实现草莓采摘的机械手，在草莓检测识别装置的辅助下，可以完成草莓的自动化采摘。

该设计将会提高草莓采摘的效率以及采摘果实的质量，同时又可以降低采摘过程所投入的劳动力，保证果实的及时采摘。

关键词：草莓；机械手；执行机构同国外相比，我国采摘机器人的研究起步较晚，但是近年来国家在农业领域投入大量财力物力，发展速度较快，众多院校及研究所均在进行农业机器人以及智能农机方面的研究，并取得了较多成果。

1）草莓选果机。

我国的一个农业的试验场研发了一款选果机。

该机器可以依据水果的成分含量以及果实的形状进行分类选择，并可以实现果实的封装，全程自动化作业，工作效率为每小时五千公斤左右。

南京的一所大学依据人眼视觉成像原理，对图片进行模块分割，进而实现果实的分离，使图像由二维变成三维，进而确定其空间坐标，最终实现果实的精确定位。

2）浙江的一所大学中的一个团队对采摘机械手进行了一系列的讨论，提出了一系列的评价指标，比如：灵活程度、作业空间、动作多样性、避障能力等。

3）中国农业大学针对成熟草莓果实的特点，利用其色彩模型中的特定信息通道，完成了对草莓的辨认。

而且还建立了桥驾式直角坐标机械手，在草莓采摘机械手视觉处理系统中，提出了全新的理论方法，依据草莓果实的颜色进行辨别处理，实现草莓的精确定位，提高其采摘的准确性、适应性。

采摘机器人机械手结构设计与分析一、本文概述1、采摘机器人的研究背景和意义随着农业技术的快速发展和人口老龄化的加剧，传统的人工采摘方式已经难以满足现代农业生产的需求。

采摘机器人作为一种新型的农业机械设备，具有高效、精准、省时省力等优点，正逐渐成为农业领域的研究热点。

采摘机器人的研究和应用，不仅可以提高农作物的采摘效率和质量，降低人工成本，还可以改善农民的工作环境和条件，推动农业现代化的进程。

机械手作为采摘机器人的核心部件，其结构设计直接影响到采摘机器人的性能和稳定性。

因此，对采摘机器人机械手结构的设计与分析显得尤为重要。

通过对采摘机器人机械手结构的研究，可以深入了解其运动特性、受力情况和优化方案，从而提高采摘机器人的采摘效率和准确性，推动采摘机器人在农业生产中的广泛应用。

这也为农业机械化、智能化和自动化的发展提供了重要的技术支撑和理论基础。

研究采摘机器人机械手结构设计与分析具有重要的理论意义和实践价值，对于推动农业现代化和提高农业生产效益具有重要意义。

2、机械手在采摘机器人中的重要作用在采摘机器人中，机械手的作用至关重要。

作为采摘机器人的核心部件之一，机械手负责直接与目标农作物进行交互，完成识别、抓取、剪切和放置等一系列复杂动作。

这些动作的成功执行，直接决定了采摘机器人的工作效率、采摘质量和适应性。

机械手的设计直接决定了采摘机器人的工作能力。

通过合理的结构设计，机械手可以适应不同形状、大小和成熟度的农作物，实现精准、高效的采摘。

机械手的运动轨迹和速度控制也是影响采摘效率的关键因素。

因此，对机械手的精确控制是实现高效采摘的关键。

机械手的性能直接影响到采摘机器人的采摘质量。

在采摘过程中，机械手需要保持稳定的抓取力度，避免对农作物造成损伤。

同时，机械手还需要具备足够的灵活性和精度，以确保能够准确地将农作物采摘下来。

这些要求都对机械手的设计和制造提出了极高的挑战。

机械手的适应性也是采摘机器人性能的重要评价指标。

Lou Jianzhong 1,2,Wang Meng2On the basis of analyzing the physical parameters such as geometric size and shape of strawberry,we designedand developed an automatic picking device for strawberry.The plucking machine automatically driven by a driving mech-anism,realize forward and steering in the free field,automatic telescopic manipulator using gear rack mechanism.Through the three storage tank design,to achieve the classification of strawberry picking,realizes automatic obstacle avoidance using photoelectric sensing technology.Under the given conditions,by selecting two groups of strawberry in experimental study,experiment showed that the mechanism can pick strawberry easily and the success rate of the straw-berry picking reached to more than 95%,the damage rate is below 5%to the strawberry,which confirmed that the picking mechanism can effectively solve the problems of strawberry picking and easy to beinjured.Greenhouse cultivation,Strawberry,Harvesting mechanism,Classification大棚栽培草莓采摘机械装置设计楼建忠1，2，王萌2（1.浙江机电职业技术学院机械技术系，浙江杭州310053；2.浙江大学生物系统工程学系，浙江杭州310029）摘要文章以草莓为试验对象，通过分析所采摘草莓的几何尺寸、外形等物理参数的基础上，设计开发了一种应用于草莓采摘的自动采摘机械装置。

小型四轮草莓采摘机结构设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下所示：引言作为文章的开始，旨在为读者提供背景信息和概述整篇文章的内容。

本文将探讨小型四轮草莓采摘机的结构设计。

随着农业技术的不断进步和人力成本的增加，机械化农业成为了当今农业领域的一个重要趋势。

草莓作为一种受欢迎的水果，在市场上的需求不断增加。

然而，传统的人工采摘方式存在劳动强度大、效率低下、成本高等问题。

因此，设计一种小型四轮草莓采摘机具有重要的现实意义。

本文将首先介绍小型四轮草莓采摘机的重要性，包括提高采摘效率、降低劳动强度、提高农业生产效益等。

然后，我们将探讨目前存在的问题，包括机器结构不合理、操作复杂等。

接下来，我们将介绍设计该机器的原则和要点，包括结构合理性、操作简便性、采摘效果等。

最后，我们将总结本文的主要内容，并展望小型四轮草莓采摘机结构设计的未来发展方向。

通过本文的研究，我们希望能够为农业领域提供一种高效、便捷、经济的草莓采摘解决方案，并为农民减轻劳动负担，提高农业生产效益，推动农业现代化发展。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述小型四轮草莓采摘机的结构设计。

第一部分是引言，主要包括对整篇文章的概述，介绍小型四轮草莓采摘机结构设计的目的以及总结。

第二部分是正文，将从草莓采摘机的重要性、目前存在的问题和设计原则与要点三个方面进行论述。

首先，介绍草莓采摘机在农业生产中的重要性，阐述为什么需要设计一种小型四轮草莓采摘机。

其次，分析目前已知的问题，指出目前市场上存在的草莓采摘机普遍存在的一些不足之处，为接下来的结构设计提供改进的方向。

最后，阐述小型四轮草莓采摘机的设计原则和要点，包括结构的稳定性、采摘效率的提升以及操作简便性等。

第三部分是结论，通过对结构设计的重要性的分析，总结设计的优点和局限性，并探讨未来的发展方向。

首先，强调结构设计在小型四轮草莓采摘机中的重要性，指出良好的结构设计可以提高机器的工作效率和稳定性。

通过对测试数据的分析和评估，可以总结出机械臂的优劣势以及需要改进的 方向。例如，如果机械臂的抓取精度较高但移动速度较慢，可能需要优化其传动 系统以提高移动速度；如果机械臂的移动速度较快但抓取精度较低，可能需要改 进其末端执行器设计以提高抓取精度。
四、结论
农业采摘机器人机械臂结构设计与分析是提高采摘效率和精度的关键。本次 演示通过对机械臂结构、运动原理、性能测试等方面的详细阐述，强调了农业采 摘机器人机械臂的重要性和应用前景。为了进一步优化机械臂性能，未来的研究 应以下几个方面：1）改进传动系统设计以提高移动速度和抓取精度；2）研发更 高效的末端执行器以提高采摘效率；3）
结合机器视觉和技术实现对不同形状、大小、颜色的果实自动识别和抓取； 4）完善机械臂的自我保护和故障诊断功能以提高其可靠性和耐用性。通过对这 些方向的深入研究，有望为农业采摘机器人的进一步发展提供有力支持。
参考内容
随着科技的飞速发展，农业采摘机器人已成为现代农业的重要组成部分。本 次演示将聚焦于农业采摘机器人的核心部件——机械臂，探讨其结构设计的关键 因素，以及未来的发展趋势和挑战。
3、机械臂结构设计的未来发展 趋势和挑战
未来，机械臂结构设计将朝着轻质、高强度、多功能、人性化和环保等方向 发展。在材料选用上，将更多地采用高性能轻质材料，如碳纤维复合材料和铝合 金等；在结构设计上，将更加注重人体工学和空间利用率的提高；在功能上，将 更多地引入多种传感器和执行器，提高机械臂的感知能力和动作精度；在人性化 设计上，将更加注重用户体验和操作便捷性；在环保方面，将更多地采用节能环 保材料和方法，降低机械臂的生整体结构需根据采摘对象和作业环境进行设计。一般而言，机械臂 应具备大范围的运动能力，以覆盖广阔的采摘区域。同时，为了方便操作和维护， 机械臂结构应简洁、易于拆卸。

摘要每到草莓生产季节，为了草莓的外貌质量和营养成分的保证，必需在收获季节每天进行人为的采摘，其劳动强度和成本约占草莓生产成本的1/4。

基于此种现状，进行草莓自动采摘机构的研究已经成了发展趋势，这能够有效减轻果农的生产负担。

本次设计主要分为三个方面进行设计，分别是自动行走机构、移动机构和采摘机构。

其中行走机构采用履带传动结构，负责采摘装置的行走；移动机构采用三自由度工作台的设计形式，负责采摘机械臂的XYZ三轴方向的移动；采摘机构采用以双目视觉系统定位、“双驱双夹”机构采摘的形式完成草莓的定位和采摘工作。

通过验证，本次设计的草莓采摘各机构能够优秀的完成设计要求。

行走机构和移动机构可以完成装置各位移要求；末端执行装置和定位系统能够完全实现垄作种植的草莓的采摘工作。

关键字：草莓；自动采摘；三自由度；双目视觉AbstractIn every strawberry production season, in order to guarantee the appearance quality and nutritional composition of strawberries, it is necessary to pick them artificially every day during the harvest season. The labor intensity and cost account for about 1/4 of the production cost of strawberries. Based on this situation, it has become a developing trend to conduct research on the automatic picking mechanism of strawberry, which can effectively reduce the production burden of fruit farmers.This design is mainly divided into three aspects: automatic walking mechanism, mobile mechanism and picking mechanism. The walking mechanism adopts caterpillar transmission structure, which is responsible for the walking of the pickingdevice; The mobile mechanism adopts the design form of a three-degree-of-freedom worktable, which is responsible for the movement of the picking arm along the XYZ three-axis direction; The picking mechanism USES binocular vision system positioning, "double drive and double clip" mechanism to complete the strawberry positioning and picking work.Through verification, the design of the strawberry picking institutions can be excellent to complete the design requirements. The walking mechanism and the moving mechanism can fulfill the requirements of each shift of the device; The end effector and positioning system can completely realize the picking of strawberry in ridge planting.Key words: strawberry; Automatic picking; Three degrees of freedom; Binocular vision目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)第1章绪论 (4)1.1 引言 (4)1.2 草莓自动采摘装置及国内外研究状况 (5)1.2.1 草莓自动采摘装置的特性 (5)1.2.2 国内外研究现状 (5)1.3 研究目标 (6)1.4 研究内容 (7)1.4.1 行走机构 (7)1.4.2 移动机构 (7)1.4.3 采摘机构 (7)1.5 小结 (8)第2章草莓采摘机器行走机构设计 (8)2.1 草莓种植环境介绍 (8)2.2 采摘机器行走机构选择 (9)2.2.1 轮系行走机构 (9)2.2.2 仿人步行机构 (9)2.2.3 履带式行走机构 (10)2.3 履带式行走机构设计 (11)2.3.1 履带小车底盘结构设计 (11)2.3.2 驱动系统设计 (12)2.3.3 牵引力计算 (13)2.3.4 电机选取 (16)第3章草莓采摘机器移动机构设计 (17)3.1 移动机构主体结构选择 (17)3.2 移动机构自由度确立 (18)3.3 三自由度工作台结构设计 (18)3.3.1 螺母丝杠的选择 (19)3.3.2 三轴滑台行程设计 (20)3.3.3 滚珠丝杠性能校核 (21)第4章末端采摘机构和定位算法设计 (23)4.1 末端执行器设计 (23)4.1.1 末端执行器设计要求 (24)4.1.2 末端执行器方案选择 (24)4.1.3 末端执行器结构设计 (24)4.1.4 草莓收集装置设计 (25)4.2 草莓图像识别与定位算法 (26)4.2.1 图像识别系统 (27)4.2.2 定位算法 (28)第5章总装与结论 (28)5.1 草莓自动采摘装置总装 (28)5.2 结论 (29)参考文献 (29)致谢.............................................................................................. 错误!未定义书签。

2）当草莓植株一根茎上结果实超过两个时，镰刀型勾取结构很容易出现误勾的现象，将两个草莓同时勾取，可能将没成熟的草莓也采摘了下来。
3）镰刀型勾取结构外形锋利，对人也有伤害的危险。
4）结构占用空间较大。
2.1.1方案二：双轮勾取机构
优点：
1）双轮式的勾取机构外形圆润，不锋利，使用时如果触碰到草莓本体，也不会对其造成伤害，摘取的草莓外观完整美观，与人工采摘的外观完整度相差无几。
齿轮
电机
皮带
轴承
带轮
轴
输送杆件强度校核
对输送杆件进行受力分析，该结构可以近似看为悬臂梁，所以按照悬臂梁强度校核方法进行校核计算。受力分析如下图
1）计算最大弯矩 ，因为悬臂梁受均布载荷，最大弯矩在固定端根部，所以力矩计算公式如下
式中：
l输送杆的长度,l=1000mm
P草莓作用在输送杆上的均布载荷，P=F=0.686N
3.2
3.2.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数
1）根据设计要求，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为20°。
2）参考表3.1，因为是农业机械，所以选择精度等级为9级。
3）材料选择。由表3.2选择两个齿轮的材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。
4）选两齿轮齿数， 。
3.2.2按齿面接触疲劳强度计算
2）不会出现误勾的现象，可以实现一根茎上结果实超过两个时，只摘取其中一个的功能，不会将未成熟的草莓摘下。
3）结构紧凑、工作可靠。相比于镰刀型勾取结构，双轮勾取结构占用空间小，工作时更稳定可靠。
4）可以与夹紧和输送机构进行结合，简化机械结构，并且使各工序之间衔接的更顺畅，是很理想的一种勾取方案。
5）安全可靠，不存在安全隐患。
电机功率
P=T×n/9550=0.0084×1000/9550=0.00088kW=0.88W

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要在繁杂的农业生产劳动中，果蔬采摘是最重要的工序之一，本课题旨在研究草莓采摘机器人的机械手设计，实现草莓采摘、收集一体化。

在保护草莓不受损伤的前提下，提高抓取效率和采摘精度。

本课题基于草莓的生长分析（种植模式与农艺）设计了一种带收集装置的包裹式草莓采摘机械手。

（1）根据草莓的表皮脆弱及草莓果梗细长脆弱的特点设计了包裹式机械手，包裹式机械手与草莓的接触部分用塑料材料防止草莓表皮的损坏，以确保在采摘时不伤及草莓表皮；（2）根据草莓个小、簇拥生长的特点和国内草莓种植多采用架式立体栽培的现状，确定了采摘、收集一体化的设计方案；（3）采用单片机控制舵机的运动，完成抓取果盆、放下果盆、草莓包络、切割、放置等一系列动作；（4）制造加工成零部件并组装，进行实物实验，证实方案的可行性，并根据草莓的具体种植情况和客户的要求做进一步改进。

关键词：机械手；种植模式；草莓采摘；切割方案；单片机控制AbstractIn the complex agricultural production, fruit and vegetable picking is one of the most important processes. This subject is designed to study the manipulator design of the strawberry picking robot, and to realize the integration of strawberry picking and collecting. Under the premise of protecting strawberry from damage, improve the picking efficiency and picking accuracy. Based on the Strawberry Growth Analysis (planting mode and Agronomy), a strawberry picking manipulator with a collection device was designed.(1) The wrapping manipulator is designed according to the fragility of strawberry and the fragility of strawberry stem. The contact part of the wrapped mechanical hand and strawberry prevents the damage of the strawberry epidermis by the plastic material, so asto ensure that the strawberry skin is not injured when the strawberry is picked.(2) According to the characteristics of small and cluster growth of strawberry and the current situation of strawberry planting in China, the integrated design scheme of picking and collecting is determined.(3) A single chip microcomputer is used to control the movement of the steering gear, and a series of actions such as catching fruit basin, dropping fruit basin, strawberry envelope, cutting and placing are completed.(4) Manufacture and manufacture parts and assembly, carry out physical experiments, verify the feasibility of the scheme, and make further improvements based on the specific planting situation of strawberry and the requirements of the customers.Key words: manipulator; planting mode; strawberry picking; cutting scheme; single chip microcomputer control第一章绪论1.1 研究目的与意义我国是农业大国，农业关乎到我国经济发展的根本，随着城市化的进展和科技的不断发展，农业迎来了新的挑战。

拇指式小型草莓采摘器设计【摘要】本文介绍了一种拇指式小型草莓采摘器的设计方案，旨在解决传统草莓采摘过程中手指受伤、效率低下等问题。

设计原理是利用柔软的材料模拟人手指的形状，结构设计紧凑便于操作，材料选择采用环保耐用材质。

使用方法简单便捷，只需将其套在手指上即可使用。

优势特点包括采摘效率高、安全可靠、操作简便。

设计总结指出该采摘器具有良好的实用价值和市场前景，展望未来可以进一步优化设计提升性能，创新点在于以人手指形态为设计灵感，创造出一种全新的采摘工具，为草莓种植业带来更大的便利和效益。

【关键词】小型草莓采摘器、拇指式、设计、原理、结构、材料、使用方法、优势、总结、展望、创新点、研究背景、研究目的、研究意义.1. 引言1.1 研究背景草莓是一种广受欢迎的水果，但其采摘过程却十分繁琐且费时费力。

传统的草莓采摘工具一般较为笨重和不灵活，无法满足现代人们对效率和便利性的需求。

设计一款便于操作、高效率的小型草莓采摘器变得迫在眉睫。

随着农业现代化的发展，农业生产水平的提高已经成为国家发展的重要议题。

草莓作为高价值农产品之一，其生产和销售对于农民和农业产业链都具有重要的经济意义。

而采摘环节是决定草莓生产效率和品质的重要一环，因此如何提高草莓的采摘效率和品质成为当前亟待解决的问题。

通过对现有草莓采摘工具的分析和改进，我们可以设计出一款拇指式小型草莓采摘器，能够有效提高草莓采摘的效率和质量，减轻农民的劳动强度，促进草莓生产的现代化和产业链的健康发展。

这也是我进行此项研究的初衷和动力所在。

1.2 研究目的研究目的是为了解决传统草莓采摘器存在效率低、操作不便等问题，设计一种更加便捷、高效的拇指式小型草莓采摘器。

通过结合人体工程学原理和先进制造技术，使草莓采摘过程更加轻松、快捷，提高草莓采摘的效率和舒适度。

此设计也能减少采摘过程对草莓植株的损伤，提高产品的质量和市场竞争力。

通过对研究目的的实现，不仅可以改善草莓生产者的工作环境和生产效率，也可以提升消费者对草莓的采摘体验，推动草莓产业的发展和创新。

草莓采摘机设计研究随着人们生活水平的提高，对生活品质的要求也越来越高。

在我们的日常生活中，水果是必不可少的，尤其是草莓，是一个非常受欢迎的水果。

随着草莓的需求不断增加，草莓采摘机的需求也越来越大。

为了满足市场需求，设计出一种高效、实用和安全的草莓采摘机是非常重要的。

首先，草莓采摘机的设计应该符合人体工程学原理。

因为草莓是长在地面上的，人在采摘的时候需要弯腰或者下跪，这个姿势长时间使用会导致腰椎、膝盖和肌肉疼痛。

所以，我们需要设计一种方便用户使用的草莓采摘机。

它需要有一个可以调整的支撑架，使得用户可以调整高度，不需要弯腰或下跪就可以采摘草莓。

这样能够大大减轻使用者的身体负担，保护用户的身体健康。

其次，草莓采摘机需要考虑效率，因为草莓的生命力十分旺盛，所以采摘机需要具备快速、高效的特点。

采摘机应该有一个高速的机械手臂，能够快速地扫描草莓，识别健康草莓并采摘下来。

技术应用的进步，如计算机视觉和机器学习算法，能够帮助电子设备识别准确，提高采摘机的采摘效率。

最后，草莓采摘机也要考虑用户的安全。

电子设备需要遵守相关的安全标准来保护用户的使用安全。

采摘机应该有一个安全开关来保护用户，在短时间内停止采摘机并关闭机械手臂，避免人和机器的接触。

除此之外，我们也应该设计出一个可靠的故障保护和安全控制系统，确保采摘机的正常运行和保护用户的生命财产安全。

总之，草莓采摘机是一种十分实用的机械设备。

它是一种能够提升采摘效率和保护用户健康与安全的设备。

高效、实用和安全的草莓采摘机是我们设计的目标。

我们要不断完善设备，使其达到更高效、更安全和更实用的目标，提升草莓种植业的发展，满足人们需求的同时，不断推动可持续发展。

高效采摘收集一体化草莓采摘机的设计分析草莓种植业在国内迅猛发展，但国内传统的采摘方式效率低，并且大量长期劳作会对人的脊椎腰椎产生严重损伤。

目前已有的人工智能草莓采摘机对于大多数果农来说成本太高、操作不易。

因此，设计一种操作容易、节省人力、可以提高效率的低成本采摘机具有较高的现实意义。

1 采摘收集一体化草莓采摘机的总体设计1.1 方案确定通过一个电机提供动力来使组合机构实现上下移动达到适应生长高度不同的草莓，并通过机构实现将草莓运送到收集装置中。

收集装置每次一定角度的旋转达到草莓的均匀放置的目的，并且该装置适用于在田垄间使用。

对各功能组成部分提出若干种方案，进行比较。

在本次设计中，本团队主要提出了三种设计方案。

其中，在方案一中，实现旋转运动的结构为链传动+电机、实现上下往复运动的结构为凸轮机构、存在的重要制作工艺为数控铣床加工、所需成本为1800-2000 元；在方案二中，实现旋转运动的结构为棘轮机构+电机、实现上下往复运动的结构为蜗轮蜗杆、存在的重要制作工艺为齿轮加工、所需成本为2000-2200 元；在方案三中，实现旋转运动的结构为转芯+方扭钢、实现上下往复运动的结构为丝杠螺母、存在的重要制作工艺为基础钳工、所需成本为1500-1700 元。

Csikszentmihalyi通过体验样本方法（Experience Sampling Method）对七十多岁的受试者进行调查。

他让这些受试者随身携带一部传呼机，传呼机会在一天中不定时地提醒受试者回答诸如以下的问题：“你在哪里？”“你正在干什么？”“你的心里感觉如何？（量化表）”在对20年当中来自世界各国的8000个调查结果进行分析之后，Csikszentmihalyi发现人们确实存在着涌流体验，并发现与涌流体验相关的活动、涌流体验发生的频率以及涌流体验的特点等。

通过上述三个方案的比较，方案一与方案二制作工艺较高，成本较高，且工作不稳定，所以本团队确定选用成本适中、加工难度适中且工作相对稳定的方案三。

草莓采摘机械手的设计理念
草莓是一种美味的水果，但是它们的采摘却是一项繁琐且耗时的工作。

为了解决这个问题，科学家们设计了草莓采摘机械手，这项技术的出现大大提高了草莓的采摘效率。

那么，草莓采摘机械手的设计理念是什么呢？
首先，草莓采摘机械手的设计理念是以人工智能为基础。

通过搭载先进的人工智能系统，机械手能够识别草莓的成熟程度和位置，从而准确地进行采摘。

这种设计理念不仅提高了采摘的准确性，还能够减少浪费，提高了农作物的产量。

其次，草莓采摘机械手的设计理念是以机械工程为基础。

机械手的设计需要考虑到草莓植株的生长环境和特点，以及草莓的采摘方式。

通过精密的机械结构和灵活的运动方式，机械手能够轻松地穿梭在草莓丛中，完成采摘任务。

最后，草莓采摘机械手的设计理念是以可持续发展为基础。

在设计过程中，科学家们考虑了机械手的能源消耗和环境影响，力求降低对环境的负面影响。

同时，机械手的设计也考虑到了维护和保养的便利性，以延长机械手的使用寿命。

总的来说，草莓采摘机械手的设计理念是以人工智能、机械工程和可持续发展为基础的。

通过这些设计理念的融合，草莓采摘机械手成为了一种高效、精准且环保的采摘工具，为草莓种植业的发展带来了新的机遇和挑战。

草莓采摘机器人机械结构设计摘要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。

本文首先综合叙述了草莓生产现状以及草莓采摘机器人国内外研究状况，再根据国内北方地垄式草莓种植的情况，设计出草莓采摘机器人机械本体，提出一种五自由度关节型草莓采摘机械手臂，五个自由度分别为：腰转、肩转、肘转、腕转和腕摆，并开发了一种末端执行器的结构形式，该末端执行器主要由伺服电机、曲柄滑块机构、动夹、镍铬电热丝组成，不以草莓果实作为抓取目标，而是夹切草莓果柄，不伤害果实，同时采用镍铬电热丝切割果柄可以防止切口感染细菌而腐烂，影响果实品质。

与此同时，还在solidworks 中构建了草莓采摘机器人、末端执行器的三维模型，还生成了相关重要部件的工程图，便于后期的使用。

关键字：草莓采摘机器人，机械本体，五自由度草莓采摘机械手臂，末端执行器Strawberry picking robot mechanical structure design Abstract：With the popularization of the strawberry. The strawberry planting area increased rapidly, the harvest labor shortage. Development is restricted by the strawberry, it is necessary to carry out intelligent strawberry harvesting robot, instead of people to complete the time-consuming, laborious harvesting. Strawberry picking robot position information requirements can automatically detect ripe strawberry, then according to these information to control the robot actuator, realize the automation of picking strawberry.This paper describes comprehensively the research status at home and abroad as well as the robot strawberry production status of strawberry picking, then according to the North ridge type strawberry planting conditions, calculate and design the appropriate size of the strawberry picking vehicle body, put forward a kind of five degrees of freedom articulated strawberry picking manipulator, and the development of the structure of an end effector. At the same time, the author constructs a 3D model, strawberry picking robot end effector in SolidWorks, also generated the end effector and the mechanical arm of the engineering drawing, convenient for later viewing and processing.Key words: Strawberry picking robots; Mechanical body;Five degree of freedom manipulator; The end effector目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作环境和作业要求 (1)1.3 草莓采摘机器人国内外发展状况 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2 国内研究现状 (2)1.4 研究的目标和内容 (3)1.4.1 研究目标 (3)1.4.2 研究内容 (3)2 草莓采摘机器人机械本体设计 (3)3 草莓采摘机器人五自由度机械手臂设计 (4)3.1 采摘机器人机构选型原则 (4)3.2 机械臂的设计 (5)3.2.1 设计要求 (5)3.2.2 机械手臂的选择 (6)3.3 机械手手腕的设计 (6)3.3.1 手腕设计的基本要求 (7)3.3.2 草莓采摘机械手手腕的结构型设计 (7)3.4 机械手的结构型式 (7)3.5 机械手运动学方程的建立 (8)3.5.1 正运动学模型 (8)3.5.2 逆运动学模型 (10)4 草莓采摘机器人末端执行器设计 (13)4.1 末端执行器介绍 (13)4.2 末端执行器的分类 (13)4.2.1 两个手爪的末端执行器 (13)4.2.2 两个以上手爪的末端执行器 (14)4.3 夹持式末端执行器的选型 (14)4.3.1 夹持式末端执行选择的基本要求 (14)4.4 末端执行器的结构型式和工作原理 (14)4.4.1 整体结构 (15)4.4.2 工作原理 (15)4.5 主要部件设计 (16)4.5.1 传动部分设计 (16)4.5.2 抓取和切断机构设计 (17)5 结论与建议 (17)5.1 结论 (17)5.2 工作展望和建议 (17)参考文献 (18)致谢 (19)草莓采摘机器人机械结构设计1 绪论1.1 引言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。

草莓采摘机设计研究引言草莓是一种广受欢迎的水果，其味道鲜甜可口，受到了人们的喜爱。

草莓的采摘工作一直以来都是一个辛苦且费时的任务，需要大量的人力成本和时间。

为了解决这一问题，许多研究人员开始着手设计和研发草莓采摘机，以便提高采摘的效率和质量。

本文将就草莓采摘机的设计研究进行探讨，分析其设计原理、技术特点和市场潜力。

一、草莓采摘机的市场需求和发展现状随着人们生活水平的提高和消费观念的改变，草莓的消费量也在不断增加。

现有的采摘方式无法满足市场的需求，特别是在大规模上的生产中。

传统的草莓采摘方式通常采用人工采摘，这种方式无论是从成本还是效率上都存在着很大的不足。

为了提高采摘的效率和质量，草莓采摘机成为了市场上的一种需求。

目前，国内外一些公司和科研机构都在进行草莓采摘机的研发工作。

一些高校也在相关领域进行着科研合作。

这些研发工作涉及到机械设计、传感技术、控制技术等多个方面。

随着技术的不断进步，草莓采摘机的功能和性能也在不断提高。

目前市场上依然缺乏适用于大规模生产的高性能草莓采摘机，因此在研究和设计上还有很多挑战和机遇。

二、草莓采摘机的设计原理草莓采摘机是一种专门用于采摘草莓的机械设备，其设计原理主要包括机械结构、传感控制和作业性能等几个方面。

1. 机械结构草莓采摘机的机械结构是其最基本的设计要素之一。

一个合理的机械结构方案将直接影响到机器的稳定性、耐用性和采摘效率。

一般来说，草莓采摘机的机械结构包括机架、移动装置、采摘装置和储存装置等几个部分。

移动装置用于使机器能够在菜地内快速移动，采摘装置用于将草莓从植株上采摘下来，储存装置用于将采摘下来的草莓存放起来。

2. 传感控制草莓采摘机的传感控制是其智能化的核心。

通过激光传感器、摄像头等传感装置，机器可以实时地感知到周围环境和植株的位置，实现自动导航和识别。

通过控制系统对机器进行精准的控制，使其能够完成采摘任务。

传感控制的设计不仅需要考虑到其精度和稳定性，还需要兼顾到其实时性和安全性。

草莓采摘机械手的设计理念
草莓是一种美味的水果，但采摘草莓却是一项费时费力的工作。

为了解决这个问题，许多农业机械公司开始研发草莓采摘机械手。

这些机械手的设计理念是为了提高采摘效率，减少人力成本，并且保证草莓的质量。

首先，草莓采摘机械手的设计理念是要确保对草莓的轻柔处理。

草莓是一种容易受损的水果，如果采摘时受到过多的挤压或摩擦，就会导致草莓变形或者破损。

因此，机械手必须具有柔软的夹持装置，以确保草莓在被采摘的过程中不会受到损伤。

其次，草莓采摘机械手的设计理念还包括高效的采摘速度和准确的定位技术。

草莓通常生长在植株的底部，叶子和茎之间，这使得手工采摘非常困难。

因此，机械手必须具有灵活的定位能力，能够准确地识别并采摘成熟的草莓，同时快速移动到下一个采摘点，以提高采摘效率。

此外，草莓采摘机械手的设计理念还包括自动化和智能化。

通过搭载传感器和摄像头，机械手可以实时监测草莓的成熟度和位置，从而自动调整夹持力度和采摘速度。

这样一来，不仅可以减少人工干预，还能够提高草莓的采摘质量和一致性。

总的来说，草莓采摘机械手的设计理念是为了提高采摘效率，减少人力成本，并且保证草莓的质量。

随着农业科技的不断进步，相信未来会有更多智能化的草莓采摘机械手问世，为农业生产带来更多的便利和效益。