包覆式猕猴桃气动无损采摘机构设计与试验

为解决猕猴桃采摘过程中易刮伤果实表皮的问题,设计一种新型的包覆式气囊夹爪,基于气动控制气囊的膨胀与收缩,实现果实的收纳与包覆,并通过增加果实与夹爪的受力面积,减少夹爪对果实的挤压,在保证果实不受损伤的前提下提高采摘成功率。以底部向上捕捉、剪切收获果实的采摘方式,设计气囊夹爪的机械结构;通过有限元模拟,对采摘过程中气囊与果实的受力情况进行分析,证明设计的夹爪受力点主要在气囊夹爪上下表面,贴合性高。经过实地采摘试验,测试不同气压下气囊夹爪的采摘成功率以及损伤率,确定夹爪气压为40 kPa时,采摘效果最好,成功率达95%,损伤率曲线与手工采摘最为相似。

猕猴桃采摘机器人设计及试验

针对猕猴桃无损采摘的需求,基于机器视觉相关理论设计了一种主要由履带式底盘、采摘机械臂和末端执行机构这三部分组成的猕猴桃采摘机器人。根据猕猴桃采摘机械特性,设计无损采摘的末端执行机构;通过设计采摘机器人硬件控制系统和软件控制系统,实现猕猴桃准确识别和精准采摘,提高采摘机器人的作业效率。为验证采摘机器人的采摘性能,采用视觉识别和采摘实地试验进行验证。结果表明,视觉识别准确率可达97.7%,采摘成功率可达85%以上,平均采摘单颗猕猴桃时间为3.01 s,可以满足农业实际生产对采摘机器人的性能要求。