1、陜西地區(qū)是獼猴桃種植大省，全省的產(chǎn)量和種植面積在全國都是第一位。獼猴桃采收沒有機(jī)械化，采用人工采摘，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力進(jìn)步發(fā)展的羈絆。近幾十年來，科技的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的出現(xiàn)給獼猴桃的收獲提供了更好的方法。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人的各個(gè)部件中，果實(shí)采摘末端執(zhí)行器有著重要作用，其位于機(jī)械臂末端位置，且對果實(shí)進(jìn)行采收，因而，無損采收過程中還要保證采收效率。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜多變，采摘機(jī)器人面對的目標(biāo)對象有其自身

2、的環(huán)境影響和物理特點(diǎn)，使得研究末端執(zhí)行器較工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手有其自身的技術(shù)要求和特殊性。對獼猴桃末端執(zhí)行器的研究，具有重要的科研價(jià)值，并且能夠促進(jìn)生產(chǎn)力的進(jìn)步。
　　本文的研究對象是“海沃德”獼猴桃品種，并選擇在棚架下栽培生長條件下，在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了基于聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的獼猴桃采摘末端執(zhí)行器的研制。本文的研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　(1)果實(shí)物理力學(xué)特性研究和基礎(chǔ)試驗(yàn)。果實(shí)物理力學(xué)參數(shù)的研究為末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)提供參

3、數(shù)依據(jù)。調(diào)研獼猴桃試驗(yàn)站并分析果實(shí)生長分布狀態(tài)，得出垂直掛落果實(shí)的果梗平均長度為58mm。通過旋轉(zhuǎn)扭斷試驗(yàn)得到對果實(shí)平均旋轉(zhuǎn)16.1圈才能夠扭斷采摘，采摘果實(shí)效果并不理想。提出末端執(zhí)行器的功能需求和性能指標(biāo)，需設(shè)計(jì)出采摘時(shí)間小于5s的末端執(zhí)行器。提出了在自然條件下果實(shí)采收方式為從底部開始進(jìn)行“抓取-采摘-卸果”的一體化采收過程，對末端執(zhí)行器方案進(jìn)行對比確定。
　　(2)基于“抓取-采摘-卸果”一體化收獲過程和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，對末端

4、執(zhí)行器整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于生長于棚架下的獼猴桃果實(shí)，由于具有簇生的特點(diǎn)，本文以果實(shí)物理力學(xué)參數(shù)為理論依據(jù)，對末端執(zhí)行器抓持機(jī)構(gòu)和卸果結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的三維仿生手指半徑為32.5mm，弧度為90°，卸果手指空擋寬55mm，長70mm?；诜赐馆啓C(jī)構(gòu)的采摘末端執(zhí)行器軌跡槽設(shè)計(jì)。反凸輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)。以幾何學(xué)為理論依據(jù)，采用數(shù)學(xué)運(yùn)算的方法來設(shè)計(jì)反凸輪機(jī)構(gòu)中的軌跡槽，實(shí)現(xiàn)整機(jī)“抓取-采摘-卸果”一體化的運(yùn)動(dòng)。使用Pro/E軟件

5、建立整機(jī)的三維模型，使用有限元軟件ANSYSWORKBENCH對整機(jī)做了運(yùn)動(dòng)過程仿真分析，最終確定末端執(zhí)行器整體結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　(3)末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)融合傳感器技術(shù)和單片機(jī)集成技術(shù)以及電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)，以51單片機(jī)和電機(jī)控制器來對整機(jī)進(jìn)行控制，以霍爾位置傳感器，光電位置傳感器和壓力傳感器構(gòu)成的傳感器系統(tǒng)來檢測果實(shí)信息以及提供電機(jī)控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行。
　　(4)末端執(zhí)行器樣機(jī)試制和采摘試驗(yàn)。將設(shè)