水果采摘裝置設(shè)計

1、水果采摘水果采摘裝置裝置設(shè)計設(shè)計0文獻綜述0.1水果采摘實現(xiàn)機械化的必然趨勢在水果的生產(chǎn)作業(yè)中，收獲采摘是整個生產(chǎn)中最耗時最費力的一個環(huán)節(jié)。水果收獲期間需投入的勞力約占整個種植過程的50%~70%。采摘作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到水果的儲存、加工和銷售，從而最終影響市場價格和經(jīng)濟效益。水果收獲具有很強的時效性，屬于典型的勞動密集型的工作。但是由于采摘作業(yè)環(huán)境和操作的復雜性，水果采摘的自動化程度仍然很低，目前國內(nèi)水果的采摘作業(yè)基本上還是手工完

2、成。在很多國家隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，勞動力不僅成本高，而且還越來越不容易得到，而人工收獲水果所需的成本在水果的整個生產(chǎn)成本中所占的比例竟高達33%~50%。高枝水果的采摘還帶有一定的危險性。因此實現(xiàn)水果收獲的的機械化變得越來越迫切，發(fā)展機械化的收獲技術(shù)，研究開發(fā)水果采摘機器人具有重要的意義。研究和開發(fā)果蔬收獲的智能機器人技術(shù)對于解放勞動力、提高勞動生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長的實時性要求等方面

3、都有著重要的意義。采摘機器人是未來智能農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展方向，具有廣闊的應用前景。2004年11月1日頒布施行的《中華人民共和國農(nóng)業(yè)機械化促進法》還明確規(guī)定國家采取措施鼓勵，扶持農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展，機械采摘取代手工作業(yè)是必然的發(fā)展趨勢。0.2國外水果機械化采摘裝置研究進展及現(xiàn)狀水果的機械化收獲技術(shù)已有40余年的研究歷史。收獲作業(yè)的自動化和機器人的研究始于20世紀60年代的美國，1968年美國學者Schertz和Brown首次提出應用機器人技

4、術(shù)進行果蔬的收獲，當時開發(fā)的收獲機器人樣機幾乎都需要有人的參與，因此只能算是半自動化的收獲機械。采用的收獲方式主要是機械震搖式和氣動震搖式，其缺點是果實易損，效率不高，特別是無法進行選擇性的收獲。從20世紀80年代中期開始，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機器人技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，以日本為代表的西方發(fā)達國家，包括美國、英國、法國、荷蘭、以色列、西班牙等國家，都在水果采摘機器人方面做了大量的研究工作

5、，涉及到的研究對象主要包括甜橙、采摘機器人作為農(nóng)業(yè)機器人的重要應用具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ蘸蟮乃烧獧C器人的研究工作必須朝以下方向發(fā)展:①能夠準確地識別和定位成熟果實，并且能引導末端執(zhí)行器準確的接近目標②研制靈巧的、不傷果實的采摘機器人末端執(zhí)行器③采摘機器人的行走機構(gòu)必須適應田間的復雜環(huán)境④視覺系統(tǒng)要迅速識別定位果實，控制系統(tǒng)和機械手臂系統(tǒng)必須做到迅速摘?、菰鰪姍C器人系統(tǒng)的通用性。相信在不久的將來，在不斷克服種種技術(shù)的阻礙后，水果采摘機

6、器人會得到廣泛地應用，水果的采摘將實現(xiàn)機械化。1引言1.1水果采摘裝置的研制背景我國是農(nóng)業(yè)大國，果樹業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，果樹產(chǎn)值在我國農(nóng)業(yè)(種植)中僅次于糧、菜居第三位。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，2003年全國果樹總面積943.67公頃，總產(chǎn)量7551.5萬噸，皆居世界第一，且人均占有量48kg以上。柑桔1345萬噸(占世界柑桔總產(chǎn)量的l3%，居世界第三位，近20年來產(chǎn)量增長了8.43倍，是全球柑桔產(chǎn)量增長幅度最大的主產(chǎn)國)。蘋果2110萬噸(

7、占世界總產(chǎn)量的25.2%)。梨979.8萬噸。我國山區(qū)丘陵地區(qū)面積廣闊且大部分種植果樹，僅西部地區(qū)果園面積就達286萬公頃，占全國31%，果品總產(chǎn)量為1837萬噸。以山城重慶柑橘種植為例，2004年柑桔種植面積就已經(jīng)達到18.23萬公頃，總產(chǎn)量突破100萬噸，而重慶農(nóng)業(yè)綜合機械化水平為僅12.23%。近年來，為轉(zhuǎn)移農(nóng)村勞動力，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，促進農(nóng)民增收，山區(qū)丘陵地區(qū)普遍把勞務輸出作為發(fā)展地方經(jīng)濟、增加農(nóng)民收入的一項重要舉措。伴隨

8、著勞務進城的加快，大量壯勞動力外出務工，留在家的主要是老、弱、病、殘、婦女和兒童。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動強度大，外出的壯勞動力不可能及時回來。高枝水果的采摘對人員的體力有較高要求，一般直接參與采摘作業(yè)的應是青壯年，手工采摘高枝水果還不能由一人完成。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動強度大，這種矛盾更突顯了山區(qū)丘陵果業(yè)采摘的難度大的問題。目前山地丘陵的水果采摘主要是使用采果剪手工采摘，手工采摘僅限于地域距地面低于兩米的灌木類果樹，勞動強度大，