我国首个自主产权番茄收获机批量生产
果树采摘机器人的发展现状及运动学分析
果树采摘机器人的发展现状及运动学分析专业：机械制造与自动化学生：张长峰指导老师：周威铎完成日期：2013.4.10摘要果园收获作业机械化、自动化是广大果农关注的热点问题。
进行果树采摘机器人研究，不仅对于适应市场需求、降低劳动强度、提高经济效率有着一定的现实意义，而且对于跟踪世界农业新技术、促进我国农业科技进步，加速农业现代化进程有着重大的意义。
果树采摘机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，它是由机械手固定在履带式移动平台上构成的一类特殊的移动机器人系统。
本文在以自行设计的机器人机械结构为研究对象，对果树采摘机器人的控制系统进行了分析、研究和设计，并对采摘机器人避障技术进行了探讨。
主要工作如下：分析了果树采摘机器人机械结构，介绍了机器人运动学理论，根据自行设计的5自由度机械臂机械特性，采用几何结构算法，建立了果树采摘机器人机械臂的正、逆运动学方程。
关键词：果树采摘机器人，机械结构，运动学分析等等。
ABSTRACTOrchard mechanized and automation harvesting operations have become the hot issue of majority fruit growers concerned.Develop the fruit harvesting robot research not only has a certain degree of practical significance to meet market demand and reduce labor intensity and improve economic efficiency, but also can to track new agricultural technologies of the world. It is important to promote China's agricultural scientific and technological progress, accelerate the agricultural modernization process.Fruit harvesting robot is an integrated system that has multiple functions such as environmental apperceive,dynamic decision making, planning conduct control and implementation. It is a special kind of mobile robot system that the mechanical hand was fixed in the track type mobile platform. This paper was supported by the National “863”Project: “research on fruit harvesting robot’s key technologies”. A self-designed robot mechanical structure was uesd as the study object.Analysis, research and design was progressed for the fruit harvesting robot's control system. The adaptive fuzzy PID controller was composed by PID control method combined with fuzzy logic control method and the controller was used in fruit harvesting robot visual servo control.At the same time the technology of harvesting robot’s control and obstacle avoidance was analysed.The main research contents as follows:the mechanical structure of the fruit harvesting robot was analysed and the theory of robot kinematics was introduced. Based on theself-design 5 degrees of freedom robot manipulator’s mechanical properties, the fruit harvesting robot’s positive and inverse kinematics equations were found using the geometric structure of the algorithm.KEY WORDS: fruit harvesting robot, obstacle avoidance, sensor and so on.目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章农业采摘机器人的发展及研究现状 (5)1.1 农业采摘机器人的研究意义 (5)1.2 农业采摘机器人的特点 (6)1.3 农业采摘机器人国内外研究进展 (6)第二章农业采摘机器人研究存在的问题与解决方法 (9)2.1 存在的技术难题 (9)2.2 技术难题解决方法 (9)2.3 本设计主要研究内容 (9)第三章果树采摘机器人机械结构 (10)第四章摄像机投影模型.............................. 错误!未定义书签。
第六届中国农业机械学会青年科技奖获奖人选事迹简介
附件：“第六届中国农业机械学会青年科技奖”获奖人选事迹简介（按姓氏笔画为序）1. 王强王强，男，1980年7月生，国家草原畜牧业装备工程技术研究中心研究室主任兼办公室主任，中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司高级工程师，中共党员。
该同志一直从事农牧业机械装备的科研设计和项目管理工作。
主要完成以下成果：（1）作为第一完成人完成了“9ZQ-2.O型牧草种子收获机”研制，主要负责该成果的总体方案设计、试制和试验等工作，经鉴定该成果国内领先水平。
（2）作为主要完成人完成了“牧草湿法收获工艺及关键装备开发与试验研究”，主要负责“太阳能草捆干燥设备”项目的设计、试制、试验工作，参与制定行业标准《JB/T11919-2014 太阳能草捆干燥成套设备》。
经鉴定该成果中的设备达到了国际先进水平，并获得中国机械工业科学技术奖一等奖。
（3）作为主要完成人完成了“自走式灌木平茬技术装备的研究与开发”研制，主要完成了“9GZ-0.5/1.0型自走式灌木平茬机”设计、试制、技术文件编制、售后服务和优化改进工作，参与制定行业标准《JB/T11917-2014多功能自走式灌木平茬机》，该机属原创机型，是我国特有机型。
该成果获得了中国机械工业科技技术奖二等奖和内蒙古自治区农牧业丰收奖二等奖。
还主持设计了4UL-2马铃薯联合收获机，参与设计9YFG/9YJS-2.2型系列秸秆打捆机、9YG-1.2型圆草捆打捆机、9GBXQ-3.0旋转式切割压扁机机等设备。
获省部级奖励4项，参与编写专著1部，参与制定行业标准2项，授权专利14项，其中发明专利2项，发表论文11篇。
2. 王在满王在满，男，1979年6月生，华南农业大学工程学院副研究员，中共党员。
一直从事农业机械化专业的教学和科研工作，主要研究方向是“水稻精量穴直播技术与机具”，长期工作在科研、生产和推广第一线，思想积极上进，科学态度严谨。
经过十多年的努力，取得多项创新成果，推广转化和应用成效显著，成果评价结论为“整体技术达到国际领先水平”，荣获了2017年度国家技术发明奖二等奖（排名第2），获省部级科技奖励5项。
番茄收获机两种果秧分离装置的工作原理及特点
文 章 编 号 ：０ ７ ７ ８ （０ ２ ０ — ０ １ ０ １０ — ７ ２ ２ １ ）３ ０ １－ ３
１ 番 茄 收 获 机 结 构 及 工 作 原 理
１１ 结 构 ．
番茄 收获 机集 白走 式底 盘 、 收获机 采摘 头 、 实 果
洒 到 田地上 『 ｌ １ 。
停地改 变 ， 因此产 生 的惯 性力 也在不 停 的改变 ， 得 使 扭矩 大小在 不停 地改变 ，从 而带 动机体 的力 随之做 周期性 的改变 ，整个机 体在 回转 的过程 中转速 在不
停的改变 ，实现启动一加速一减速一启动的速度变
化周期 。旋 转 的机体 以一个 不断改 变转速 的状 态将 动力传 至滚 筒 。弹齿滚 筒就会 在 回转速 度变化 的过
２ 皮 带摇筛装 置 ． ２
弹齿滚 筒分 离装 置 由分 离机 构与 分离滚 筒两 部 分 组成 。分 离弹齿 滚 筒 的结 构简 单 ，用来拨 动番 茄 茎 秧 。而分 离机 构是 弹齿滚 筒 的动力 源 ，用 来驱 动 滚 筒 ， 滚筒 以变 化 的速度进 行转 动 ， 使 实现对 番茄 果 秧 的抛 甩 （ ２ 。 机构 多为转 动机构 ， 保证 单 向 图 ）该 在 转 动 的 同时实 现速度 大小 的周期 性变 化 ，利用 速度 的变化 把番 茄果 实甩 落下来 。可 以通 过改 变速 度来 调 整分 离效 果 ， 可 以很方 便地 实现连 续作 业 ， 机 并 该 构 在联 合 收获机 上应 用 比较 广泛 ［ ２ １ 。
２ １ 年第 ３ ０２ 期
新疆农机化
・ 发研究 ・ 开
番茄收获机两种果秧分 离装 置的工作原理及特点
番茄收获机果秧分离装置液压系统能耗分析
2012年6月农机化研究第6期番茄收获机果秧分离装置液压系统能耗分析江英兰1’2，梁荣庆1，一，坎杂1，一，李成松1’2，谭洪洋1’2，冯玉磊L2(1．石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子832003；2．新疆生产建设兵团农业机械重点实验室，新疆石河子832003)摘要：为降低4Fz一30型自走式番茄收获机果秧分离装置液压系统能耗，对番茄收获机果秧分离装置现有的液压系统功率特性进行了研究，分析了影响液压系统能耗的主要因素，并提出了相应的节能措施，使该装置的液压系统在满足生产要求的同时保证了液压源与负载特性相适应，实现了系统节能与可靠性要求。
理论分析与实际工作状况表明：利用压力补偿型比例流量阀与相应的节能措施，使负载与系统性能得到了匹配，达到节能降耗的目的。
关键词：番茄收获机；分离装置；液压系统；节能中圈分类号：s225．92文献标识码：A文章编号：1∞3—1∞×(2012)∞枷51—040引言液压传动功率质量比大，具有易实现无级变速、自动控制与过载保护等方面的独特技术优势¨J，使得液压系统在机械装置和设备上应用广泛，已成为农业机械现代化的重要手段【2J，液压技术的应用程度也已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志¨J。
但液压传动存在的能量损失较多、泄漏、传动比无法严格保证、传动效率较低及温升敏感性等问题，一直制约着液压技术的发展。
传统的液压系统主要考虑的是系统的工作能力、可靠性及成本，不太注意系统的效率，能源浪费严重¨J，系统稳定性差。
因此，液压系统的能耗分析与节能设计至关重要。
果秧分离装置作为番茄收获机主要部件之一，其控制精度的提高和能耗降低有利于番茄收获机的可靠性。
本文通过对番茄收获机果秧分离装置液压系统功率与负载特性分析，研究该液压系统如何实现节能与提高系统稳定性的方法，有利于果秧分离装置分离率的提高和破损率的降低，并为农业机械液压系统节能设计与提高稳定性提供借鉴【5q1。
自走式番茄收获机电源与启动系统设计
获， 劳 动强度 大 ， 效率 低 ， 费用 高 ， 难 以适 时 收获 Ｊ 。
番茄 加 工 的 机 械 化 采 收 不 仅 生 产 效 率 高 ， 采 收 成 本 低， 还 可 以适 时收 获 。 电气 系统 是 番 茄 收获机 的 “ 神经系统” ， 国 内对 它 的研究 还 处 于 起 步 阶段 。 电气 系 统 可 以 极 大 地 提 高 自走 式 番茄 收 获机 的 自动 化 程 度 ， 不 仅 保 证 了 收获 机 的安全 行 车 ， 更 方便 驾 驶 员 对 番 茄 收获 机 各 部 分 的控
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ
本文在分析 了 自走 式番茄 收获机 电源与启 动 系 统工作原理 的基础上 ， 设 计 了系统 电路 ， 通过 电量平
电源与启 动 系统 作为 自走式加 工番茄 收获机 电 气系统（ 主要 包括 电源与启动 系统 、 液 压系统 电气 控 制部分 、 信 号与照明系统 和仪表 系统等 ４大部分 ） 重
要 组成 部 分 之一 ， 其 主要 由 蓄 电池 、 启动开关 、 启 动 继 电器 、 启动机、 发 电机 和 调 节 器 等 组 成 。 自走 式 番 茄 收 获 机 电源 与启 动 系 统原 理 框 图如 图 １ 所示 。
衡计 算 ， 确定 了 系 统 中 主要 电气 设 备 的 参 数 ， 设 计 了
ｓ ｅ ｌ ｆ －ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｏ ｈ ａ ｒ ｖ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ
启动开关闭合前 ， 启 动机、 发 电机均不 动作 ， 由蓄 电池 向电气系统 中用 电设 备提供 电能 。启动开关 闭 合， 启动继 电器动作 ， 接通启动 电源 ， 启动机开始启动 ，
果蔬采摘机器人的综述报告
果蔬采摘机器人的文献综述摘要介绍了国内外果蔬采摘机器人的类型和特点，综述了国内外果蔬采摘机器人的研究进展，总结了果蔬采摘机器人的特点，归纳了果蔬采摘机器人研究中的关键问题并分析了典型的果蔬采摘机器人的机械结构及控制系统的过程机理等，比较了果蔬采摘机器人的动力源系统。
在此基础上，对果蔬采摘机器人的研究前景进行了展望。
关键词：引言随着电子计算机和自动控制技术的发展、农业高新科技的应用和推广，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中，并将促进现代农业向着装备机械化、生产智能化的方向发展。
果蔬采摘是农业生产中季节性强、劳动强度大、作业要求高的一个重要环节，使用人工采摘不仅效率低、劳动量大，而且对果蔬也造成了一定量的损害。
研究和开发果蔬采摘的智能机器人技术对于解放劳动力、提高生产效率、降低生产成本、保证新鲜果蔬品质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着很重要的意义。
并且，随着我国农业从业者的减少和老龄化趋势的不断加大，果蔬采摘机器人的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。
第1章果蔬采摘机器人的发展现状1.1 果蔬采摘机器人的特点工业领域是机器人技术的传统应用领域，工业机器人处于可控制的人工环境内，并以均匀材质、确定的尺寸和形状的物体为操作对象，目前已经得到了相当成熟的应用，而采摘机器人工作在高度非结构化的复杂环境下，作业对象是有生命力的新鲜水果或蔬菜。
同工业机器人相比，果蔬采摘机器人具有以下特点：1、作业环境的非结构性。
由于农作物随着时间和空间而变化，工作环境是变化的、未知的，是开放性的。
作物生长环境除受地形条件的约束外，还直接受季节、天气等自然条件的影响。
这就要求采摘机器人不仅要具有与生物体柔性相适应的处理功能，而且还要能够顺应变化的自然环境，在视觉、触觉、多传感器融合等知识推理和判断等方面具有相当的智能。
2、采摘对象的娇嫩性和复杂性。
果实具有软弱易伤的特性，其形状复杂，生长发育程度各异；而且采摘对象大多被植物的枝叶所遮盖，增大了视觉定位的难度，是采摘速度和成功率降低，同时也对机械手的避障提出了更高的要求。
关于新疆番茄收获机械化发展的思考
关于新疆番茄收获机械化发展的思考摘要：随着社会经济的不断发展，国家高度重视自治区内的农业牧业的转型和升级。
现阶段，新疆已经步入全新的现代化建设阶段，农牧业的发展也在机械化技术的推动下如日中天。
先进的机械化技术手段已经在各个产业中得到广泛使用，新疆整个自治区内的经济得到有效保障、番茄产业属于新疆特色产业之一，对整个新疆农产品市场的发展有着推动和调整作用。
在番茄收获过程中，采用机械化模式能够提高收获效率。
本文详细阐述新疆番茄在收获机械化发展中所面临的困境，并提出具体解决措施。
关键词：新疆；番茄收获；机械化发展引言：新疆农业产业的结构在市场引导下通过不断调整，有效保障市场竞争力。
但随之而来的也有机械化发展不平衡问题，这些问题也严重制约着整个新疆农业市场的健康发展。
因此，在番茄收获过程中，相关人员应当借助专业技术以及专业设备，不断创新和改革，对各类机械装备进行完善和更新，切实提高整个新疆农业的发展速度。
一、新疆番茄机械化发展的现状分析在整个地球上，番茄的种植区域主要集中在地中海沿岸、中国的新疆、内蒙古以及甘肃地区。
受到特殊环境的影响，在新疆地区的番茄产量高，质量优，不仅在内地畅销，同时也出口多个国家。
新疆每年的番茄产量在亚洲排名第一，番茄制品远销多个国家。
中国加入世贸组织以来，新疆的番茄产业也加快了发展的脚步，特别是通过使用机械化设备，番茄的收货速度和产量比新中国前多三倍之多。
实践证明，借助机械化方法，番茄产业的整体发展不仅实现信息化，智能化，同时也加快了新疆特色产业的可持续发展进程。
二、新疆番茄收获机械化发展的突出问题（一）重视棉花产业，忽略番茄产业受到传统种植业的影响，现阶段新疆一些地区仍然将棉花种植放在第一位，而很多农民也仅依靠棉花种植保障经济收益，维持日常生活。
番茄虽然是新疆的特色产业，但由于种植技术不发达，番茄移栽大多依靠人工，田间管理机械及收获技术不先进,仍然需要人工翻秧，人工协助收获机采收。
毕业设计——西红柿收获机
分类号编号烟台大学毕业论文（设计）西红柿收获机The machine of Tomato Harvester申请学位：工学学士学位院系：机电汽车工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：付兴辉学号： 201056501718指导老师：史文谱（副教授）2014年6月1日大学.西红柿收获机姓名：付兴辉指导教师：史文谱（副教授）2014年6月1日大学大学毕业论文（设计）任务书院（系）：机电汽车工程学院摘要随着西部开发的不断深入和农村经济持续发展,番茄作为一种农业经济作物,种植的面积不断扩大,新疆成为我国最大的加工番茄种植和番茄酱生产基地。
在目前加工番茄的种植过程中，从播种到田间管理已基本实现机械化，然而番茄的收获仍以人工采收为主，劳动强度大，效率低。
为了解决番茄采摘时劳动力紧缺的问题,进一步的实现番茄的机械化采收,论文对番茄收获机三大部件切割装置、传送装置、分离装置进行了讨论。
论文的主要容包括：1)对加工番茄的物理机械特性进行了分析，得出了成熟期加工番茄的单果重，破裂力；确定了番茄的分离力围。
2)对番茄果秧切割装置和分离装置的机理进行了深入的研究,并分析了两装置的运动特点和影响因素；3）对收获机各零件进行了准确的设计计算,并获得了相关尺寸参数；同时利用UG三维实体设计软件完成了收获机所有零件的建模以及虚拟装配，并进行了初步的分析干涉分析和质量分析,形成了番茄收获机的虚拟模型。
关键词：番茄采收；分离力；切割装置；分离装置；UG软件分析与仿真；ABSTRACTWith the deepening development of the western development, as a kind of agricultural crops.Xinjiang is China's largest processed tomato and tomato paste production base.In the process of processing tomato in the plant,from sowing to field management has been basically realized mechanization.However, its harvest mechanization level is low mainly relying on artificial picking with labor intensity and lots of work time consuming. .To solve this tenseproblem of lack of labor force for picking,at the same time to realize further implementation of mechanized harvesting tomatoes,this paper has discussed three important parts of harvester:Cutting device,Transfer device,Separation device.The main content of essay includes:1)Analyzed the physical and mechanical characteristics of the processing tomato ,got the fruit weight, breakage force of rape processing tomato, measured the tomato’s fruit-stem Separation force; determined the fruit-stem force range of tomato .2)Carrying on a thorough research on the cutting device and separating device of the tomato fruit-stock Acquainting with sport characteristics and impact factor of two devices.3）Carrying on an accurate design calculation to the whole form,acquiring related size parameter. And making use of UGS to realize the 3D entity design of software to complete harvesting machine for all models of spare prates ,and carrying on virtual assemble of the machine,and carrying on initial analysis and quality analyze to form the virtual model of the fruit-stock devices.Keywords:tomato’s harvester;separation force; cuttingdevice;separation device;analysis and simulation of UG;目录第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国外研究现状 (1)1.3本课题研究容 (3)第二章几种主要的果秧分离机构的介绍 (4)2.1从动梳齿式分离机构 (4)2.2滚筒式分离机构 (4)2.3摘果器式分离机构 (5)第三章番茄分离装置的总体设计 (7)3.1番茄种植模式及物理机械特性 (7)3.11番茄果实在茎叶中状态分析 (7)3.12加工番茄的种植模式 (7)3.2加工番茄破坏静载荷的测量 (8)3.3 回转滚筒式分离装置的设计 (10)3.3.1 传动链的设计 (11)3.32机架的设计 (13)3.33 分离机构的设计 (13)3.4 本章小结 (19)第四章传送装置的设计 (20)4.1切割捡拾装置 (20)4.11分禾器结构简介 (20)4.12往复式切割器的设计 (21)4.2传送装置 (23)4.21传动链的设计 (23)4.22链轮的设计 (24)4.23传动主轴的设计 (24)4.24 滑动轴承的设计 (25)4.3总体建模 (26)4.3本章小结 (27)第五章总结与展望 (28)5.1总结 (28)5.2 展望 (28)5.3果实分离机构发展趋势 (28)致 (30)参考文献 (31)第一章绪论1.1研究背景及意义目前,世界的番茄酱市场需求量为4000万吨每年,贸易量在100万吨左右。