大学生研究训练计划项目申请书果实采摘机器人的设计.docVIP

编号: 　　　　　　　　　　　　　 大学 大学生研究训练计划项目申请书 项目名称 果实采摘机器人设计 申请人 所在院系 专业班级 申请人电话 申请人E-mail 指导教师 导师所在单位 机械电气工程学院 填表日期 2014.12.15 石河子大学教务处 二○○七年十月制 一、申请人简况 申 请 人 姓　 名 性别 民族 出生日期 所在院系 专业、年级 学 号 E-mail 电 话 申请学分 2分 项目名称 1. 申请人参加科研工作简历 自何年月 至何年月 项目名称 担任的工作 2013.08 石河子 学员 2014.07 2014.08 石河子天业化工厂工作流程学习 学员 2. 申请人入校以来的主要专业必修课成绩 课程名称 类别 学分 成绩 课程名称 类别 学分 成绩 专业课程 2.0 90 机械基础实验(一) 专业课程 0.5 87 课程设计 专业课程 1.0 90 机械制造基础(一) 专业课程 3.5 81 机械制造基础(二) 专业课程 3.0 83 电工学(一) 专业课程 3.0 84 机械设计基础(一) 专业课程 3.5 82 3. 申请人入校以来获奖情况 获奖名称 获奖等级 获奖时间 授奖单位 4. 项目组其他成员（不包括导师） 姓　名 学 号 专业、年级 所在学院 分 工 签　名 机械电气工程学院 搜集资料 注：此表用A3纸打印一式三份，批准后由教务处、学院及申请人各保存一份。项目编号由教务处统一编号。 二、申请人对研究项目简要说明 （一）立论依据（项目的研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值） 1、项目的研究意义 在果实生产作业中，收获采摘约占整个作业量的4％ 。采摘作业质量的好坏直接影响到果实的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前国内果实采摘作业基本上还是手工完成。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，劳动效率下降，农业生产成本也将提高。因此，发展机械化收获技术研究开发果实采摘机器人对提高劳动效率，降低劳动成本，增加经济效益，具有重要的意义。 21世纪，农村劳动力逐渐向社会其他行业转移，世界各国面临人口老龄化的问题，劳动力的不足将成为事实，尤为重要的是室的环境较差，收获作业的劳动强度大，因此研究机器人特别是果实采摘机器人具有重要的意义。 机械手是能够模仿人手某些动作功能, 用按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化能在有害环境下操作以保护人身安全, 因而广泛应用于农业、机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 在农业方面, 机械手在生物生产自动化领域发挥着重要的作用, 是各种农业采摘、收获机器人重要的执行部件, 得到了广泛的研究和关注 2、国内外现状及分析 收获作业的自动化和机器人的研究始于20世纪6年代的美国(1968年)，采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式，其缺点是果实易损，效率不高，特别是无法进行选择性的收获。随着计算机图像处理技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟，所以在以后20多年的里 ，日本及欧美等国家相继研究了采摘苹果 、柑橘 、番茄、葡萄和西瓜等的智能机器人。我国采摘机器人的研究起步虽然比较晚，但目前也逐步发展起来如中国农业大学的张铁中等人对草莓收获机器人进行了试验性的研究，东北林业大学的陆怀民研制了林木球果采摘机器人上海交通大学正在进行黄瓜采摘机器人的研究等。目前比较典型的有番茄采摘机器人 、草莓采摘机器人 、葡萄采摘机器人及林木球果采摘机器人等。 2.1 国内研究现状 在国内果蔬采摘机器人的研究刚刚起步。东北林业大学的陆怀民研制了林木球果采摘机器人 主要由5自由度机械手、行走机构、液压驱动系统和单片机控制系统组成采摘时机器人停在距离母树3～5 m处操纵机械手回转马达对准母树。然后单片机控制系统控制机械手大、小臂同时柔性升起达到一定高度采摘爪张开并摆动对准要采集的树枝大小臂同时运动使采摘爪沿着树枝生长方向趋近1.5～2m然后采摘爪的梳齿夹拢果枝大小臂带动采集爪按原路向后返回梳下枝上球果完成一次采摘。这种机器人效率是500 kg/天是人工的30～50倍。而且采摘时对母树的破坏较小采净率高。另外郭峰等运用彩色图像处理技术和神经网络理论开发了草莓拣选机器人采用气动驱动器将草莓推到不同的等级方向。浙江大学的应义斌等完成了水果自动分级机器人的研究开发。赵杰文等研究了基于HIS颜