農業機器人
編輯農業機器人是一種為農業目的而部署的機器人。今天,機器人在農業中的主要應用領域是在收獲階段。機器人或無人機在農業中的新興應用包括雜草控制、云播種、播種、收獲、環境監測和土壤分析。根據核實的市場研究,農業機器人市場預計到2025年將達到115.8億美元。一般水果采摘機器人、無人駕駛拖拉機/噴霧器和剪羊毛機器人的設計是為了取代人類勞動。在大多數情況下,在開始執行任務之前,必須考慮很多因素(例如,要采摘的水果的大小和顏色)。機器人可用于其他園藝任務,如修剪、除草、噴灑和監測。機器人也可用于畜牧業應用(畜牧業機器人),如自動擠奶、清洗和閹割。像這樣的機器人對農業產業有很多好處,包括更高的新鮮產品的質量,更低的生產成本,以及減少對人工的需求。它們還可以用來實現人工任務的自動化,如噴灑雜草或蕨類植物,在這種情況下,使用拖拉機和其他人力操作的車輛對操作員來說太危險。
農業機器人的設計
編輯機械設計由末端效應器、操縱器和夾持器組成。在機械手的設計中必須考慮幾個因素,包括任務、經濟效益和所需運動。末端效應器影響著水果的市場價值,而夾持器的設計則是基于正在收獲的作物。
末端效應器
編輯農業機器
的末端效應器是在機器人手臂末端發現的裝置,用于各種農業操作。已經開發了幾種不同類型的末端效應器。在日本涉及葡萄的農業操作中,末端效應器被用于收獲、漿果削皮、噴灑和裝袋。每一種都是根據任務的性質和目標水果的形狀和大小設計的。例如,用于收割的終端效應器被設計為抓取、切割和推動葡萄串。疏果是對葡萄進行的另一項操作,用于提高葡萄的市場價值,增加葡萄的尺寸,并促進成串的過程。對于疏果,終端效應器由上、中、下三部分組成。上部有兩個板和一個橡膠,可以打開和關閉。這兩個板塊壓縮葡萄,以切斷葡萄的軸枝并提取葡萄串。中間部分包含一個針板,一個壓縮彈簧,以及另一個表面遍布小孔的板。當這兩塊板壓縮時,針會在葡萄上打洞。接下來,下部有一個切割裝置,可以切割葡萄串,使其長度標準化。對于噴灑,末端效應器包括一個噴頭,它連接到一個機械手上。在實踐中,生產者希望確保化學液體均勻地分布在果穗上。因此,該設計通過使噴嘴以恒定的速度移動,同時保持與目標的距離,使化學品均勻分布。
葡萄生產的最后一步是裝袋過程。裝袋的終端效應器被設計為有一個送袋器和兩個機械手指。在裝袋過程中,送袋器由縫隙組成,它以上下運動的方式不斷向手指供應袋子。當袋子被送入手指時,位于袋子上端的兩個板彈簧將袋子撐開。生產的袋子是為了容納成串的葡萄。一旦裝袋過程完成,手指打開并釋放袋子。這將關閉板簧,從而密封袋子并防止其再次打開。
抓取器
編輯抓取器是一種抓取裝置,用于收獲目標作物。抓取器的設計是基于簡單、低成本和有效。因此,該設計通常由兩個機械手指組成,在執行任務時能夠同步移動。設計的具體內容取決于正在執行的任務。例如,在一個需要切割植物進行收割的程序中,機械手配備了一個鋒利的刀片。
操縱器
編輯操縱器允許抓手和末端效應器在其環境中導航。機械手由四條平行鏈接組成,保持抓取器的位置和高度。機械手還可以利用一個、兩個或三個氣動執行器。氣動執行器是通過將壓縮空氣轉換為能量而產生線性和旋轉運動的電機。氣動執行器是農業機器人最有效的執行器,因為它的功率-重量比很高。xxx成本效益的機械手設計是單執行器配置,但這是最不靈活的選擇。
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