研究目的和方法:


為了提高果實在適宜采收期的采摘效率,各種類型的果實輔助采摘機應運而生,而這些采摘機的核心部件就是末端執(zhí)行器。末端執(zhí)行器是水果采摘機中完成水果抓取功能的部件,包括定位、抓取、采摘、復位等動作。但市場上常用的簡易采摘器配置的末端執(zhí)行器大多依靠人工控制實現(xiàn)功能,自動化程度低,采摘費時費力。針對現(xiàn)有采摘執(zhí)行器無法控制水果采摘壓力,導致水果受損的問題,將TRIZ 矛盾沖突理論和物場模型分析方法應用于采摘執(zhí)行器的創(chuàng)新設計。


通過對TRIZ系統(tǒng)的組件分析和功能模型,分析了存在的問題,找出了采摘執(zhí)行器的有效功能和不足功能。利用TRIZ的技術沖突理論、物理沖突理論和物場模型分析,得到了各種解決方案。經(jīng)過綜合比較,最終采用分體原理方案,執(zhí)行器壓力可控且易于安裝,利用空間分離原理,執(zhí)行器爪頭自動扭轉。新型力可控執(zhí)行器在壓力傳感器和電機的配合下,實現(xiàn)了水果的無損自動抓取和采摘。


研究結果和結論:


1.綜合應用TRIZ 矛盾沖突理論和材料場分析模型,設計了一種基于TRIZ理論的新型采摘執(zhí)行器。新型采摘執(zhí)行器主要由爪頭、爪座、傳感器和電機組成,采摘壓力可控。從而實現(xiàn)無損自動抓取和采摘水果,適用于不同的水果采摘操作。


2.采摘執(zhí)行器的運動仿真和實驗驗證進一步證明了采摘執(zhí)行器的穩(wěn)定性和可靠性。結果表明,采摘執(zhí)行器的抓取壓力為2.5 N時采摘效果最佳,對果實無擠壓損傷。在30分鐘采摘實驗中,每個果實的平均采摘時間約為6 s,采摘成功率為93%。實驗表明,采摘執(zhí)行器的采摘效率和成功率滿足創(chuàng)新采摘設計的要求,為采摘裝置的后續(xù)研究提供了理論參考。


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