基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì).pdf

第 nullnull 卷 第 null 期 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 nullnullnullnull 年 null 月 nullnullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金項(xiàng)目 四川省區(qū)域創(chuàng)新合作項(xiàng)目 面向川疆葡萄智能采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究及示范應(yīng)用 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 作者簡(jiǎn)介 林濤 nullnullnullnull null 男 碩士研究生 研究方向 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 通信作者 孫付春 nullnullnullnull null 男 博士 教授 研究方向 機(jī)電一體化 農(nóng)業(yè)機(jī)械化 null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì) 林濤 null 萬義才 null 郭海東 null 霍大勇 null 孫付春 null 李曉曉 null nullnull 成都大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 四川 成都 nullnullnullnullnullnull nullnull 四川犍小茉科技有限公司 四川 成都 nullnullnullnullnullnull nullnull 成都北尋智能科技有限公司 四川 成都 nullnullnullnullnullnull nullnull 喀什大學(xué) 物理與電氣工程學(xué)院 新疆 喀什 nullnullnullnullnullnull 摘要 為提高葡萄采摘的自動(dòng)化程度與效率 降低人工成本并適應(yīng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 設(shè)計(jì)了一款葡萄采摘機(jī)器 人 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué) 對(duì)葡萄采摘機(jī)器人進(jìn)行功能分解 明確其執(zhí)行 驅(qū)動(dòng) 視覺 控制及支撐等核心模塊 本 研究通過形態(tài)矩陣構(gòu)建多種設(shè)計(jì)方案 結(jié)合效用值分析法對(duì)方案進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià) 最終選定以履帶式行走裝置 直流 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 齒輪傳動(dòng)為核心 并集成多種視覺方案 該葡萄采摘機(jī)器人采用六軸機(jī)械臂結(jié)構(gòu) 通過蝸輪蝸桿傳動(dòng) 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)配備柔性夾爪與剪切裝置 可精確夾持并剪切直徑 nullnullnull nullnull 的葡萄枝 并完成了對(duì)控制系統(tǒng)的初步 設(shè)計(jì) 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)為葡萄采摘自動(dòng)化提供了可行的技術(shù)方案 其模塊化設(shè)計(jì)與低 維護(hù)成本的特點(diǎn)使其具有較為廣闊的應(yīng)用前景 關(guān)鍵詞 葡萄采摘機(jī)器人 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué) 效用值分析法 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 視覺檢測(cè) 中圖分類號(hào) nullnullnullnullnullnullnull 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 null 文章編號(hào) nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 引用格式 林濤 萬義才 郭海東 霍大勇 孫付春 李曉曉 null 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì) null null 農(nóng)業(yè) 裝備與車輛工程 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull Design of grape harvesting robot based on modern design methodology nullnullnull nullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull Abstract nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null 引言 葡萄作為全球重要的經(jīng)濟(jì)作物之一 其種植面積與 產(chǎn)量逐年增長 中國作為葡萄生產(chǎn)大國 nullnullnullnull 年種植面 積已超過 null nullnullnull null nullnull null 產(chǎn)量已突破 nullnullnullnullnullnull null null null 但葡萄 的采摘任務(wù)仍以傳統(tǒng)的人工采摘為主 存在勞動(dòng)強(qiáng)度 大 效率低 成本高等問題 尤其是在采摘作業(yè)的高峰 期時(shí) 勞動(dòng)力短缺的問題尤為突出 隨著人口老齡化 的加劇和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移 葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 在此背景下 研發(fā)高效 智能的采摘 機(jī)器人成為解決上述問題的關(guān)鍵路徑 也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 裝備智能化轉(zhuǎn)型的重要研究方向 nullnullnull 近年來 眾多學(xué)者在農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人領(lǐng)域的研究 取得了顯著進(jìn)展 然而葡萄采摘作業(yè)因其復(fù)雜的生長 環(huán)境 果實(shí)簇生 枝葉遮擋 光照環(huán)境多變等 和果實(shí)易 損傷的特性 對(duì)機(jī)器人的感知 定位 抓取等核心技術(shù) 提出的更高要求 國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)葡萄采摘的特殊 需求 在機(jī)械結(jié)構(gòu) 視覺算法 運(yùn)動(dòng)控制策略等方面展 開了系統(tǒng)性的探索 葉銀海等 null 研發(fā)了一種采運(yùn)同步 式雙機(jī)器人葡萄自動(dòng)化采收系統(tǒng) 將采 運(yùn)分別用 null 個(gè) 機(jī)器人完成 在負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器人上放置更多的收集 框 達(dá)到提高采摘效率的目的 馬聰?shù)?null 提出了基于顏 色空間和霍夫直線檢測(cè)算法融合的方法 提高棚架式 葡萄圖像的采集率 該方法的葡萄果實(shí)串的正確識(shí)別 率達(dá)到了 nullnullnull 楊語錄等 null 設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于 nullnullnullnullnull 的柔性葡萄采摘機(jī)械臂 該機(jī)械臂可更好的 適應(yīng)不同場(chǎng)合下籬架式葡萄的采摘 具有更好的通用 性 國內(nèi)葡萄采摘機(jī)器人仍處于快速發(fā)展階段 現(xiàn)有 研究主要集中在葡萄采摘機(jī)器人的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化 以及葡萄果視覺識(shí)別算法的改進(jìn)上 但如何設(shè)計(jì)出高 效可靠的葡萄采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和優(yōu)化出更加精 準(zhǔn)的葡萄果識(shí)別算法 一直是葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)需 要攻克的難點(diǎn) nullnullnull 本文通過形態(tài)矩陣構(gòu)建出多種葡萄采摘機(jī)器人 設(shè)計(jì)方案 利用效用值分析法對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)分從而 選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案 最后根據(jù)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的要求設(shè) 計(jì)出適合葡萄采摘環(huán)境的葡萄采摘機(jī)器人的機(jī)械結(jié) 構(gòu) 并給出控制模塊和識(shí)別模塊的設(shè)計(jì)方案 達(dá)成了 模塊化設(shè)計(jì)與降低維護(hù)成本的目的 為葡萄采摘自動(dòng) 化提供了可行的技術(shù)方案 且該方案低功耗 高適應(yīng) 性的特點(diǎn)還可拓展至其他果蔬采摘場(chǎng)景 在推動(dòng)智慧 農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值 null 葡萄采摘機(jī)器人方案設(shè)計(jì) nullnullnull 葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)的具體要求 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程 規(guī)律及 設(shè)計(jì)中思維和工作方法的一門綜合性學(xué)科 nullnull 對(duì)比 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法以經(jīng)驗(yàn) 感性和靜態(tài)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法具有更加科學(xué) 理性和動(dòng)態(tài)的特點(diǎn) nullnull 本研究通過對(duì)葡萄種植園的實(shí)地考察 與葡萄采摘工 人進(jìn)行交流后 依據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)為葡萄采摘機(jī)器 人設(shè)計(jì)制定了要求期望明細(xì)表 如表 null 所示 nullnull 表 null 葡萄采摘機(jī)器人要求期望明細(xì)表 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 序號(hào) 項(xiàng)目 要求 null 幾何尺寸 機(jī)器的整體尺寸不能過大 工作機(jī) 構(gòu)大小不要超過葡萄樹的列間距 null 工作范圍 包括葡萄果實(shí)及根部細(xì)枝的水平高 度范圍 null 工作方式 采用剪切的方式將葡萄果實(shí)根部細(xì) 枝剪斷 同時(shí)夾持住根部細(xì)枝 null 動(dòng)力要求 夾持機(jī)構(gòu)提供的動(dòng)力需將 nullnullnullnullnull nullnull 的葡萄枝剪斷 null 控制標(biāo)準(zhǔn) 能夠檢測(cè)葡萄果實(shí)與細(xì)枝位置 并 控制末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)到相應(yīng)位置 null 安全和人機(jī)關(guān)系 機(jī)構(gòu)極限位置有檢測(cè)和限制 整機(jī) 配備障礙物檢測(cè)模塊進(jìn)行避障 null 實(shí)用性和保養(yǎng) 簡(jiǎn)化操作步驟適合普通工人操作 保養(yǎng)維修方便 null 成本要求 單臺(tái)機(jī)器人成本不超過 null 萬元 同 時(shí)保證在使用壽命期限內(nèi)回收成本 nullnull 裝配和運(yùn)輸 拆裝工具要通用 拆裝容易 不需要 特殊的運(yùn)輸工具 保證一定的裝配 精度 保證其更換配件后其位置精 度不變 nullnullnull 總功能分解 葡萄采摘機(jī)器人的總功能是指對(duì)葡萄園中的葡 萄果實(shí)進(jìn)行采摘 裝車 運(yùn)輸全過程 為清楚地展示葡 萄采摘機(jī)器人各工作部分與周圍環(huán)境的關(guān)系 本研究 建立技術(shù)過程流程圖 如圖 null 所示 圖 null 葡萄采摘機(jī)器人技術(shù)過程流程圖 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull第 nullnull 卷第 null 期 林濤 等 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì) 在圖 null 中 環(huán)境是指葡萄種植園及周遭環(huán)境 其 余技術(shù)系統(tǒng)指的是葡萄采摘機(jī)器人對(duì)能源和控制等 相關(guān)的技術(shù)要求 其中點(diǎn)畫線表示該機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部與 外部的聯(lián)系 虛線內(nèi)表示葡萄采摘機(jī)器人的整體模塊 分類 其他信息指的是其余非視覺信息 如夾持住葡 萄后影響控制機(jī)械臂完成裝籃的相關(guān)信息等 為了更直接地展示葡萄采摘機(jī)器人系統(tǒng)各部分 的功能 建立功能結(jié)構(gòu)樹 如圖 null 所示 將葡萄采摘 機(jī)器人的總功能分為執(zhí)行功能 驅(qū)動(dòng)功能 視覺功能 控制功能 支撐部分 圖 null 葡萄采摘機(jī)器人功能結(jié)構(gòu)樹 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull 葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)葡萄采摘機(jī)器人的功能樹 采取系統(tǒng)組合的 方法 建立葡萄采摘機(jī)器人組合的形態(tài)矩陣 將可能 的方法進(jìn)行列舉排列 計(jì)算出可能的解法 并在所有 的解法中找出符合項(xiàng)目實(shí)際意義的執(zhí)行方案 葡萄 采摘機(jī)器人的形態(tài)學(xué)矩陣如表 null 所示 當(dāng)不考慮工 作環(huán)境和其條制約的情況下 設(shè)計(jì)方案一共有 null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 種 表 null 葡萄采摘機(jī)器人形態(tài)學(xué)矩陣 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 功能分解 null null null null 能量轉(zhuǎn)換 汽油機(jī) 柴油機(jī) 液壓馬達(dá) 直流電機(jī) 采摘?jiǎng)幼?剪切 扭斷 null null 傳動(dòng)方式 鏈條 齒輪 皮帶 控制方式 軟件控制 限位開關(guān) null null 運(yùn)動(dòng)方式 履帶式 輪式 軌道式 制動(dòng)方式 鼓式制動(dòng) 閘式制動(dòng) 盤式制動(dòng) 結(jié)合實(shí)際的工作環(huán)境 本研究對(duì)初始方案做了細(xì) 致的比較與排除 最終得到 null 種可實(shí)施的方案 null 方案 null 方案 null 的運(yùn)動(dòng)方式采用履帶式 能 量轉(zhuǎn)化裝置采用直流電機(jī) 傳動(dòng)方式采用齒輪傳動(dòng) 前后及側(cè)方與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)都安裝有視覺相機(jī) 該方 案的葡萄采摘機(jī)器人如圖 null 所示 圖 null 所示的葡萄 采摘機(jī)器人主要包括末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) 機(jī)械臂和車體 此方案利用安裝在葡萄采摘機(jī)器人前方與側(cè)邊的視 覺相機(jī)采集視覺信息 通過控制程序及相關(guān)算法控制 葡萄采摘機(jī)器人進(jìn)行前后及避障運(yùn)動(dòng) 行進(jìn)到適合葡 萄采摘的大致位置 安裝在末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)上方的視覺 相機(jī)采集葡萄果實(shí)及葡萄枝的位置 通過控制程序及 相關(guān)算法 利用機(jī)械臂將末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中刀片與夾爪 移動(dòng)至適合進(jìn)行采摘的位置 在完成上述 null 個(gè)步驟 后 再通過控制程序控制夾爪及刀片閉合 對(duì)葡萄枝 進(jìn)行剪切工作 在剪斷葡萄枝的同時(shí) 刀片下方的夾 爪夾持住斷面下方葡萄枝 再進(jìn)行裝車 nullnull末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) nullnull機(jī)械臂 nullnull車體 圖 null 履帶傳動(dòng)式葡萄采摘機(jī)器人 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null 方案 null 方案 null 采用的運(yùn)動(dòng)方式為輪式 能 量轉(zhuǎn)化裝置采用小型汽油機(jī) 該方案的葡萄采摘機(jī)器 人如圖 null 所示 圖 null 葡萄采摘機(jī)器人采用車輪作為 運(yùn)動(dòng)方式 制動(dòng)方式為盤式制動(dòng) 且傳動(dòng)方式為皮帶 傳動(dòng) 此方案通過兩側(cè)的視覺相機(jī)檢測(cè)葡萄簇后 通 過控制程序控制車體靠近目標(biāo)位置 再由末端執(zhí)行機(jī) 構(gòu)上方的視覺相機(jī)檢測(cè)信息 控制機(jī)械臂完成采摘 其實(shí)現(xiàn)功能的過程與方案 null 大致相同 圖 null 輪式葡萄采摘機(jī)器人 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull 設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與選擇 本文采用效用值分析法進(jìn)行方案的評(píng)價(jià)與選擇 nullnull 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 nullnullnullnull 年 作為系統(tǒng)工程學(xué)的重要評(píng)價(jià)方法之一 效用值分析法 主要是將待評(píng)價(jià)的目標(biāo)看作 null 個(gè)系統(tǒng) 為滿足該系 統(tǒng) 會(huì)提出一個(gè)總目標(biāo) 記為 null 總目標(biāo)下會(huì)劃分出 更細(xì)的分目標(biāo) 記為 null null 和 null null 為 null 級(jí)分目標(biāo) null 級(jí)分 目標(biāo)會(huì)存在更細(xì)的分目標(biāo) 即 null null 的分目標(biāo)記為 null nullnull 和 null nullnull 即 null 的 null 級(jí)分目標(biāo) 同時(shí) null 級(jí)分目標(biāo)也會(huì)存在更 細(xì)的分目標(biāo) 即 null nullnull 的分目標(biāo)記為 null nullnullnull 和 null nullnullnull 即 null 的 null 級(jí)分目標(biāo) 以此類推 最終會(huì)形成一個(gè)呈樹狀結(jié)構(gòu)的 目標(biāo)分級(jí) 即目標(biāo)樹 如圖 null 所示 其中最末級(jí)別的評(píng) 價(jià)目標(biāo)是總目標(biāo)的具體評(píng)價(jià)目標(biāo) 即評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) nullnull 圖 null 目標(biāo)樹示意圖 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 建立評(píng)價(jià)目標(biāo)樹時(shí)應(yīng)選擇起決定作用的設(shè)計(jì)要 求與條件作為主要目標(biāo) 且各個(gè)目標(biāo)之間應(yīng)當(dāng)相互獨(dú) 立 由于各級(jí)別評(píng)價(jià)目標(biāo)在同級(jí)別中的重要程度不 同 以加權(quán)系數(shù)來表示各評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度 通常 取 nullnullnull 之間的數(shù)字來表示 各級(jí)別評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán) 系數(shù)之和應(yīng)為 null 葡萄采摘機(jī)器人的評(píng)價(jià)目標(biāo)樹和 加權(quán)系數(shù)如圖 null 所示 該目標(biāo)樹所含各級(jí)別評(píng)價(jià)目標(biāo)方框內(nèi)都含有 null 項(xiàng)內(nèi)容 即上方長方框表示該級(jí)別評(píng)價(jià)目標(biāo)的名稱 大 方框下部分左邊為上一級(jí)目標(biāo)的同級(jí)分目標(biāo)的加權(quán)系 數(shù) 其數(shù)值是根據(jù)該評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要性 綜合判斷給出 的權(quán)重系數(shù) 右側(cè)小方框則表示該評(píng)價(jià)目標(biāo)在整個(gè)評(píng) 價(jià)目標(biāo)中的權(quán)重系數(shù) 其計(jì)算方式為該評(píng)價(jià)目標(biāo)的本 級(jí)別權(quán)重系數(shù)與該目標(biāo)所有相關(guān)的上級(jí)評(píng)價(jià)目標(biāo)的對(duì) 應(yīng)級(jí)別權(quán)重系數(shù)的連乘積 例如 識(shí)別精度 一欄 左 側(cè)方框數(shù)值 nullnullnull 表示的是識(shí)別精度在與采摘速度 機(jī) 械噪聲 null 項(xiàng)中所有的權(quán)重系數(shù) 由設(shè)計(jì)人員根據(jù)功能 重要程度擬出 右側(cè)方框數(shù)值 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 在確定評(píng)價(jià)目標(biāo)樹和加權(quán)系數(shù)之后 針對(duì)各方案 相應(yīng)的分目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分 在效用值分析法中 常 以 nullnullnullnull 分來評(píng)價(jià)該分級(jí)評(píng)價(jià)目標(biāo)的價(jià)值 可以將分 級(jí)評(píng)價(jià)目標(biāo)的分?jǐn)?shù) null 乘以對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù) null 得到 該分級(jí)評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)分價(jià)值 null 則該方案的總價(jià) 值 null 則可以通過計(jì)算各分級(jí)評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)價(jià)值 之和來表示 以上述方法 建立各評(píng)價(jià)指標(biāo)分?jǐn)?shù)規(guī)則 如表 null 所示 建立葡萄采摘機(jī)器人方案評(píng)價(jià)表如表 null 所示 表 null 各指標(biāo)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)規(guī)則 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 序號(hào) 評(píng)價(jià)目標(biāo) 評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)規(guī)則 null 識(shí)別精度 精度越高分?jǐn)?shù)越高 null 采摘速度 采摘速度越快分?jǐn)?shù)越高 null 機(jī)械噪聲 噪聲越低分?jǐn)?shù)越高 null 操作難度 操作難度越低分?jǐn)?shù)越高 null 學(xué)習(xí)難度 學(xué)習(xí)難度越低分?jǐn)?shù)越高 null 零件通用性 零件通用性越好分?jǐn)?shù)越高 null 零件可靠性 零件可靠性越好分?jǐn)?shù)越高 null 維護(hù)成本 維護(hù)成本越低分?jǐn)?shù)越高 null 能源成本 能源成本越低分?jǐn)?shù)越高 圖 null 葡萄采摘機(jī)器人評(píng)價(jià)目標(biāo)樹和加權(quán)系數(shù) nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull第 nullnull 卷第 null 期 林濤 等 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的葡萄采摘機(jī)器人設(shè)計(jì) 表 null 葡萄采摘機(jī)器人評(píng)價(jià)方案表 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull n