單驅(qū)雙夾式草莓末端執(zhí)行器設(shè)計(jì).pdf

單驅(qū)雙夾式草莓末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)張 曼1， 2， 3， 4， 徐瑞 峰1， 2， 3， 4， 馮青 春2， 4， 王 秀2， 4， 趙春 江1， 3( 1西北農(nóng)林科技大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院 ， 陜 西 楊凌 712100; 2北京農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心 ，北京 100097; 3農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 北京 100081; 4 農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 北京 100097)摘 要 : 針對(duì)溫室高架栽培草莓自動(dòng)化采收需要 ， 設(shè)計(jì)了一種單驅(qū)雙夾式采摘末端執(zhí)行器 。該末端執(zhí)行器采用單氣缸驅(qū)動(dòng) ， 通過(guò)在剪短果柄的同時(shí)夾持近果實(shí)端果柄的方式完成草莓果實(shí)采摘 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 、控制方便 、且通用性好 。通過(guò)對(duì)草莓果實(shí)生長(zhǎng)形態(tài)參數(shù)和果柄力學(xué)參數(shù)的測(cè)量分析 ， 優(yōu)化設(shè)計(jì)了采摘末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)模型 ， 并對(duì)其果柄夾持和剪切性能進(jìn)行力學(xué)模型驗(yàn)證 。關(guān)鍵詞 : 草莓 ; 采摘 ; 末端執(zhí)行器 ; 單驅(qū)雙夾中圖分類(lèi)號(hào) : S22593; S2203 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 文章編號(hào) : 1003188X( 2019) 060093050 引言草莓 ( strawberry) 因其味道鮮美 、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富 、經(jīng)濟(jì)效益高 ， 在我國(guó)乃至世界各地都被大量種植 。目前 ， 草莓采摘主要依賴(lài)人工 ， 收獲季節(jié)作業(yè)量大 ， 勞動(dòng)強(qiáng)度高 ， 加上幾年來(lái)農(nóng)村勞動(dòng)力大量流失 ， 導(dǎo)致草莓采摘環(huán)節(jié)作業(yè)量占草莓各生產(chǎn)環(huán)節(jié)成作業(yè)量的 40%左右 1。所以 ， 機(jī) 械 化采摘技術(shù)成為現(xiàn)階段重點(diǎn)研究課題之一 。作為直接和草莓果實(shí)接觸的部分 ， 末端執(zhí)行器的研究顯得尤為重要 。日本近藤直等人設(shè)計(jì)的高架栽培草莓采摘機(jī)器人 24采用 真 空吸引 、螺旋切割器切斷果柄的方式進(jìn)行采摘 ; 真空吸附方式采摘 ， 對(duì)采摘定位精度要求較低 ， 但容易造成果實(shí)損傷 。通過(guò)對(duì)果柄采摘點(diǎn)進(jìn)行定位 ， 以?shī)A持和切斷果柄 ， 是目前草莓自動(dòng)采摘的主要方式 5， 剪切方式包括機(jī)械切刀和電 熱 切割兩類(lèi) 。目前 ， 草莓采摘末端執(zhí)行器存在結(jié)構(gòu)冗余 、控制復(fù)雜及通用性差的問(wèn)題 6。本文針對(duì)目前草 莓機(jī)械采摘結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、成 本高及易對(duì)草莓產(chǎn)生機(jī)械損傷等問(wèn)題 ， 通過(guò)測(cè)量分析草莓果實(shí)和果柄的相關(guān)參數(shù) ， 設(shè)計(jì)了一種單驅(qū)雙夾式草莓末端執(zhí)行器 ， 并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化 。收稿 日 期 : 20180323基金項(xiàng)目 : 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 ( 61703048); 北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)資助青年骨干個(gè)人項(xiàng)目 ( 2015000020060G134)作者簡(jiǎn)介 : 張 曼 ( 1992 )， 女 ， 天 津 人 ， 碩 士 研 究 生 ，( E mail)771563749 qqcom。通訊作 者 : 趙春江 ( 1964)， 男 ， 河北定興人 ， 研究員 ， 博士生導(dǎo)師 ，( Email) zhaocj nercitaorgcn。1 末端執(zhí)行器整體方案設(shè)計(jì)11 方案 選 擇末端執(zhí)行器的工作是將果實(shí)與果柄分離 ， 實(shí)現(xiàn)分離通常采用兩種方式 ， 即切斷果梗和扭斷果梗 。其中 ， 扭斷果柄需要對(duì)果實(shí)進(jìn)行抓取并施加一定的力 ，所以該方式適合用于一些形狀規(guī)則 、硬度較高且富有彈性的水果采摘作業(yè)中 ， 如橙子 、柚子等 。成熟的草莓果實(shí)外形不規(guī)則 ， 表皮易損 ， 高架栽培的草莓成熟后基本處于懸空狀態(tài) ， 遮擋少且果柄軟長(zhǎng) ， 為避免對(duì)草莓產(chǎn)生的機(jī)械損傷 ， 本末端執(zhí)行器采用剪斷果柄的采摘方式 。為實(shí)現(xiàn)對(duì)采摘下的果實(shí)進(jìn)行收集 ， 采用“單驅(qū)雙夾 ”的結(jié)構(gòu) ， 實(shí)現(xiàn)單氣缸對(duì)果柄剪切和夾持機(jī)構(gòu)的同步驅(qū)動(dòng) ， 滿(mǎn)足采摘和收集要求的同時(shí)使機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單和緊湊 。12 虛擬樣機(jī)模型溫室內(nèi)高架栽培的草莓成熟后自然垂落在栽培槽外側(cè) ， 莖葉對(duì)果實(shí)遮擋少 ， 適合剪斷果柄的末端執(zhí)行器作業(yè) 7。末端執(zhí)行器主要由剪刀 、果柄 夾 持塊 、連桿和氣缸組成 ， 如圖 1 所示 。剪刀由下方安裝果柄夾持塊的定刀和動(dòng)刀組成 ，動(dòng)刀通過(guò)連桿 、Y 型接頭和氣缸的活塞連接 ， 定刀上加工限位孔限制動(dòng)刀張開(kāi)閉合角度 。工作過(guò)程如下 :視覺(jué)系統(tǒng)工作時(shí)氣缸處于伸出狀態(tài) ， 剪刀張開(kāi) ; 當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)獲得采摘點(diǎn)坐標(biāo)后 ， 末端執(zhí)行器隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到采摘點(diǎn) ， 氣缸收縮 ， 帶動(dòng) Y 型接頭 、連桿和動(dòng)刀運(yùn)動(dòng) ， 切斷果柄 ; 由于 “單驅(qū)雙夾 ”的結(jié)構(gòu) ， 在剪刀剪斷果柄的同時(shí) ， 定刀和動(dòng)刀下方的果柄夾持塊穩(wěn)定的夾持住果柄 ， 隨機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到果實(shí)收集筐上方預(yù)定位置氣·39·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2019.06.017缸伸 出 ， 放 下果實(shí) ， 機(jī)械臂復(fù)位 ， 準(zhǔn)備下一次采摘 。1夾持 塊 2定刀 3連桿 4動(dòng)刀5Y 型連接頭 6氣缸圖 1 末端執(zhí)行器虛擬樣機(jī)模型Fig1 model of End effector virtual prototype2 草莓采摘末端執(zhí)行器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)21 草莓采摘力學(xué)參數(shù)測(cè)量末端執(zhí)行器是直 接接觸果實(shí)的部件 ， 所 以目標(biāo)果實(shí)的相關(guān)參數(shù)在末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)中起到關(guān)鍵作用 。在采摘機(jī)器人采摘過(guò)程中 ， 由于末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)失誤而導(dǎo)致采摘失敗的情況時(shí)有發(fā)生 ， 如由于剪切力不夠不能完成剪切甚至對(duì)植株產(chǎn)生拉扯 、抓取和夾持力過(guò)大損傷果實(shí) 、抓取和夾持不穩(wěn)定使果實(shí)掉落等 8， 所以測(cè) 量 果實(shí)相關(guān)物理參數(shù)對(duì)末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)具有重大意義 。本文以北京市昌平區(qū)特菜大觀(guān)園草莓采摘棚中 “圣誕紅 ”品種高架栽培草莓果實(shí)為研究對(duì)象 ，通過(guò)對(duì)其采摘力學(xué)參數(shù)的測(cè)量分析 ， 為末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 。211 果實(shí)生長(zhǎng)特性分析果實(shí)生長(zhǎng)特性是指草莓成熟后垂落在栽培槽兩側(cè) ， 自然條件下相鄰果實(shí)之間的距離 。果實(shí)分布距離對(duì)剪刀張開(kāi)角度的確定至關(guān)重要 。隨意選取一架草莓 ， 通過(guò)直尺測(cè)量相鄰成熟果實(shí)距離并記錄 。測(cè)量結(jié)果顯示 : 相鄰成熟草莓距離大部分分布在 256cm 之間 ， 為典型高架栽培草莓分布 ，如圖 2( a) 、( b) 所示 ; 另外 ， 存在部分草莓成熟后未能下垂至栽培架兩側(cè) ， 如圖 2( c) 所示 ; 部分草莓生長(zhǎng)畸形 ， 導(dǎo)致和相鄰果實(shí)接觸 ， 如圖 2( d) 所示 。212 果實(shí)形態(tài)參數(shù)測(cè)量果實(shí)形態(tài)參數(shù)主要指果柄直徑和果實(shí)質(zhì)量等參數(shù) 。直徑的測(cè)量主要針對(duì)的是草莓果實(shí)果萼上方 1525cm 處的果柄 。因?yàn)榇碎L(zhǎng)度既為末端執(zhí)行器對(duì)采摘下來(lái)的果實(shí)進(jìn)行夾持留下空間 ， 也避免果實(shí)收集過(guò)程中果柄對(duì)果實(shí)的損傷 。實(shí)驗(yàn)材料為隨機(jī)選取的 30個(gè)成熟的草莓果實(shí) ， 實(shí)驗(yàn)設(shè)備為游標(biāo)卡尺及電子秤 。草莓采摘下時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量果柄直徑 ， 隨后人工在測(cè)量處采摘進(jìn)行其他形態(tài)參數(shù)的測(cè)量 ， 包括橫向直徑 、縱向直徑及質(zhì)量 。除質(zhì)量外 ， 每個(gè)尺寸分別從 3個(gè)不同方向測(cè)量 3 次 ， 計(jì)算平均值作為測(cè)量結(jié)果 。圖 2 草莓 生 長(zhǎng)特征圖Fig2 Strawberry growth characteristics將測(cè)量結(jié)果整理 并 進(jìn)行分析 ， 得到草莓物理參數(shù)如表 1 所示 。由表 1 可知 : “圣誕紅 ”品種草莓果柄粗壯 ， 果實(shí)較大 ， 形狀較規(guī)則 。表 1 果實(shí) 形 態(tài)參數(shù)Table 1 Fruit shape parameters參數(shù)直徑/mm橫向直徑/mm縱向直徑/mm質(zhì)量/g最大 值 229 4445 5862 225最小 值 167 3526 4424 173平均值 200 4027 5161 204213 果柄力學(xué)參數(shù)測(cè)量草莓 果 柄力學(xué)參數(shù)主要包括剪切力和抗擠壓力測(cè)量 ， 主要為剪切機(jī)構(gòu)及夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 。果柄剪切力測(cè)量同樣針對(duì)草莓果實(shí)果萼上方 1525cm 處果柄 ， 抗擠壓力針對(duì)剪切下來(lái)的靠近果實(shí)部分的果柄 。實(shí)驗(yàn)材料 30 個(gè)采摘時(shí)間小于 2h 且?guī)ПL(zhǎng)度大于 25cm 的新鮮果實(shí) 。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為 MTS 微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) ， 力傳感器量程選擇 0100N， 實(shí)驗(yàn)速度設(shè)定為 50mm/s 和 1mm/s。實(shí)驗(yàn)分為兩部分 ， 第 1 部分進(jìn)行剪切力實(shí)驗(yàn) 。將30 個(gè)草莓平均分為兩組 : 一組做單刃剪切試驗(yàn) ， 另一·49·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期組做雙刃剪切力試 驗(yàn) 。由于兩組試驗(yàn)草莓樣本不同 ，果 柄直徑也不同 ， 在剪切實(shí)驗(yàn)之前測(cè)量并記錄待剪切果柄處直徑 ， 隨后進(jìn)行剪切試驗(yàn) ， 分別記錄剪切力數(shù)值如表 2 所示 。表 2 果柄 剪 切力試驗(yàn)Table 2 Cutting force test of stems參數(shù)果柄直徑/mm單刃剪切力/N雙刃剪切力/N最大 值 229 1023 568最小 值 167 796 443平均值 200 953 520實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照剪切力 ( N) 與果 柄 直徑 ( mm) 的比來(lái)表示 ， 比值越小說(shuō)明越省力 。雙刃的剪切力與果柄直徑比約為單刃的 1 倍 ， 結(jié)果如圖 3 所示 。圖 3 單雙 刃 剪切力比較Fig3 Comparison of Single and double edge shear force第 2 部分 試 驗(yàn)室果柄抗擠壓試驗(yàn) 。將 30 份樣本平均分為 3 組 ， 分別進(jìn)行橡膠 、硅膠和不銹鋼的擠壓實(shí)驗(yàn) 。實(shí)驗(yàn)中 ， 在萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)兩夾具上安裝 2mm 厚的 3 種材料 ， 分別記錄果柄樣本直徑和對(duì)應(yīng)剛好夾持住時(shí)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)兩夾具的距離 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示 : 3 種材料中 ， 相同情況下 ， 夾具距離從小到大依次是硅膠 、橡膠 、不銹鋼 。其中 ， 采用硅膠材料時(shí) ， 剛好夾住果柄到果柄被夾爛的夾具距離范圍是 447482mm。22 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)根據(jù)上節(jié)對(duì)草莓各項(xiàng)采摘力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與分析 ， 本節(jié)運(yùn)用 SolidWorks 和 CAD 軟件對(duì)草莓末端執(zhí)行器的進(jìn)行設(shè)計(jì) 。221 剪切部分結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)剪切部分結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)主要是定刀和動(dòng)刀的設(shè)計(jì) ， 動(dòng)刀由氣缸帶動(dòng)運(yùn)動(dòng) ， 定刀固定于機(jī)械臂末端 ， 通過(guò)限位孔對(duì)動(dòng)刀運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行限制 。根據(jù)針對(duì)草莓果實(shí) 、果柄各項(xiàng)相關(guān)物理參數(shù)測(cè)量 ， 確定末端執(zhí)行器采取雙刃剪切 ， 定刀與動(dòng)刀完全張開(kāi)時(shí)剪刀尖端距離為 40mm。當(dāng)剪刀尖端距離為40mm、動(dòng)刀旋轉(zhuǎn)角度為 45°時(shí) ， 確定剪刀其他參數(shù) : 剪刀張開(kāi)時(shí) ， 整體尺寸為 150mm×60mm;閉合時(shí) ， 尺寸為為 150mm×44mm。定刀和動(dòng)刀上分別留有兩個(gè) M3螺紋孔 ， 用來(lái)安裝夾持塊 。另外 ， 定刀刀柄上留有兩個(gè) M3 螺紋孔用來(lái)定位及安裝 。剪切部分二維尺寸圖如圖 4 所示 。圖 4 剪切部分二維尺寸圖Fig4 2D dimension drawing of Cut part222 驅(qū)動(dòng)部件參數(shù)設(shè)計(jì)該末端執(zhí)行器采 用 氣缸驅(qū)動(dòng) ， 所以氣缸型號(hào)的選擇至關(guān)重要 。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和定刀結(jié)構(gòu) ( 見(jiàn)如圖 5)， 分別以定刀限位孔兩極限位置畫(huà)直徑相同的圓 ， 該圓直徑即為連桿長(zhǎng)度 ; 然后 ， 在定刀左側(cè)沿刀柄方向作 1 條直線(xiàn)與兩圓相交 ， 兩交點(diǎn)之間的距離即為氣缸的行程 ， 同時(shí)兩點(diǎn)也是連桿與氣缸鏈接端的兩個(gè)極限位置 。參考?xì)飧淄庑纬叽绾图舻督Y(jié)構(gòu)的緊湊性 ， 不斷嘗試改正連桿與氣缸行程兩項(xiàng)參數(shù) ， 最后確定連桿長(zhǎng)度為 35mm， 氣缸行程為 25mm， 此時(shí)末端執(zhí)行器能完成剪刀動(dòng)刀的完全張開(kāi)和閉合 。根據(jù)氣缸行程為 25mm， 選擇 SMC 公司生產(chǎn)的型號(hào)為 CQ2A1625DM(缸徑 16mm， 行程 25mm) 雙作用氣動(dòng)緊湊型氣缸 ， 外形尺寸為 29mm×29mm×22mm( 氣缸收縮時(shí) ) ， 活塞桿外螺紋位 M6×10， 固定氣 缸的螺紋為 M4; 配套連接件選擇型號(hào)為 FM6X100Y的 Y型接頭 ， 外形尺寸位 12mm×16mm×32mm;連桿長(zhǎng)度為35mm。剪切部件和驅(qū)動(dòng)部件之間通過(guò)固定桿和固定板按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行加工并定位安裝 ， 如圖 6 所示 。·59·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期圖 5 驅(qū)動(dòng) 部 件設(shè)計(jì)示意圖Fig5 Device of Drive part design圖 6 剪切 部 件和驅(qū)動(dòng)部件關(guān)系Fig6 elative position of Drive and cut part考慮美 觀(guān)及安全等因素 ， 將末端執(zhí)行器封裝 ， 整體外形尺寸為 54mm×54mm×190mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 無(wú)干涉等問(wèn)題 。實(shí)物圖如圖 7 所示 。223 夾持部件參數(shù)設(shè)計(jì)單驅(qū)雙夾是指在剪切部件在剪斷果柄時(shí)需要同時(shí)夾持住連接果實(shí)的果柄 ， 分別按照剪切部件的定刀和動(dòng)刀輪廓設(shè)計(jì)塑料材質(zhì)的夾持塊 ， 安裝于定刀和動(dòng)刀下方預(yù)留的螺紋孔上 。根據(jù)果柄抗擠壓試驗(yàn)結(jié)論 ，當(dāng)動(dòng)刀閉合時(shí)兩夾持塊預(yù)留用來(lái)粘貼厚度為 2mm 的硅膠墊的間距 。由于草莓果柄既細(xì)又軟 ， 硅膠材質(zhì)的摩擦力大且柔軟 ， 用來(lái)夾持果柄不僅可以保障夾持穩(wěn)定性 ， 也能減少對(duì)果柄的機(jī)械損傷 。兩夾持塊間距取48mm。圖 7 末端執(zhí)行器實(shí)物圖Fig7 Physical map of End effector3 設(shè)計(jì)參數(shù)校核與試驗(yàn)驗(yàn)證31 剪 切 校 核對(duì)連桿和剪切部件組成的力系簡(jiǎn)化并進(jìn)行受力分析 ， 如圖 8 所示 。圖 8 剪切 部 件受力示意圖Fig8 force of Cut part根據(jù)同一桿件上 合 力為 0、合力偶為 0， 可列出如·69·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期下平 衡 方程 ， 即F3L3= F2L2F2cos = F1lF1= F1l/cosP × A = P × D2 d2( )4= F1/085式中 P氣 體 壓力 ， 取 P=05MPa;D氣缸直徑 ;d活塞桿直徑 。根據(jù)末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)參數(shù)可獲得 、L2和 L3， 分別帶 入 以上公式 ， 效率取 085， 得 F364N。由于 64N大于試驗(yàn)所得果柄雙刃剪切力的最大值 568N， 所以該末端執(zhí)行器可以剪斷草莓果柄 。32 夾持校核利用硅膠墊進(jìn)行對(duì)果柄夾取 ， 首先要計(jì)算出草莓果柄會(huì)被夾住的兩硅膠墊之間的最小距離 9。假設(shè)果柄在被橡膠墊夾取 時(shí)不會(huì)產(chǎn)生形變 ， 則 對(duì) 1 個(gè)硅膠墊而言 ， 形變量計(jì)算公式為L(zhǎng)=FLEA式中 F單個(gè)硅膠墊所受壓力 ， 即草莓果柄所受擠壓力 ( N) ;L硅膠墊原始厚度 ( m) ;A硅膠墊擠壓面橫截面積 ( m2) ;E硅膠墊彈性模量 ( N/m2) 。要保 證 草莓果柄被夾持塊夾住而不掉落 ， 則草莓重力 G 要滿(mǎn)足G F式中 硅膠墊與果柄之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù) ;G草莓果實(shí)的重力 ( N) 。綜上所述 ， 聯(lián)立兩式得到LGLEA已知硅膠彈性模量 E= 105N/m2， 摩 擦 因 數(shù) =015， 硅膠墊厚度 2mm， 草莓果實(shí)平均質(zhì)量 204g， 草莓果柄平均直徑為 2mm， 則LGLEA065mm即 1 個(gè)硅 膠 墊所需形變量為 065mm， 那么兩個(gè)硅膠墊就需要 13mm 形變量 ， 所以最終兩硅膠墊間距為 D= 07mm;加上兩硅膠墊總厚度 4mm， 所以?xún)蓨A持塊間距為 47mm。滿(mǎn)足試驗(yàn)結(jié)論 ， 可以對(duì)草莓果柄進(jìn)行穩(wěn)定夾持 。4 結(jié)論針對(duì)草莓自動(dòng)化 采 收需要 ， 設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)單驅(qū)雙夾的采摘末端執(zhí)行器 ， 并測(cè)量分析了 “圣誕紅 ”草莓采摘力學(xué)參數(shù) ， 優(yōu)化設(shè)計(jì)了末端執(zhí)行器各部件參數(shù) 。在此基礎(chǔ)上 ， 對(duì)末端執(zhí)行器果柄夾持和剪切性能進(jìn)行力學(xué)模型驗(yàn)證 ， 以確保采摘執(zhí)行可靠 。參考文獻(xiàn) : 1 宋 健 ， 張 鐵 中 果蔬采摘機(jī)器人研究進(jìn)展與展望 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ， 2006， 37( 5) : 158162 2 Kondo N， Yata K， Iida M， et al Development of an EndEf-fector for a Tomato Cluster Harvesting obot J Engineeringin Agriculture Environment Food， 2010， 3( 1): 2024 3 Shigehiko Hayashi， Kenta Shigematsu， Satoshi Yamamoto， etalEvaluation of a strawberry harvesting robot in a fieldtest J Biosystems Engineering， 2010， 105: 160171 4 Monta M ， Kondo N ， Ting K C End2effectors for tomatoharvesting robot J Artificial Intelligence eview ， 1998，12( 13) : 1125 5 徐 麗明 ， 張 鐵中 果蔬果實(shí)收獲機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問(wèn)題和對(duì)策 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2004 ， 20( 5) : 3842 6 張凱良 ， 楊 麗 ， 王糧局 ， 等 高架草莓采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ， 2012， 43( 9): 165172 7 馮 青春 ， 鄭 文剛 ， 姜?jiǎng)P ， 等 高架栽培草莓采摘機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2012， 34( 7): 122126 8 李秦川 ， 胡 挺 ， 武傳宇 ， 等 果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器研究綜述 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ， 2008， 39( 3) : 175186 9 史慧文 ， 石 慧奇 ， 王繼祥 草莓采摘手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2014， 36( 9): 9498 ( 下轉(zhuǎn) 第 103 頁(yè) )·79·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期structure and working principle and theoretical analysis of the key dimensions of digging parts， the specific the structuresize of key parts of machine digging shovel were obtained Field experiments were carried out on the performance of thewhole machine The test indices that obvious rate of potato excavator was very high and abrasion rate was very low， all ofthe indexes meet the requirements of potato harvest The indicators meet the requirements of the potato harvesting Thisstudy provides a reference for design and research of potato diggerKey words: potato digger; digger blade; lift chain; tworow type( 上接 第 92 頁(yè) )Abstract ID: 1003188X( 2019) 060088EADetection of Seeding Tray Displacement Error andesearch of Control Systemen Ling， Cao Weibin， Ma ui， Wang Ning( Mechanical and Electrical Engineering College ， Shihezi University， Shihezi 832000， China)Abstract: In this paper， the seedling tray conveying control system were studied， the displacement error and correctionmethod were analyzedDue to taking seedling mechanism fixed position， we use the solution of one mitsubishi PLC controltwo motors to achieve the function of seedling plate horizontal and vertical transmission We use GX Developer simulationsoftware realize the control of PLC program designController control two stepper motors drive the seedling plate transverseand longitudinal shift through the pulse signal with the direction of instruction， which make the movement of seeding andthe taker cooperation effective and achieve automationJoint simulation software of PLC and touch screen software， realizethe realtime display of the operation parametersKey words: transplanting seedling plate conveyor; control system; error correction; joint simulation( 上接第 97 頁(yè) )Abstract ID: 1003188X( 2019) 060093EADesign of Singledrive Dualclip Strawberry end EffectorZhang Man1， 2， 3， 4， Xu uifeng1， 2， 3， 4， Feng Qingchun2， 4， Wang Xiu2， 4， Zhao Chunjiang1， 3( 1College of Mechanical and Electronic Engineering， Northwest AF University， Yanling 712100， China; 2Beijingesearch Center of Intelligent Equipment for Agriculture， Beijing100097， China; 3Key Laboratory of Agriinformatics，Ministry of Agriculture， Beijing 100081， China; 4Beijing Key Laboratory of Intelligent Equipment Technology for Agri-culture， Beijing 100097， China)Abstract: Aiming at the need of automated harvesting of greenhouse elevated strawberry， a singledrive and doubleholding picking end effector was designed The end effector adopts a singlecylinder drive to finish picking strawberry Byholding the fruit stems which close to the strawberry， which is compact in structure， convenient in control， and good inversatility By measuring and analyzing the growth morphological parameters and mechanical parameters of the fruit stems，the structural model of the actuator at the end effector was optimized， and the mechanical model of the gripping andshearing performance of the stems was verifiedKey words: strawberry; picking ; end effector; single drive and double holding·301·2019 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期