可進(jìn)行獼猴桃成熟度判定的智能管理機(jī)器人機(jī)械手設(shè)計(jì)

鄧琴 劉啟鄉(xiāng) 高潔 周麗麗

【關(guān)鍵詞】成熟度檢測(cè) 機(jī)械手 智能管理

1. 研究背景

我國(guó)目前種植業(yè)分為三個(gè)大板塊，其中第三大板塊為水果產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)水果這一板塊每年以驚人的增勢(shì)不斷擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)：我國(guó)的水果產(chǎn)量從2005 年至2015 年增加了超過(guò)1.7億噸，2005 年才1 億噸左右，10 年時(shí)間翻了快3 倍。雖然從數(shù)據(jù)上看目前我國(guó)水果年生產(chǎn)總量較高，種植的水果品質(zhì)也在提升;但是放在國(guó)際的大環(huán)境中來(lái)看卻不理想，其在國(guó)際水果貿(mào)易份額中占比從未超過(guò)3%，總產(chǎn)量很高但貿(mào)易額占比卻很小，兩者之間存在極大的反差，其深層次原因是我國(guó)水果在生產(chǎn)采摘過(guò)程中處理能力差，從而影響核心競(jìng)爭(zhēng)力。

可進(jìn)行獼猴桃成熟度判定的機(jī)械手設(shè)計(jì)

機(jī)械手如圖1 所示，由機(jī)械爪、攝像頭、云臺(tái)、舵機(jī)及傳感器組成。控制系統(tǒng)將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并操控機(jī)械手動(dòng)作。具體操作操控如下：攝像頭觀測(cè)獼猴桃，經(jīng)視覺(jué)系統(tǒng)判定，確定獼猴桃位置，根據(jù)中心點(diǎn)位置，移動(dòng)機(jī)械手，機(jī)械手抓取獼猴桃，機(jī)械手內(nèi)側(cè)壓力傳感器感應(yīng)到獼猴桃，抓取動(dòng)作停止，張力傳感器通過(guò)機(jī)械手張合度確定獼猴桃直徑，然后機(jī)械手轉(zhuǎn)90 度，重復(fù)剛才操作，隨后再轉(zhuǎn)90 度，重復(fù)剛才操作，三次測(cè)定值取均值，確定獼猴桃直徑。通過(guò)球體計(jì)算公式得到體積。同時(shí)，下方彎折的重力檢測(cè)器向前彈出，觸碰獼猴桃底部，檢測(cè)重量。通過(guò)重量和體積的比值，通過(guò)專家系統(tǒng)庫(kù)中比對(duì)關(guān)系，確定獼猴桃成熟度。如果達(dá)到成熟條件采摘。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲取數(shù)據(jù)整理分析得專家系統(tǒng)庫(kù)，判定標(biāo)準(zhǔn)如下：

由上表數(shù)據(jù)可得：獼猴桃的硬度高于85.14kg/cm2、糖度低于5.5% 時(shí)，此時(shí)的獼猴桃為未熟獼猴桃，這時(shí)果實(shí)的平均密度為0.09g/cm3;當(dāng)獼猴桃的硬度在32kg/cm2～85kg/cm2、糖度在5.5%～13% 時(shí)，此時(shí)的獼猴桃為成熟獼猴桃，這時(shí)果實(shí)的平均密度為0.124g/cm3;當(dāng)獼猴桃的硬度在10.44～32kg/cm2、糖度在13%～18.5% 時(shí)，此時(shí)的獼猴桃為過(guò)熟獼猴桃，這時(shí)果實(shí)的平均密度為0.14g/cm3。

2. 總結(jié)

本文只是對(duì)可進(jìn)行獼猴桃成熟度判定的智能管理機(jī)器人機(jī)械手設(shè)計(jì)的基本介紹，現(xiàn)在正處于實(shí)驗(yàn)室階段。與實(shí)際運(yùn)用還有一定差距，下一步，我們考慮制作模型，將系統(tǒng)完善，利用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備的可行性。