果园喷药机器人的创新设计

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sci．2013，41(30)：12204—12206责任编辑夏静责任校对卢瑶果园喷药机器人的创新设计孑】、雪，宋朋，姚名晖(东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要提出了一种伸缩杆式果园喷药机器人的总体结构方案，并重点设计了机器人的行走机构和升降机构。在UG环境下建立了机器人的三维模型，然后利用ADAMS对关键构件进行了运动学仿真分析。该机器人可以实现果园喷药作业的自动化，大大提高了喷药效率，同时还可以降低劳动强度，在一定程度上避免了啧药

2、作业对劳动者的伤害。关键词机器人；结构设计；运动学分析中图分类号$220．2文献标识码A文章编号0517—6611(2013)30—12204—03InnovativeDesignof0rchardSprayingRobotSUNXueetal(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin，Heilongjiang150040)AbstractThegeneralstructureschemeof

3、atelescopiclinkorchardsprayingrobotwasputforward，thewalkingmechanismandliftingmecha—nismoftherobotwasdesigned．Three—dimensionaloftherobotwasestablishedunderUGenvironment．ThekinematicssimulationanalysiswasconductedonkeycomponentsbyADAMS．Therobotcanrealizeau

4、tomationoforchardspraying，greatlyimprovesprayingefficiencyandre—ducelaborintensity，aswellasavoiddamagetoworkersatacertainextent．KeywordsRobot；Structureanalysis；Kinematicsanalysis目前，我国的果园喷药机械和喷药技术相对落后，不仅用要求的前提下应尽可能使其结构简单、轻盈、紧凑。作业效率低，而且使作业者劳动强度大、所受危害大，也导致了农药

5、残留、利用率低以及农药的大量浪费，而自动喷药机器人在作业时不需要人工控制，这样不仅使工作人员避免了农药的伤害，还可以一人同时管理多台机器人，提高了工作效率⋯。喷洒农药机器人作为一种能在一定程度上代替人工作业的智能机器，它集人工智能技术、传感技术、冈形识别技术、通讯技术、精密及系统集成技术等多种前沿科学技术于一体，代表了智能农业装备的最高水平。在农业植保机械领域中，喷洒农药机器人在提高作业效率，解决劳动力不足问题等方面显示出极大的优越性，有着广泛的廊用前景。注：1、水箱；2、升降支架；3、喷雾管；4、升降伺服

6、电机；5、车体；6、目前，国内有关喷药机器人的研究主要文献为2007年摆臂；7、车轮。中国农业大学研制出电磁诱导农用喷雾机器人，进行了45图1果园喷药机器人度转弯和走直线两组试验，能够实现喷药的自动化和智能机器人在工作时，先南视觉系统确定喷雾目标的轮廓，化；江苏大学针对两轮驱动电机的不一致性和地面不平整等然后根据定位算法计算出其三维坐标，并将数据传输给控制因素引起的“跑偏”现象研制出喷药机器人，很好地解决了这系统，计算出机器人升降支架需要升高(或下降)的高度，再两个问题，对农田喷药机器人的进一步研究打下了夯

7、实基由电动泵将药液经喷头喷出，同时根据事先制定好的喷雾量础；西南农林科技大学对基于红外扫描的果园自动喷药机械计算出车体的移动速度，从而完成喷药任务。的控制系统作了研究；西南大学对基于超声波传感器的轮式2关键结构设计喷药机器人移动控制系统进行了研究。2．1移动系统机器人的移动机构必须具备以下机构和1总体机构方案与工作原理功能要求如下：该研究设计了一种伸缩杆式果同喷药机器人(图1)，唢(1)其大小和构造能满足在特殊的通路上移动、渊头、药机器人主要南行走机构、喷雾系统、控制系统组成。为了转向的要求，以及不对作物造

8、成伤害的要求；保证机器人作业时的稳定性，采用轮子一履带复合式行走机(2)能承受作业部分和视觉部分的重量，以及作业时所构，升降机构是由16根连杆组成的伸缩支架，可适应不同高受到的压力；度果树的喷药作业要求。机器人作业时的灵活性和控制复(3)能通过电池或电缆提供作为动力的电力；杂程度是由设计中机械结构决定的，因此，机器人在满足使目前移动式机器人的移动结构主要有车轮式、履带式、轮履复合式和人形结构4种，其中结构最简单、