買文檔附贈(zèng)CAD圖紙，領(lǐng)取加Q號(hào)197216396或11970985PAGE\*ROMANPAGE\*ROMAN水果分級(jí)機(jī)器人設(shè)計(jì)摘要關(guān)鍵詞：分級(jí)、控制、特征參數(shù)、傳感器AbstractAtpresent,mostfruitgradinginChinaisdonemanually,onlyafewofthemaremachinegrading,whichleadstolowsortingArtificialclassificationnotonlyincreasesthemiddlelinkoffruitproduction,increasesthecostoffruitproduction,butalsoisnotconducivetothemaintenanceoffreshfruitquality.Accordingtotheabovesituation,thedesignofapplegradingrobot,thesystemcannotonlyachieveautomaticgradingofappleafterharvest,butalsoimprovelaborproductivity,reducelaborintensityofworkers,andensurethefreshqualityoffruit.Thegradingrobotconsistsofsensor,feedingsystem,conveyingsystem,sortingsystem,airpump,motorandcontrolsystem.ThefeedingmechanismandtheconveyingmechanismaredrivenbytheThesensorextractsthecharacteristicparametersofapple,andthencontrolsthesortingsystemtocompletetheclassification.Applegradingrobotadoptsfull-automaticcontrol,withsimplestructureandeasyoperation.CangreatlyimproveproductionKeywords:grading，Control，sensor，characteristicparameterPAGE\*ROMANPAGE\*ROMAN目錄11.1選題研究意義11.2國(guó)內(nèi)外水果分級(jí)流程機(jī)械化發(fā)展概況2 1.2.12 1.2.23 1.2.331.3本論文擬研究?jī)?nèi)容4第二章蘋果分級(jí)系統(tǒng)總體方案的擬定52.1總體結(jié)構(gòu)52.2上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)52.3分級(jí)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.5本章小結(jié)6第三章機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算73.1上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)7 3.1.17 3.1.210 3.1.3123.2二級(jí)傳送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14 3.2.114 3.2.216 3.2.316 3.2.4163.3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)18 3.3.118 3.3.219 3.3.319 3.3.4193.4分級(jí)執(zhí)行分揀系統(tǒng)203.5本章小結(jié)20第四章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)214.1控制系統(tǒng)21 4.1.1PLC21 4.1.2PLC22 4.1.3224.2傳感器原理234.3控制系統(tǒng)流程234.4PLC254.5本章小結(jié)26第五章經(jīng)濟(jì)性分析275.1經(jīng)濟(jì)實(shí)用性分析275.2經(jīng)濟(jì)成本分析27買文檔附贈(zèng)CAD圖紙，領(lǐng)取加Q號(hào)197216396或119709855.3本章小結(jié)27第六章結(jié)論與展望296.1結(jié)論296.2展望30致謝32參考文獻(xiàn)32PAGEPAGE1.1選題研究意義（例如果汁、果醬、做出果酒等，減少瓜果我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，在國(guó)家大力倡導(dǎo)脫貧攻堅(jiān)的今天，經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)、加工、銷售是拉動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)農(nóng)村脫貧致富的一個(gè)重要途徑。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的近十年（2010-2019年）中國(guó)水果年產(chǎn)總量和蘋果年產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：第一、我國(guó)水果年產(chǎn)量十分巨大且總產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，水果年產(chǎn)量從201020095.37201927400.84萬(wàn)噸，其中僅蘋果年產(chǎn)量就從3164.91萬(wàn)噸增加到了4242.54萬(wàn)噸[1]。第二、盡管我國(guó)瓜果產(chǎn)量很大，但我國(guó)瓜果分揀工作主要還是依靠工人工完成，不僅勞動(dòng)量巨大、工作繁雜，而且人工在進(jìn)行分揀時(shí)易受個(gè)人主觀因素影響，不同人工和分揀的標(biāo)準(zhǔn)和分揀的效率存在著較大差異。我國(guó)現(xiàn)在工業(yè)農(nóng)業(yè)發(fā)展正處在轉(zhuǎn)型期發(fā)展正處在轉(zhuǎn)型期。我國(guó)蘋果主要產(chǎn)區(qū)集中在河南、山東、安徽一代。這些產(chǎn)區(qū)的水果分揀方式還處在大量依賴人力工作的狀態(tài)。從果樹種植、水果農(nóng)藥噴灑、果園管理、成品采摘再到最后水果的分級(jí)、分揀、包裝這一系列流程中都需要大量勞動(dòng)力參與，所以這些地區(qū)在每年的采摘期都會(huì)有大量勞動(dòng)力缺口。所以采用水果分級(jí)技術(shù)可以大幅度解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，縮短水果從采摘到分級(jí)銷售的時(shí)間，保持水果的新鮮程度，提高競(jìng)爭(zhēng)率提高水果分揀的質(zhì)量。這在當(dāng)前以機(jī)械式分揀為主要分揀技術(shù)的國(guó)內(nèi)，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。而從宏觀上來(lái)說(shuō)能夠改善瓜果采摘期產(chǎn)區(qū)的勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)[2]。1.2國(guó)內(nèi)外水果分級(jí)流程機(jī)械化發(fā)展概況1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于瓜果分級(jí)研究主要是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行的，由于歐美國(guó)家最先完成工業(yè)化，具有時(shí)間優(yōu)勢(shì)。為了提高水果的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，采摘的水果都要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的清洗、分級(jí)、包裝后才能投放到市場(chǎng)進(jìn)行銷售。例如在美國(guó)的超市內(nèi)購(gòu)買水果，很少見到類似于國(guó)內(nèi)一大堆水果由顧客自己挑選，都是由包裝盒保鮮膜包裝成一定重量的商品進(jìn)行售賣。跟據(jù)這種需求，國(guó)外一些農(nóng)用機(jī)械研究廠商很早就對(duì)水果品質(zhì)的自動(dòng)檢測(cè)進(jìn)行了大量的研究。而美國(guó)作為世界上最大的農(nóng)產(chǎn)品出口國(guó)，它的水果自CCD相機(jī)采集蘋PC80Rehkugler[4]Throop就提出采用黑白攝像機(jī)采集圖像，然后根據(jù)水果圖像灰度值缺陷對(duì)果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。然而，由于攝像機(jī)采集的果實(shí)圖像是一果實(shí)曲面圖像，圖像的灰度值由中心呈遞減趨勢(shì)向周圍擴(kuò)散，再加上噪聲影響，使得攝像機(jī)采集的瓜果灰度值圖像受很多因素干擾，不能僅使用一種技術(shù)來(lái)進(jìn)行缺陷檢測(cè)，因而檢測(cè)的誤差較大、精確度比較低。目前主要再水果的顏色、形狀、大小、含糖量幾個(gè)維度進(jìn)行分級(jí)。圖像采集的工具是灰度攝像機(jī)及近紅外線攝像機(jī)。首先對(duì)采集到的瓜果灰度圖像進(jìn)行了陰影校正、邊緣檢測(cè)等一系列技術(shù)算法處理，然后求取水果表面損傷面積（灰度和色度閑值、區(qū)域増長(zhǎng)法0.56，建立了水果表皮顏色在數(shù)據(jù)上的表達(dá)關(guān)系[5]Mmer采用近紅外技術(shù)對(duì)柚子和蜜梧的糖度進(jìn)行了研究，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)水果含糖量的檢測(cè)方法[6]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀相較于國(guó)外，我國(guó)的對(duì)于瓜果采摘后分級(jí)分揀研究起步較晚，且主要針對(duì)水果外在品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)研究，而對(duì)其內(nèi)部品質(zhì)的研究起步更晚，有成果的研究寥寥無(wú)幾。對(duì)于水果主要通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)測(cè)量水果尺寸[7]；通過(guò)求攝像機(jī)捕獲的內(nèi)切圓面積占水果圖像面積的比例，利用數(shù)學(xué)工具、采用圖像形態(tài)學(xué)方法確定等級(jí)；通過(guò)分析對(duì)不同水果著色等級(jí)，處理各顏色分布的分形維數(shù)特征參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)水果顏色分級(jí)的研究[8]。1.2.3國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展分析從水果分級(jí)機(jī)器人被提出到現(xiàn)在這短短的幾十年時(shí)間里，對(duì)水果分級(jí)機(jī)器人的各種研究進(jìn)展迅速，各種功能日漸齊全，可靠性、安全性和穩(wěn)定性也顯著提升。但從總體上還看，它的研究還有很長(zhǎng)的路要走，還有很多實(shí)際問(wèn)題有待解決。尤其是其經(jīng)濟(jì)性是否能被瓜果產(chǎn)業(yè)從業(yè)者接受，從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)農(nóng)用機(jī)器人研究的最終目的。國(guó)家＂十二五＂規(guī)劃中，加大了對(duì)農(nóng)業(yè)裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的支持力度。目前我國(guó)制造業(yè)到了轉(zhuǎn)型期，要從過(guò)去的勞動(dòng)密集型，轉(zhuǎn)換為技術(shù)密集型。而農(nóng)業(yè)方面；農(nóng)業(yè)智能化，農(nóng)業(yè)裝備自動(dòng)化將成為我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)。隨著我國(guó)共業(yè)發(fā)展，在數(shù)字化，智能化，大數(shù)據(jù)、5G等一些新興技術(shù)加持下，農(nóng)業(yè)裝備自動(dòng)化，也必將在未來(lái)的生產(chǎn)體系中起著至關(guān)重要的作用。在未來(lái)，隨著新技術(shù)的發(fā)展研究，新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)裝備上，其自動(dòng)化智能化程度將會(huì)越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化相互促進(jìn)發(fā)展，將把農(nóng)業(yè)這一人類最古老的產(chǎn)業(yè)帶入一個(gè)全新的階段。1.3本論文擬研究?jī)?nèi)容控制的分級(jí)solidworks三維建模軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體建模，并校核強(qiáng)度，驗(yàn)證安全性。第一章為全文的緒論部分，介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究背景和研究意義分析了第二章為水果分級(jí)機(jī)器人的總體機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。主要在分析了水果機(jī)器人的工PLC控制的優(yōu)缺點(diǎn)，按照分級(jí)所PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，畫出接線圖和梯形圖。２.１總體結(jié)構(gòu)本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是以蘋果作為分級(jí)對(duì)象。蘋果外形近似圓形，果皮表面光滑，果實(shí)較堅(jiān)硬，所以輸送系統(tǒng)采用帶傳送驅(qū)動(dòng)輸送鏈驅(qū)動(dòng)雙錐滾子輸送蘋果。2.2上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2-1水果分級(jí)機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖傳送部分采用二級(jí)結(jié)構(gòu)，料口雜亂的蘋果經(jīng)過(guò)上料機(jī)構(gòu)在傳送過(guò)程中形成有一定間隔的整齊排列。蘋果從送料口，通過(guò)第一級(jí)上料機(jī)構(gòu)傳送、滑落到第二級(jí)傳送雙錐棍子上，實(shí)現(xiàn)有規(guī)律間距的整齊排列。參考一般蘋果實(shí)際尺寸，假設(shè)待檢測(cè)蘋15cm2cm計(jì)算[9]3個(gè)蘋果推算，雙錐滾子輸送機(jī)構(gòu)輸送鏈的最大線速度為(0.15?3+0.02?2+0.03=0.52??/?? （2-1）V=0.5m/s2.3分級(jí)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)分級(jí)系統(tǒng)采用氣動(dòng)分級(jí)，最大程度保護(hù)蘋果表面品質(zhì)。根據(jù)水果分級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理和要完成的動(dòng)作要求，分級(jí)裝置的噴氣分級(jí)單元要和雙錐滾子上個(gè)體蘋果位置一一對(duì)應(yīng)。具體分級(jí)動(dòng)作通過(guò)氣泵閥門，由氣泵閥門開關(guān)打開吹動(dòng)蘋果完成分級(jí)動(dòng)作。蘋果實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速、不損害品質(zhì)分級(jí)的關(guān)鍵是氣泵閥門開關(guān)要快速準(zhǔn)確。蘋果由上料系統(tǒng)送至傳感器部分，有傳感器采集蘋果特征參數(shù)，經(jīng)過(guò)加權(quán)評(píng)級(jí)處理，確定蘋果等級(jí)，通過(guò)傳動(dòng)鏈條鏈接輥輪。當(dāng)帶有等級(jí)信息的蘋果輸送到卸料口時(shí)，處理器觸發(fā)位置的氣泵閥門開關(guān)，由氣泵壓縮的氣體推動(dòng)蘋果到卸料口中，完成分級(jí)目的。為了在分級(jí)過(guò)程中最小程度的減少蘋果的損傷，該機(jī)構(gòu)的上料系統(tǒng)和傳送分機(jī)系統(tǒng)采用清潔和干凈的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行部件。尤其是在段時(shí)間內(nèi)對(duì)蘋果較大載荷接觸的分揀動(dòng)作，參考幾種已有的設(shè)計(jì)方案，綜合評(píng)估后選擇氣動(dòng)分揀能最大限度的保證8000個(gè)/小時(shí)（2.2個(gè)/s，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性，使用壽命要求較高[10]。所以在保證實(shí)現(xiàn)分級(jí)功能的前提下降低成本，選擇直流驅(qū)動(dòng)，相較于交流電磁鐵，其在頻繁動(dòng)作下工作可靠性好，動(dòng)作平穩(wěn)等特點(diǎn)。2.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC控制蘋果分級(jí)，詳見第四章。2.5本章小結(jié)本章論述了蘋果分級(jí)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題提出可行的解決方案。機(jī)械系統(tǒng)采用兩級(jí)輸送來(lái)實(shí)現(xiàn)蘋果自動(dòng)排列和傳送；傳感器識(shí)別蘋果的指標(biāo)參數(shù)；由PLC控制氣泵閥門吹動(dòng)蘋果完成分級(jí)。分級(jí)分揀系統(tǒng)中采用PLC控制。在設(shè)計(jì)之初我也遇到很多困難，例如不知道如何將蘋果有規(guī)律間隔的排列，最后不能將每個(gè)蘋果等級(jí)信息與分揀機(jī)構(gòu)們一一對(duì)應(yīng)。為了能夠讓蘋果逐個(gè)的落入第二級(jí)傳送系統(tǒng)的圓錐滾子上，在第一級(jí)的上料系統(tǒng)和第二級(jí)傳送系統(tǒng)上增加了擋板，蘋果倒入上料機(jī)構(gòu)后，蘋果收到后面蘋果的擠壓推動(dòng)會(huì)順著擋板方向，在擋板的側(cè)壓力和后方蘋果的推動(dòng)之下，最后排成一列，落到圓錐滾子上。為了能夠讓蘋果有規(guī)律的逐個(gè)經(jīng)過(guò)傳感器，我們?cè)O(shè)計(jì)了第一級(jí)上料系統(tǒng)，能夠讓蘋果按照一定的速度和間隔，有秩序的逐個(gè)通過(guò)傳感器和分級(jí)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)水果分級(jí)。第三章機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)上料體統(tǒng)采用輸送鏈傳送蘋果。鏈傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)；⑴鏈傳動(dòng)同時(shí)兼有帶傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)的些特點(diǎn)。⑵與摩擦型帶傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)不會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率稍高；鏈條不需要很大的張緊力，作用于軸上的壓力較??；鏈傳動(dòng)還能在高溫、多塵、油污等工況較為惡劣的環(huán)境下工作。⑶鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低；對(duì)工作環(huán)境要求不高；中心距大而結(jié)構(gòu)輕便;作為撓性件傳動(dòng)具有定的緩沖和減振能力。缺點(diǎn)：鏈傳動(dòng)只能用于平行軸間同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；不宜使用在高速、載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中。由于上料系統(tǒng)需要的傳動(dòng)速度小，鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)對(duì)上料機(jī)構(gòu)基本沒(méi)有影響[11]。鏈可分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。上料使用輸送鏈輸送蘋果。輸送鏈主要適用于塊狀，球狀等體積適中，外形較為規(guī)則的物品輸送，體積較小，外形不規(guī)則的物品需放在托盤上或周轉(zhuǎn)箱才能使用輸送鏈。輸送鏈能夠輸送單件重量很大的物體，有較大沖擊載荷承受能力。按驅(qū)動(dòng)方式可分為無(wú)動(dòng)力滾筒線和動(dòng)力滾筒線，按布置形式可分為轉(zhuǎn)彎滾筒線、傾斜輸送滾筒線和水平輸送滾筒線。由于蘋果是一定剛性的獨(dú)立小件物品，這里上料機(jī)構(gòu)采用輸送鏈結(jié)構(gòu)[12]。上料系統(tǒng)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)輸送鏈傳送蘋果。設(shè)計(jì)要求：①輸送量要求：本設(shè)計(jì)的分級(jí)對(duì)象為蘋果，要求輸送量不小于n=8000個(gè)/h；d150mmg=300g/個(gè)；輸送鏈速度選擇：上料機(jī)構(gòu)用水平式輸送鏈，根據(jù)雙錐滾子最大線速度要求，處取輸送鏈速為：v=3m/s3.1.1上料系統(tǒng)輸送鏈設(shè)計(jì)(1)輸送鏈張力計(jì)算公式[13]：公式（3-1）中

圖3-1上料機(jī)構(gòu)電機(jī)傳動(dòng)圖??=+++(3-1)??0―――輸送鏈及其附件單位長(zhǎng)度重量????―――所輸送物料在單位長(zhǎng)度上的重量????―――所輸送物料的滑動(dòng)或者滾動(dòng)摩擦系數(shù)??0―――鏈條的滑動(dòng)或者滾動(dòng)摩擦系數(shù)????―――附加阻力表3-1不同材料鏈條滑動(dòng)摩擦力系數(shù)表材料摩擦油潤(rùn)滑油的鋼——鋼0.330.20鑄鐵之間0.500.40鋼——青銅——0.15鋼——硬木0.350.25根據(jù)表中代入數(shù)據(jù)得：輸送鏈張力??=(0.82?0.20+2?0.5)1+1.1?0.8?0.2?1+2=4.924kN(2)鏈條的計(jì)算載荷公式式子中????————速度系數(shù)????————工作情況系數(shù)(3)工況系數(shù)計(jì)算公式

=(3-2)=(3-3)表3-2工況系數(shù)K的取值??1??2??3??4不經(jīng)常1經(jīng)常 1.2穩(wěn)定 1中等沖擊1.2較干凈和室溫中1有灰塵1.2露天 1.48-10時(shí) 124時(shí) 1.2帶入數(shù)據(jù)得工況系數(shù)：????=1.2?1.2?1.2?1=1.728帶入數(shù)據(jù)得：(4)選擇鏈條計(jì)算輸送鏈所需功率

????=4.924?1.728?1.01=224kN本輸送鏈采取水平式：??=1.1?????6000=1.1?4.924?1800?0.5?6000=2.45kW根據(jù)教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》P177頁(yè)，輸送鏈選擇16A表3-3鏈條16A具體參數(shù)鏈號(hào)節(jié)距p排距d滾子外經(jīng)d1內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1銷軸直徑d2內(nèi)鏈板高度h2極限拉伸載荷????16A25.4029.2915.8815.757.9424.1355.6(a代入數(shù)據(jù)得a=490mm計(jì)算小輪包角（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》3??式中d——軸的直徑，mm；P——軸傳動(dòng)的功率。kW；N——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；C——由需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定的敘述根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P203表9.4選軸的材料為45鋼C=110

??≥??√??

(3-14)根據(jù)前面計(jì)算 P=0.5412kW，n=22r/min（2）設(shè)計(jì)計(jì)算；d≥24.67mm圓整后取80mm（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸的配合和使用的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度[14]。軸右端與帶傳動(dòng)的帶??1=37mm??1=40mm，為了保證軸端擋圈只壓在小皮帶輪上，且要與上料系統(tǒng)的機(jī)架配合，故該段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略長(zhǎng)一些，現(xiàn)取??2=20mm??2=30mm（4）求軸上的載荷

圖3-3上料機(jī)傳動(dòng)軸根據(jù)上述計(jì)算軸的受力作出軸的載荷簡(jiǎn)圖。圖3-4軸的載荷分析圖（5）校核軸的強(qiáng)度在進(jìn)行軸的校核時(shí)，一般只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸單向旋轉(zhuǎn)，應(yīng)力方式為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P25114.3a=0.645鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1的軸的強(qiáng)度校核公式：??2+（????2??????=√12

1）??2

(3-15)式中W=????3

??????=18.07Mpa計(jì)算輸送鏈張力根據(jù)公式3-1代入數(shù)據(jù)得F=（0.82*0.2+2*0.5）*3.5+1.1*0.8*0.2*3.5+2=6.69kN鏈條的計(jì)算載荷根據(jù)公式3-2式子和根據(jù)公式3-3代入數(shù)據(jù)得????=11.68kN選擇鏈條計(jì)算輸送鏈所需功率，因?yàn)椴捎盟绞捷斔玩??=1.1?????6000P=1.16.6910000.5?6000=0.6kW

(3-17)表3-4輸送鏈參數(shù)鏈號(hào)節(jié)距p排距滾子外經(jīng)d1內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1銷軸直徑d2內(nèi)鏈板高度h2極限拉伸載荷????12A19.0522.7811.9112.575.9618.1031.3P17712A。驅(qū)動(dòng)滾子所需鏈條根據(jù)實(shí)際需要選用????=176a=3240mm。由V=0.5m/s和12A鏈號(hào)，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖9.16可知采用滴油潤(rùn)滑。圖3-7雙錐滾子輸送鏈輪因?yàn)閭魉玩溨或?qū)動(dòng)雙錐滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，不起承載作用。鏈條載荷=11.68作用到雙錐棍子轉(zhuǎn)軸上。? 3.3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)? 3.3.1帶的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)功率3-7P815.7選工況系數(shù)帶入數(shù)據(jù)得=1.1*0.6=3kW選取帶型根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材P71表5.2選用C型帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表5.8 選小帶輪直徑為????1=200mm傳動(dòng)比i=1.2故大帶輪直徑????2=240mm計(jì)算帶輪轉(zhuǎn)速根據(jù)工況需要，上料系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)傳動(dòng)帶帶速相同即V=0.5m/s根據(jù)公式3-8帶入數(shù)據(jù)得??1=220r/minV帶長(zhǎng)度和中心距根據(jù)公式3-9初步確定中心距??0=800根據(jù)根據(jù)公式3-10代入數(shù)據(jù)得????=296mm由機(jī)械設(shè)計(jì)表5.2選V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度為????=1100mma根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得a=614mm 根據(jù)實(shí)際情況選用a=277mm計(jì)算小輪包角帶入數(shù)據(jù)得??=12.6°V帶根數(shù)

=160°?????2?????1?10.3 (3-18)??5.4V帶所能傳遞的功率為z=1計(jì)算初拉力因?yàn)閭鲃?dòng)比為1所以??1=180°V帶根數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表5.4查取單根V帶所能傳遞的功率為??0=0.83kW，大于0.495kW所以需要帶得根數(shù)為z=1計(jì)算初拉力保持適當(dāng)?shù)某趵κ菐鲃?dòng)正常工作的首要條件。初拉力不足會(huì)出現(xiàn)打滑；初拉力過(guò)大將增大軸和軸承上的壓力，并降低帶的壽命。單根普通V帶合適的初拉力計(jì)算公式??=500????

20 ????(

)+????

(3-12)式中????計(jì)算功率，kW；z為V帶根數(shù)；v為V帶速度，m/s；????為保教修正系數(shù)，取1；m為V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13.1差得m=0.1kg/m代入數(shù)據(jù)得??0=880N計(jì)算作用在軸上的壓力????代入數(shù)據(jù)得 ????=1760N

=

cos??2

(3-13)帶輪設(shè)計(jì)，根據(jù)V選型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)匹配帶輪? 3.1.3上料系統(tǒng)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》3??式中d——軸的直徑，mm；P——軸傳動(dòng)的功率。kW；N——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；C——由需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定的敘述根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P203表9.4選軸的材料為45鋼C=110

??≥??√??

(3-14)根據(jù)前面計(jì)算 P=0.5412kW，n=22r/min（2）設(shè)計(jì)計(jì)算；d≥24.67mm圓整后取80mm（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸的配合和使用的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度[14]。軸右端與帶傳動(dòng)的帶??1=37mm??1=40mm，為了保證軸端擋圈只壓在小皮帶輪上，且要與上料系統(tǒng)的機(jī)架配合，故該段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略長(zhǎng)一些，現(xiàn)取??2=20mm??2=30mm（4）求軸上的載荷

圖3-3上料機(jī)傳動(dòng)軸根據(jù)上述計(jì)算軸的受力作出軸的載荷簡(jiǎn)圖。圖3-4軸的載荷分析圖（5）校核軸的強(qiáng)度在進(jìn)行軸的校核時(shí)，一般只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸單向旋轉(zhuǎn)，應(yīng)力方式為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P25114.3a=0.645鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1的軸的強(qiáng)度校核公式：??2+（????2??????=√12

1）??2

(3-15)式中W=????3

??????=18.07Mpa由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得45鋼???????1=60MPa。因?yàn)??????<【???1】故設(shè)計(jì)的軸安全? 3.2二級(jí)傳送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 3.2.1雙子滾子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蘋果經(jīng)上料機(jī)構(gòu)按照一定距離規(guī)律排列后輸送至二級(jí)傳送機(jī)構(gòu)，二級(jí)機(jī)構(gòu)由帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸送鏈，輸送鏈驅(qū)動(dòng)雙錐棍子完成水果輸送。對(duì)于滾子設(shè)計(jì)要參照人手工分揀時(shí)人手與蘋果接觸結(jié)構(gòu)形式。手部抓取蘋果最重要的指標(biāo)之一就是雙指捏合穩(wěn)定性。據(jù)查的研究表明：手操作過(guò)程中的抓握穩(wěn)定性主要受物體重量，指尖與物體表面之間的相對(duì)曲率和摩擦力；食指拇指抓捏物體時(shí)兩個(gè)手指與物體接觸點(diǎn)之間的距離的影響。設(shè)計(jì)的雙錐滾子在滾動(dòng)過(guò)程中應(yīng)盡報(bào)整與蘋果的接觸在一個(gè)合適的范圍內(nèi)（接觸小，摩擦力過(guò)小，無(wú)法做到轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中是蘋果反轉(zhuǎn)運(yùn)輸；接觸過(guò)大，摩擦力就越大，可能對(duì)蘋果表皮總成損傷。手指關(guān)節(jié)的姿勢(shì)，肌肉力和握力根據(jù)物體的寬度具有顯著變化證明了當(dāng)人手舉起具有不同表面曲率的物體時(shí)，表面曲率對(duì)抓握力調(diào)節(jié)的影響可忽略不計(jì)，而它卻影響了防止摩擦打滑所需的最小抓握力。Goodwin[15]提出當(dāng)兩個(gè)指尖在握持物體時(shí)圍繞垂直于握持表面的軸線承受切線扭矩時(shí)，被握持物體的表面曲率會(huì)影響握力調(diào)節(jié)，而切向扭矩會(huì)強(qiáng)烈影響握持穩(wěn)定性所需的法向力。所抓物體表面材料的光滑性影響了提供足夠的防滑安全裕度所需的抓地力響應(yīng)，因此確保穩(wěn)定的抓地力，人類可以將兩個(gè)相加學(xué)到的物體動(dòng)力學(xué)內(nèi)部模型。當(dāng)用精確的抓握力抓握物體時(shí)，到達(dá)和舉升運(yùn)動(dòng)很大程度上是獨(dú)立的。證明了抓握穩(wěn)定性的控制要求抓握力和負(fù)載力之間的平衡要適合于接觸表面的特性。如果在指間和抓握表面之間的接觸的壓力中心與抓握表面的中心之間存在位置可變性，則兩個(gè)指尖的負(fù)載力調(diào)制將補(bǔ)償位置可變性，以確保穩(wěn)定的抓握。圖3-5根據(jù)模擬手部抓握蘋果動(dòng)作模擬設(shè)計(jì)雙錐滾子將蘋果近似為一個(gè)均質(zhì)的橢球體，經(jīng)過(guò)上料系統(tǒng)完成規(guī)律間隔排列之后應(yīng)平穩(wěn)地支撐在兩個(gè)相鄰的圓錐滾子上，鏈條驅(qū)動(dòng)雙錐滾子旋轉(zhuǎn)，從而使蘋果在雙錐滾子上有規(guī)律間隔規(guī)律傳輸。圖3-6蘋果與滾子的接觸狀態(tài)圖相鄰雙錐滾子間距S=135mm雙錐滾子承載部分直徑r1=50mm? 3.2.2雙子滾子輸送量計(jì)算雙錐滾子在單位時(shí)間內(nèi)輸送的蘋果數(shù)量。??=60???? (3-16)公式中：N輸送量，件/小時(shí)q輸送單位長(zhǎng)度內(nèi)的件數(shù)，件/米v輸送速度，m/min代入數(shù)據(jù)得：N=60*6*30=10800件/小時(shí)? 3.2.3輸送鏈的輸送速度因?yàn)殡p錐滾子由傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而輸送鏈根據(jù)設(shè)計(jì)要求取值。輸送速度是決定說(shuō)過(guò)機(jī)器人分選速度的主要依據(jù)。所輸送物品性質(zhì)，裝卸方法，造成的負(fù)載，分級(jí)分揀需要完成的動(dòng)作等都影響輸送速度。取輸送鏈速為：v=0.5m/s? 3.2.4輸送鏈鏈條設(shè)計(jì)計(jì)算輸送鏈張力根據(jù)公式3-1代入數(shù)據(jù)得F=（0.82*0.2+2*0.5）*3.5+1.1*0.8*0.2*3.5+2=6.69kN鏈條的計(jì)算載荷根據(jù)公式3-2式子和根據(jù)公式3-3代入數(shù)據(jù)得????=11.68kN選擇鏈條計(jì)算輸送鏈所需功率，因?yàn)椴捎盟绞捷斔玩??=1.1?????6000P=1.16.6910000.5?6000=0.6kW

(3-17)表3-4輸送鏈參數(shù)鏈號(hào)節(jié)距p排距滾子外經(jīng)d1內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1銷軸直徑d2內(nèi)鏈板高度h2極限拉伸載荷????12A19.0522.7811.9112.575.9618.1031.3P17712A。驅(qū)動(dòng)滾子所需鏈條根據(jù)實(shí)際需要選用????=176a=3240mm。由V=0.5m/s和12A鏈號(hào)，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖9.16可知采用滴油潤(rùn)滑。圖3-7雙錐滾子輸送鏈輪因?yàn)閭魉玩溨或?qū)動(dòng)雙錐滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，不起承載作用。鏈條載荷=11.68作用到雙錐棍子轉(zhuǎn)軸上。? 3.3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)? 3.3.1帶的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)功率3-7P815.7選工況系數(shù)帶入數(shù)據(jù)得=1.1*0.6=3kW選取帶型根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材P71表5.2選用C型帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表5.8 選小帶輪直徑為????1=200mm傳動(dòng)比i=1.2故大帶輪直徑????2=240mm計(jì)算帶輪轉(zhuǎn)速根據(jù)工況需要，上料系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)傳動(dòng)帶帶速相同即V=0.5m/s根據(jù)公式3-8帶入數(shù)據(jù)得??1=220r/minV帶長(zhǎng)度和中心距根據(jù)公式3-9初步確定中心距??0=800根據(jù)根據(jù)公式3-10代入數(shù)據(jù)得????=296mm由機(jī)械設(shè)計(jì)表5.2選V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度為????=1100mma根據(jù)公式代入數(shù)據(jù)得a=614mm 根據(jù)實(shí)際情況選用a=277mm計(jì)算小輪包角帶入數(shù)據(jù)得??=12.6°V帶根數(shù)

=160°?????2?????1?10.3 (3-18)??5.4V帶所能傳遞的功率為z=1計(jì)算初拉力由機(jī)械設(shè)計(jì)表5.5差得m=0.8kg/m根據(jù)公式3-12代入數(shù)據(jù)得??0=110N計(jì)算作用在軸上的壓力根據(jù)公式3-13代入數(shù)據(jù)得????=220N? 3.3.2計(jì)算所需功率??總=+(19)其中????1V帶驅(qū)動(dòng)上料機(jī)構(gòu)正常工作所需要的功率????2V帶驅(qū)動(dòng)滾子運(yùn)輸所需要的功率代入數(shù)據(jù)得??總=0.5412+0.66=6.2012kW由于傳送帶和鏈條之間都有效率損失η，電動(dòng)機(jī)所需功率??總??=??總0.99；V98帶入數(shù)據(jù)得

(20)P=

=2.5kW? 3.3.3總傳動(dòng)比計(jì)算

0.99?0.97?0.99??總

=??????滾子

(21)式中????為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，??滾子為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速代入數(shù)據(jù)得

? 3.3.4電機(jī)的選型

??減速器

??總=??傳動(dòng)帶

=30=251.2由以上數(shù)據(jù)，選擇三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)YE2100L1-42.2KW選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min，額定轉(zhuǎn)速1440r/min選用轉(zhuǎn)速比包括25的二級(jí)減速器。BWD1.2-23.4分級(jí)執(zhí)行分揀系統(tǒng)蘋果分級(jí)系統(tǒng)是靠氣泵閥門開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[16]。圖3-8氣動(dòng)式水果卸料裝置工作過(guò)程：氣體噴嘴正對(duì)分級(jí)卸料通道，當(dāng)由富集等級(jí)參數(shù)的水果經(jīng)過(guò)該等級(jí)對(duì)應(yīng)的氣體噴嘴時(shí)，pc控制PLC的形成脈沖信號(hào)控制氣體噴嘴的閥門開關(guān)，使氣體噴嘴瞬間噴氣，推動(dòng)蘋果進(jìn)入對(duì)應(yīng)的等級(jí)區(qū)域。考慮到距離過(guò)近，各等級(jí)分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣體噴嘴產(chǎn)生的氣流可能會(huì)互相干1178mm；838mm；第四級(jí)為達(dá)不到銷售等級(jí)的廢果。3.5本章小結(jié)本章主要對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。著重介紹對(duì)非標(biāo)零件雙錐滾子的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于人手抓握蘋果動(dòng)作，分析手在抓握體積大小不同的蘋果時(shí)的變化情況，模擬出需要完成相同動(dòng)作的雙錐滾子。整體結(jié)構(gòu)分為兩級(jí)，按照以前學(xué)習(xí)過(guò)程中設(shè)計(jì)方法步驟然逐步的設(shè)計(jì)計(jì)算每部分結(jié)構(gòu)中的零件。從設(shè)計(jì)、選型到強(qiáng)度驗(yàn)算，確定各結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，完成水果分級(jí)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。第四章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：傳感器—PC信息處理—PLC—電磁開關(guān)4.1控制系統(tǒng)PLCPLCCPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出模塊、電源模塊、I/O擴(kuò)展接口、外設(shè)I/O接口和編程器等部分組成。PLCCPUPLCPLC的工作方式為周期性循環(huán)掃描工作。具體執(zhí)行過(guò)程為CPU對(duì)用戶寫入或PC傳輸?shù)某绦蜃髦芷谘h(huán)掃描，CPU會(huì)從第一條指令開始，按照先后順序的逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，完成程序后又返回第一條指令，重新開始新的一輪掃描。在每次掃描過(guò)程中，PLC還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采集和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作，進(jìn)行周而復(fù)始的周期循環(huán)工作。4.1.1PLC的特點(diǎn)（1）控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一是輸入/輸出功能模塊齊全，能具體根據(jù)不同的輸入信號(hào)(如直流或交流、開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等)，都有工業(yè)器件(如按鈕、開關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動(dòng)器或控制閥等)和相應(yīng)的模板直接連接，并通過(guò)總線與CPU主板連接進(jìn)行處理。（2）抗外界干擾能力強(qiáng)，有很高的的可靠性。FPLC30萬(wàn)小時(shí)，這是一般微機(jī)控制無(wú)法做到的，PLC集成度高，再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能，提高了系統(tǒng)的可靠性（3）編程簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便PLCPLC時(shí)間內(nèi)排除故障，維護(hù)十分方便。4.1.2PLC的選擇PLCPLCCPM1A（歐姆龍公司產(chǎn)品、（三菱公司產(chǎn)品、S7-200系列產(chǎn)品。PLCPLC的型號(hào)（同一功能下的低價(jià)格、輸出方式（根據(jù)負(fù)載PLC、I/O模塊、電源模塊（PLCPLC控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用失真小的電源或隔離變壓器。使用直流電源時(shí)，應(yīng)綜合考慮全波橋式整流電源、特殊功能模塊、通信組網(wǎng)能力等方面。PLC4.1.3梯形圖的設(shè)計(jì)PLC梯形圖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1.對(duì)需要實(shí)行的控制目的進(jìn)行分析，熟悉被控制設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械設(shè)備動(dòng)作。2.PLCPLC要實(shí)現(xiàn)的功能確定它們?cè)谔菪螆D中的輸入輸出位置。PLC（1）有關(guān)參數(shù)確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)）PLC型號(hào)的重要依據(jù)。要根據(jù)實(shí)際情況流出適當(dāng)余量（I/O10％～1525％左右留出余量）（2）系統(tǒng)軟硬件選擇。擴(kuò)展方式選擇（Profibus-DPI/O等。PLC的聯(lián)網(wǎng)（PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、PLC相互間聯(lián)網(wǎng)）（3）輸出點(diǎn)類型的選用。PLC（有觸點(diǎn)，晶體管輸出和晶閘管輸出（無(wú)觸點(diǎn)PLCPLC優(yōu)先使用對(duì)于不頻繁通電的負(fù)載控制；而對(duì)于頻繁通電的負(fù)載，為了確保其可靠性應(yīng)采用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)輸出，選用晶體管或晶閘管輸出。4.2傳感器原理根據(jù)蘋果分級(jí)的體積、重量表皮顏色、含糖量多個(gè)維度的分級(jí)要求，采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)蘋果外部品質(zhì)，對(duì)圖像背景分割、蘋果尺寸檢測(cè)、顏色和缺陷進(jìn)行特征參數(shù)提取和處理[17]；使用近紅外傳感器將蘋果含糖量與果實(shí)反射光譜建立數(shù)學(xué)練習(xí)。使用近紅外傳感器將蘋果含糖量與果實(shí)反射光譜建立數(shù)學(xué)聯(lián)系。最后將所研究的檢測(cè)方法運(yùn)用在本文所研究的蘋果分級(jí)設(shè)備上[18]。三個(gè)維度參數(shù)數(shù)據(jù)采集后傳送PCPLC，PLC型號(hào)的CCD面陣工業(yè)相機(jī)4.3控制系統(tǒng)流程

圖4-1MV-EM120M/C面陣相機(jī)具體分級(jí)控制流程如圖所示具體分級(jí)流程敘述如下[20]：

圖4-2控制流程圖首先檢查控制系統(tǒng)連線是否正常連接，相機(jī)是否與PC機(jī)連接，串口PLCPCPLC。PLC780ｍｍ為第一個(gè)分級(jí)氣體噴嘴，數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)經(jīng)處理器判斷為第一級(jí)時(shí)，PLC控制第一級(jí)1.6s0.2s，將等級(jí)信息為第一級(jí)的蘋果卸料2040mmPC判斷為第二級(jí)時(shí)，PLC4.1s0.2s，將等級(jí)信息2960mm處為第三級(jí)氣體噴嘴，數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)經(jīng)處理器判斷為第一級(jí)時(shí)，PLC控制第三季氣體噴嘴電磁閥門延時(shí)5.9s通電，通電時(shí)間0.2s，將等級(jí)信息為第三級(jí)的蘋果卸料到第三級(jí)區(qū)域。而不屬于第一二三的蘋果則經(jīng)雙錐滾子一直輸送到末端區(qū)域，成為四級(jí)蘋果。綜上三級(jí)蘋果和不為前三級(jí)的第四級(jí)果實(shí)完成任務(wù)的四級(jí)分揀要求。4.4PLC梯形圖和端子分配圖圖4-3PLC端子分配圖圖4-4控制系統(tǒng)PLC梯形圖4.5本章小結(jié)PLC的PLCPLC的精確控制。最后所完成的控制系統(tǒng)能夠完成對(duì)于蘋果的四級(jí)分級(jí)。再根據(jù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)完成梯形圖。第五章經(jīng)濟(jì)性分析5.1經(jīng)濟(jì)實(shí)用性分析本文所設(shè)計(jì)的水果分級(jí)機(jī)器人主要實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代化的生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于降低人工成本、解放勞動(dòng)力、增加企業(yè)和果農(nóng)收入，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備研發(fā)到設(shè)備投入生產(chǎn)，從機(jī)械設(shè)備廠商到果農(nóng)減少成本，從果商到消費(fèi)者的多贏局面。同時(shí)提高水果分級(jí)精度，利于制定產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，適用范圍廣。雖然我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備相較于發(fā)達(dá)國(guó)家基本沒(méi)有差距，但普及率，使用范圍差距較大。尤其是瓜果產(chǎn)能一大部分集中在個(gè)體種植戶手中。規(guī)?；潭容^低，小農(nóng)導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)處于改革階段，瓜果生產(chǎn)趨向承包，集體化發(fā)展，機(jī)械生產(chǎn)有很大使用前景。5.2經(jīng)濟(jì)成本分析本文設(shè)計(jì)的水果機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大部分零部件都可購(gòu)買，以下為價(jià)格表。表5-1相關(guān)零部件價(jià)格零部件型號(hào)價(jià)格（元）生產(chǎn)廠商電動(dòng)機(jī)YE2100L1-42.2KW740甬航五金減速器BWD1.2-2360浙江邊科機(jī)械制造有限公司工業(yè)相機(jī)MV-EM120M/C1500陜西維視智造有限公司氣泵S3-580W528易路安PLCFX2N-4AD-TC379三菱50005年，相較于人工勞作大大節(jié)省成本。5.3本章小結(jié)本章總結(jié)分析水果分級(jí)機(jī)器人目前在國(guó)內(nèi)的使用前景，以及受生產(chǎn)方式影響導(dǎo)致規(guī)?；淖詣?dòng)化生產(chǎn)規(guī)模過(guò)小的情況。并根據(jù)設(shè)局需要的零部件和非標(biāo)件估算生產(chǎn)成本。為后續(xù)工作做好基礎(chǔ)。第六章結(jié)論與展望6.1結(jié)論我國(guó)作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，隨著人民生活條件的提高，對(duì)于瓜果的農(nóng)產(chǎn)品的需求也越來(lái)越大。我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)作物從生產(chǎn)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)流程還大量依靠人工勞作。雖然我國(guó)在大米、小麥、玉米、大豆等農(nóng)產(chǎn)品方面已經(jīng)有比較多的機(jī)械化、自動(dòng)化研究成果，也有很大的使用占比。但我國(guó)在瓜果經(jīng)濟(jì)作物等有較高市場(chǎng)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的農(nóng)作物分揀工作還是采用人工分揀。不僅效率低、強(qiáng)度大、占用大量勞動(dòng)力，而且由于人分揀時(shí)受主觀因素影響，造成分級(jí)時(shí)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也降低了蘋果的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此本文設(shè)計(jì)的，對(duì)于蘋果實(shí)現(xiàn)無(wú)損分級(jí)的蘋果分級(jí)機(jī)器人，具有十分突出的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行以下工作：⑴根據(jù)蘋果分級(jí)需要完成的分級(jí)要求，分別按照機(jī)械部分和電器控制部分?jǐn)M定總體設(shè)計(jì)方案。仔細(xì)分析蘋果分級(jí)所需要的技術(shù)動(dòng)作、分級(jí)邏輯；將分級(jí)按照上料和輸送分級(jí)一體化２個(gè)系統(tǒng)完成。確定總的設(shè)計(jì)方案。⑵根據(jù)總的設(shè)計(jì)方案，對(duì)每個(gè)方案內(nèi)的各個(gè)零件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。上料系統(tǒng)由傳送帶傳送動(dòng)力帶動(dòng)輸送鏈運(yùn)動(dòng)，從而輸送蘋果；V帶的選擇、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、鏈條鏈輪的選型設(shè)計(jì)；為了更好的是蘋果呈有規(guī)律的間隔排列，整個(gè)輸送部分采用由寬到窄的設(shè)計(jì)。而輸送分揀系統(tǒng)采用傳動(dòng)帶傳遞動(dòng)力，傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳送給輸送鏈，輸送鏈帶動(dòng)雙錐滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成蘋果的輸送。為了更好的運(yùn)輸蘋果，減少蘋果損失，對(duì)雙錐滾子進(jìn)行配適于蘋果的設(shè)計(jì)。分級(jí)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初也考慮了其他方案，例如采用撥片推動(dòng)蘋果卸料，一個(gè)蘋果對(duì)于一個(gè)托盤來(lái)進(jìn)行分級(jí)等方案，但這些方案都有各自缺陷（撥片在快速推動(dòng)蘋果時(shí)，可能時(shí)蘋果表皮受損；如果速度較慢的推動(dòng)，分級(jí)效率就會(huì)底下。而用托盤分級(jí)的話無(wú)法完成單位時(shí)間按內(nèi)的分級(jí)要求，對(duì)比之下采用氣動(dòng)分級(jí)最適合本次設(shè)計(jì)要求。⑶完成控制部分設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)，由于要對(duì)重量，體積，表皮顏色，含糖量４個(gè)維度分成４級(jí)，所以要用到機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，近紅外攝像機(jī)，灰度攝像機(jī)，對(duì)蘋果的維度參數(shù)進(jìn)行技術(shù)提取，然后將數(shù)據(jù)處理計(jì)算出所屬等級(jí)，將數(shù)據(jù)串口通信傳輸至PLC，由PLC控制電磁閥關(guān)閉、控制氣路通斷，氣流吹動(dòng)蘋果。⑷將各系統(tǒng)完成后，驗(yàn)證系統(tǒng)可行性，對(duì)有問(wèn)題的部分進(jìn)行優(yōu)化。6.２展望我國(guó)的瓜果分級(jí)機(jī)械與歐美國(guó)家相比還有一定差距，國(guó)內(nèi)分級(jí)設(shè)備主要依賴進(jìn)口，且國(guó)內(nèi)沒(méi)有較大的水果收購(gòu)批發(fā)供應(yīng)商，不能做到在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源整合，規(guī)劃發(fā)展方向，在果實(shí)分揀行業(yè)基本沒(méi)有什么資金投入。主要是我國(guó)之前的發(fā)展進(jìn)程還未走到全農(nóng)業(yè)的高度機(jī)械化，但今非昔比，我國(guó)成為世界上工業(yè)門類最強(qiáng)，工業(yè)體量最大的國(guó)家，已經(jīng)完成了低端產(chǎn)業(yè)積累，正在向高端產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化就是重要方向之一。所以以后我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備方面肯定會(huì)有相當(dāng)?shù)馁Y源（資金、人才）投入。形成良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)的分級(jí)設(shè)備主要采用機(jī)械分級(jí)法，該方法只能分級(jí)一些果皮較為緊實(shí)的瓜果，干果。且分級(jí)維度主要根據(jù)體積，質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。鮮果在使用機(jī)械分級(jí)時(shí)比較容易損傷。雖然國(guó)內(nèi)對(duì)果品自動(dòng)分級(jí)的