爬树机器人设计说明书

板栗摘取机器人爬树部分设计说明书小组序号：第一小组小组成员：侯天宇（组长）、梁峰、朱贺嘉、黄天明、薛兴雨指导老师：郭明飞、李元彪产品开发背景与意义板栗是由栗树结成的坚果，在坚果的边缘有很多刺，给板栗的采摘带来很不便之处，如图1所示。目前，主要通过人工用特殊工具进行采摘，具有生产率低等不足之处。因此，很有必要研制一种新型板栗采摘机器人，代替人类完成板栗的采摘，提高采摘生产率。板栗采摘机器人由板栗采摘及收集装置、采摘机械臂、爬树底座组成。本小组负责爬树底座部分的设计及制作。设计方案及工作原理爬树底座主体由两部分组成：抓树手爪及提升装置。抓树手爪可以抱住树干，抓树手爪的开合由一根两头有相反旋向的螺杆带动。当螺杆正传时手爪闭合，螺杆反转时手爪张开。提升装置即上下两个手爪之间的连接部分，提升装置主要由两根滚珠丝杠组成。上下手爪分别套在滚珠丝杠的两端，可以通过滚珠丝杠的正反转实现上下手爪的伸缩运动。设计方案计算抓树手爪的抱合力是计算的重点，如果抱合力不够大，就无法附在树干上并向上运动。设树皮与钢铁的摩擦系数为f=0.6,机器的载重为50kg。择所需的爪子对树皮4f40.6的摩擦力Ff=509.8=490N。树干对爪的压迫力FN=口90=408.33N，K为动载荷系数，可取2。每个爪子受到树干的力为F=时3Fn=勺3408.33=707.25N。由于图中直线导轨不承受水平力，当两个手爪抱住树的时候，螺杆承受的拉力即为F。螺杆与螺母的材料选钢-青铜，许用压力p=18MPa，摩擦系数f=0.08，牙型为梯形螺纹。为了保证传动螺纹的磨损条件，螺杆必须满足的条件218取螺杆参数d2=16,p=2，2螺纹的升角=arctan3.14162.28螺纹的当量摩擦角v=arctan=arcta0.081=4.74*.cos戸丿lcos15。丿由于:：:；，螺纹可以自锁当两手爪啮合时，假设手爪的行进速度为2mms-1。则螺杆转速nd电机的功率P=2Fv=2.83W=28.3Kgcm选购的电机型号及参数如下型号：GW4468电压：DC24V空载转速：50r/min负载转速：45r/min额定电流：1.5A重量：0.6kg输出扭矩：80kg.cm应用前景本方案的爬树装置不但可以用于采摘板栗，还可以用于裁剪枝叶，高空摄像等方面的作业。以采摘机器人为代表的农用机器人的广泛使用，将引发一场史无前例的农业革命，并为21世纪世界农业的发展开辟一条崭新的道路。参考资料陈秀宁，施高义机械设计课程设计浙江：浙江大学出版社.2010濮良贵，纪名刚.机械设计.8版.北京：高等教育出版社.2006孙恒，陈作模.机械原理.6版.北京：高等教育出版社.2006王旭，王积森.机械设计课程设计.2版：机械工业出版社.2008