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1、本科论文目录摘 要1引 言31自走式除草机器人介绍41.1 课题研究的目的及意义41.1.1课题研究的目的41.1.2 课题研究的意义41.2自走式除草机器人国内外的现状41.2.1国内的研究现状41.2.2国外研究现状51.3 课题设计思路51.4 课题设计结构52自走式除草机器人的总体设计方案62.1自走式除草机器人的组成及各部分关系概述62.2 自走式除草机器人驱动方案的确认62.2.1 电动机驱动62.2.2 液压驱动72.2.3 气压驱动72.2.4 驱动方案的确认82.3 总体方案拟定83 自走式除草机器人整体结构的设计103.1机器人行走驱动方案的选择103.2驱动电机的选择10
2、3.3机器人底盘的设计133.4 机器人车轮的设计143.5除草刀片的设计153.6 辅助轮阶梯轴的有限元分析163.6.1 阶梯轴零件的三维建模163.6.2 确定材料163.6.3 添加夹具173.6.4 施加载荷183.6.5 生成网格183.6.6 运算求解193.6.7 分析结果输出203.7 除草机械臂传动装置计算223.7.1 除草机械臂机构传动轴的校核计算223.7.2 除草机械臂机构传动齿轮的校核计算234自走式除草机器人三维造型的设计274.1 Solidworks软件简介274.2 零件建模274.2.1阶梯轴三维建模的形成274.2.2 底盘的三维建模形成274.2.3
3、其他零件的三维模型造型284.3零件装配294.4三维向二维的转换30结 论32致 谢33参考文献34本科论文摘 要由于农业生产的快速发展，农业生产技术同时也急需发展，各种仅仅依靠人工的生产早已不能满足需求。对于自走式除草机器人的研究，其中机器人机械臂的运动学分析和机器人机械臂的设计是更加关键的技术。由于机器人的出现，除草方法不断改进，效率显著提升。随着我国对农业机器人的重视程度地提高，我国农业除草机器人的研究一定会取得重大突破，会使我国农业产能大大提高。本文设计的自走式除草机器人，总体由机器人行走机构、电源模块、切割杂草的机械手臂、视觉模块、无线功能模块等组成。该自走式除草机器人利用它的视觉
4、处理模块自动移动到整体自动识别杂草处，有目的在进行除草作业的同时，还可以利用其无线功能模块实现遥控除草作业，我的起草机构可以进行作业适应不同的操作情况。该自走式除草机器人在正常工作状态下尺寸：600 mm240 mm240 mm，行走速度：4 km/h，最长往返距离：100 m，最大单次活动面积：2000 。本文可以先确认一个机器人方案，完成核心部件的设计和计算，然后利用三维SOLIDWORKS完成自走式除草机机器人的三维模型，并导出二维工程图。关键词：自走式除草机器人，行走机构，视觉模块，运动仿真，三维建模 AbstractDue to the rapid development of ag
5、ricultural production, agricultural production technology is also in urgent need of development, all kinds of production only rely on human can not meet the demand. The research of weeding robots, among which the kinematics analysis of robotic robot arms and the design of robotic arms are the key te
6、chnologies, and the continuous improvement of weeding methods has greatly improved the efficiency. It is believed that as China attaches great importance to agricultural robots, China will achieve a major breakthrough in the field of agricultural weeding robot research. Chinas agricultural productio
7、n capacity has greatly improved.The self-propelled weeding robot designed in this paper includes robot walking mechanism, weed cutting robot arm, wireless function module, power module, vision module and so on. This automatic weeding robot uses its vision processing module to automatically move to t
8、he whole body to automatically identify weeds. While weeding, it can also use its wireless function module to realize remote control weeding. My drafting organization can work to adapt to different operating conditions. The size of the self-propelled weeding robot is 600 mm240 mm240 mm under normal
9、working conditions, the walking speed is 4 km / h, the longest round-trip distance is 100 m, and the maximum single activity area is 2000 . In this article, we can confirm a robot scheme, complete the design and calculation of the core components, then use 3D SolidWorks to complete the three-dimensi
10、onal model of the self-propelled lawn mower robot, and derive the two-dimensional flow chart.Keywords: self-propelled weeding robot, walking mechanism, vision module, motion simulation, 3D modeling引 言在我国工业科技不断发展的过程中，工业科技对农业科技的发展同时也产生了巨大的影响，而农业机器人作为公共农业发展的共同产物而受到重视，2019年我国粮食总产量达到66384吨，同时由于我国人口基数大，中国
11、的粮食消耗量也相当大。而在农业生产活动中，杂草不仅是不可避免的，也是影响粮食产量的主要问题之一，杂草可以说是谷物的天敌。首先，杂草具有很强的生命力，在田地里争夺作物和多种生长所需的养分，降低农业生产效率。其次，杂草会产生多种病虫害，影响农作物的生长。我国受杂草灾害困扰的农地约为4300万公顷，每年减少我国粮食产量100亿千克。到现在为止中国主要除草方式主要是人工除草和化学除草两种。人工除草主要通过使用简单的农具或直接使用人力拔草，效率极低，工作量大，大大消耗了农业生产中的劳动力，而化学除草是通过化学药物改变土质除草，农民在除草过程中大量的喷射方式除草。节约时间容易，但容易造成环境污染和化学渣滓
12、，危害人们的身体健康。另外，由于面积大的除草对杂草没有目标性，除草效率不高，需要反复进行。近几年来，中国第一产业劳动力大幅下降。中国的人口基数虽大，但劳动力更多地分布在其他产业，中国人口老龄化问题使得农业生产成本不断提高，研究自走式除草器人具有重要意义。农业机械化、智能化也是国家农业发展的必然趋势。特别是在2013年中央下发的文件中，现代化农业科技的发展乃是中国新农村建设中不可缺少的重要部分，提出了对农业的新概念。而农业最重要的是利用现代先进的技术条件对自然进行减少，环境污染的破坏，其中除草机器人的研究不仅大大降低了劳动的成本，而且对环境污染和人类健康的危害云的影响也会避免。另外农业机械化的水
13、平也会从不同层次上代表一个国家的农业水平，农业机械化水平越高，农业生产效率就会越高。因此，农业机器人的研究不仅是对国利民的研究，而且非常同时也是对广阔市场的研究。1自走式除草机器人介绍1.1 课题研究的目的及意义1.1.1课题研究的目的当今时代，农业生产随之快速发展，农业生产技术也急需提高需求，各种人工生产所获得的收益和成就早已不能满足，在对除草机器人的研究中，机器人的运动学分析，机械结构设计和图像认识是关键技术。不断改进除草方法，除草效率显著提高，中国农业生产才能力大大提高。1.1.2 课题研究的意义 通过使用自走式除草机器人这种方式，除草农田的工作主要由机器人完成，高效，自动作业减少人们的
14、麻烦。并且选择土地，正确使用除草剂，避免损伤农作物。与传统的喷雾剂试药方法相比，大幅减少除草剂的容量，保护环境。农业机器人的发展，特别是除草机器人的发展，是从我国农业的高效产业化向更多的领域发展。展望未来的经济效果是不可估量的，农田的除草作业可以以自动机器为主，节约时间，自觉地减少人们过重的劳动。使用精准高效的除草剂可避免农作物受损。与旧的喷射方式相比，大大减少了除草剂等化学药品的使用，对环境也有积极的影响，从各个方面来看，我们拥有巨大的力量和发展空间，实现了农业现代化时代发展的目标，并使除草机器人更加科学。同时通过本课题，综合利用学生在毕业设计过程中所学的基础课程和专业课程，整合知识和技能会
15、使我们的能力具现化。1.2自走式除草机器人国内外的现状1.2.1国内的研究现状东北林业大学开发出了采果球机器人。解决了产能低、时间长、危险度高、对树木资源造成巨大危害的问题，中国农业大学研究了蔬菜自主嫁接机器人，完善了机器人蔬菜苗木的准确作业、迅速地捕捉和优质的嫁接对象，解决了蔬菜苗的柔软、脆弱、改善了生产不平衡等问题，机器人使用独特的嫁接方法，自行折叠，最高时速600株/小时，合格率95%以上，目前农业机器人研究的重点主要涉及几个方面。主要分为，机器人的自动导航、有效目标的选择和定位、作业机械结构的设计，电子的重点主要集中在图像信息的获取、作业计划和自主控制等方面，也可以笼统的称之为行走串联机器人，例如野外培养、野外信息采集机器人等；后者的研究主要集中在实际操作模式区别和具体操作结构的设计与控制等，或是机械臂串联机器人，如果蔬摘取、成熟度检测、植物嫁接机器人等，它们互相配合，互相交融。根据农业活动的不同，他们有自己的侧重点。1.2.2国外研究现状伊利诺大学农业与生物工程系对机器感应视觉系统对某些植物的普遍特征的采集和计算中的应用进行了深入研究，该装置为3.7m和0.43m范围内各种各样的植物、石头、土壤等，且在0.24秒内喷洒，因此
