目录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1课题研究意义 1
2国内外研究概况 1
2.1 国内研究概括 1
2.2国外研究概括 3
3 本文研究内容 4
第二章 淀粉硅胶复合材料的制备 4
1 淀粉硅胶复合材料的选取 4
2工艺方法及实验设备 4
第三章 淀粉硅胶复合材料的性能分析 6
1 拉伸性能分析 6
1.1 淀粉硅胶复合材料断裂拉伸强度试验 7
1.2淀粉硅胶复合材料扯裂伸长率试验 8
1.3淀粉种类对于力学性能的影响 9
1.4淀粉含量对于力学性能的影响 9
2 回弹性能分析 10
3 硬度分析 10
4 结论 11
第四章 苹果受力分析 12
1苹果试样 12
2 实验设备 13
3 实验过程 14
4 实验结果 14
5 实验结论 15
第五章 软体机械手指模型设计及仿真分析 15
1软体机械手指模型的建立 15
2 软体机械手指的仿真 18
3 软体机械手指的仿真分析结果 20
4 软体机械手指模态分析 21
第六章 结论与展望 23
第七章 环境与经济性分析 24
参考文献 25
致 谢 28
苹果采摘软体机械手指设计及其材料性能优化研究
摘要
为探讨利用淀粉制备软体机械手指材料，以淀粉、硅胶、固化剂为主要材料，采用正交实验法研究了淀粉种类、胶淀比、固化剂含量对生物质材料力学性能及物理性能的影响，结果表明，选用硅胶20ml、80目木薯淀粉5ml、固化剂1ml时，所制备材料的综合力学性能达到最佳，其拉伸强度为2.2327MPa,扯裂伸长率为233.34%，硬度为27.31HA，回弹性为53.31%。对苹果进行压缩实验表明，应力应小于0.125MPa才能有效避免破坏苹果。使用有限元分析软件ANSY *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072* 
S建立与苹果表面直接接触的软体机械手指有限元模型，并模拟分析软体末端接触器以不同抓取力抓取苹果的过程，得到 Von Mises 应力云图，应力云图表明; 对手指模型分别施加0.03MPa和0.04MPa的载荷时，在施力位置受力变形最大，最大变形量为0.0057m。从而提升机械人员的苹果采摘效率。
引言
国内关于农业机械设备的主要研究始于20世纪90年代中期。与发达国家相比，虽然发展得比较慢，但是发展得很快。另外，国家在相关方面的研究和开发也投入很多。包括中国农业大学、东北农业大学、大学等相关领域的高校在内，很多机构和研究机构都在进行农业机械设备、机器人、智能农业机械的研究，取得了很多成果。国内的农业采摘机器人基本处于试验阶段，在实际的农业生产中还有很多重要的技术问题需要解决。但是，在我国现代农业的发展有着广阔的前景，因此，对采摘机器人的开发研究是非常重要的[3]。
新型软体手的出现为解决刚性水果蔬菜采摘的相关问题提供了新的想法，如僵化、灵活性差、自由度有限、不能很好的适应复杂的环境等问题。在大气压力和电缆的驱动下，德国 Festo 和北京航空航天大学的研究成员共同开发了象鼻+章鱼触手[4]和气动肌肉[56]等。北京航空航天大学研究小组开发的软体手，可以根据被抓物体的大小和形状来调整其有效的长度[7]。浙江大学金波教授和其他人已经研发了欠驱动机械手等。中国农业大学刘长林等人研究设计了一种用于茄子采摘的机器人的末端机械装置，其主要由握持机构、切断机构和传递机构构成。浙大的梁喜凤等进行了练习，通过优化番茄采摘机器人并进行仿真实验，改善了番茄采摘机械手的动力学特性，得到了良好的效果。张铁中等开发了一种四个自由度关节型的用于采摘茄子的机器人，采摘牢靠，成功率近90%。
东北林业大学的陆怀民研究开发了用于采摘树木的球形果实的采摘机[8]，主要由5自由度的水果采摘机、步行系统、油压驱动系统和单片机微型计算机控制系统组成。悬停时，机器人会在离母树4m左右的距离停下，控制旋翼机的旋转马达瞄准母树。接着，单片机控制系统控制旋臂器的大臂和小臂，同时灵活地上升到特定高度，旋臂器打开并摆动，配合分支。大臂和小臂同时进行移动 ,末端采摘执行器沿着树枝生长方向移动,用指端将果树枝夹住 ,大小臂将采集爪带回原位 ,沿着原始路径梳理分支并完成采摘。
浙江大学提出了基于颜色信息的用于识别树木果实的方法并对西红柿采摘机械装置的机构进行了分析优化。上交的曹其新等人运用了彩色图像处理技术和神经网络等相关理论，开发了采摘草莓的机器人[9]。江苏大学的陈树人和尹建军等研究人员还提出了一种基于颜色直方图计算法的西红柿采摘机器人视觉方面的系统。赵杰文等研究了基于HISS颜色特征的田间成熟西红柿识别技术[10]。
2.2 国外研究概括
材料研究一直是国内外研究热点。美国哈佛大学 Whiteside 研究小组以弹性有机硅胶作为材料,使用3D 打印技术，以气动网络为执行器来设计和制造软体手[1113]。它具有低压抵抗、大变形[14]、灵活的动作，能够与环境互相融合等特点；Ge等[15]提出了一种新的 4D 打印方法，该技术可使软体手具有可控的形状；东芝公司设计的 Toshiba 灵巧手[16]，能够非常灵活的实现抓握、把物块进行移动等动作[17]；Galloway等[18]设计了海底生物取样软件的结构，该软件的结构基于两个多腔体和纤维增强，可以灵活地对海底各种形状的生物进行取样。使用智能材料,可以将物理刺激直接转化为位移,如介电弹性（dielectric elastomer）[1920]、导电聚合物（electroactive polymer，EAP） [2122]、形状记忆合金（ shape memoryalloy，SMA）[23]、形状记忆聚合物（ shape memorypolymer，SMP）[24]等在软体机器人上的应用，具有广阔的发展前景。

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/jdgc/610002.html