摘要
传统人工修剪作业高度依赖操作者经验，易引发质量波动与标准化缺失等痛点。例如，枝条疏密调控失当可能造成冠层透光率失衡，抑制叶片光合效能与果实糖分合成；修剪强度超标则易破坏植株生理平衡，降低抗寒抗旱能力并诱发病虫害。加之藤蔓复杂的空间缠绕特性，人工在高处或密集区常存在视觉盲区与操作死角，导致修剪均匀性难以保障。针对该现状，葡萄藤智能修剪装备的开发成为农业智能装备领域的重点突破方向。通过深度融合计算机视觉、高精度运动控制及多模态传感技术，机械系统可实时解析藤蔓三维构型，基于最优决策模型生成自适应切割轨迹，实现±1mm级定位精度的自动化修剪，综合效率较传统模式提升3-5倍。
本研究采用"理论分析-数字化设计-性能验证"的技术路径：首先通过文献计量与专利分析明晰领域技术演进规律，确立仿生切割与柔性避障为核心创新方向；继而运用SOLIDWORKS参数化建模平台构建机械本体数字样机，结合有限元仿真对关键承载部件进行拓扑优化；最终形成的设计方案在功能性、可靠性、可制造性等维度达成系统化平衡，特别在模块化快换刀具、冗余自由度臂架等环节实现结构性创新，既借鉴了欧洲园艺机器人模块库技术理念，又融合了本土果园地形适应性需求，为国产农用机械臂的工程化开发提供了可复用的技术范式。
关键词：葡萄藤；修剪；机械臂；丝杆；直线导轨；
目录
葡萄藤修剪机械臂及控制系统设计 1
摘要 1
Design of grapevine pruning robot arm and control system 2
Abstract 2
目录 2
第一章 绪论 4
1.1.课题研究意义与背景 4
1.2课题研究现状 5
1.3发展前景与方向 8
1.4课题的研究要求与方法 10
第二章 课题设计方案 11
2.1葡萄藤修剪机械臂的方案 11
2.2设计方案对比分析 14
第三章 葡萄腾剪切装置结构设计 14
3.1葡萄腾剪切装置的工作原理 14
3.2受力条件分析设计 16
第四章 剪切手垂直运动传动结构设计 18
4.1剪切手垂直运动传动结构原理 18
4.2负载预估 19
4.3横向滚珠丝杆的设计计算 20
第五章 剪切手水平横向运动传动结构设计 22
5.1剪切手水平横向运动传动结构特点 22
5.2负载预估 23
5.3直线导轨的选型 24
5.4横向滚珠丝杆的设计计算 25
第六章 主水平运动传动结构设计 27
6.1主水平运动传动结构特点 27
6.2负载预估 28
6.4主水平运动传动滚珠丝杆的设计计算 28
6.3齿轮齿条的选型 31
第7章 三维结构设计 34
7.1三维结构设计 34
7.2总装结构的三维结构设计 35
7.3主要零部件的三维结构设计 35
7.4标准件三维设计中的选型 36
致谢 38
参考文献 39
说明书
三维模型
CAD图纸
文件列表
