طراحي، ساخت و ارزيابي بازوي هوشمند مكانيكي برداشت گل محمدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

گل سرخ (محمدي)، گلي است بسيار مقاوم به خشكي و كم توقع كه مي‌تواند شرايط آب و هوايي مختلف را تحمل كند. با توجه به بحران كم آبي كه در سال‌هاي اخير در كشور بوجود آمده، لزوم كاشت گياهان مقاوم به كم آبي همچون گل سرخ افزايش يافته است. مي‌توان اين گونه را در مناطقي از ايران كه از نظر خاك غني نيست و آب نيز به مقدار كافي وجود ندارد براي كشت و كار استفاده كرد. برداشت گل محمدي، حساس‌ترين و مهم‌ترين مرحله از كشت و كار اين گل است، زيرا پس از باز شدن، دوام كمي روي شاخه دارد و در صورت تأخير، طي 24 ساعت رنگ آن سفيد شده و مي‌ريزد. همچنين هرچه گل زودتر برداشت شود، داراي اسانس و كيفيت بيشتري است. از طرفي هزينه برداشت تقريبأ بالغ بر 50 درصد هزينه داشت گل محمدي را شامل مي‌شود. از اين رو برداشت ماشيني اين محصول مورد توجه پژوهشگران بوده است. استفاده از سامانه ماشين‌بينايي جهت شناسايي و تعيين موقعيت گل روي بوته و فرمان به يك سامانه رباتيك جهت برداشت غنچه‌هاي شناسايي شده توسط پژوهشگران و شركت‌هاي سازنده بررسي شده است. در اين پژوهش در راستاي برطرف كردن نواقص طرح‌هاي پيشين، سامانه‌ رباتيكي با چهار درجه آزادي طراحي و ساخته شد كه براي افزايش سرعت مي‌توان از چندين واحد برداشت رباتيكي كه روي يك قاب نصب شده است، استفاده كرد. سامانه رباتيكي طراحي و ساخته شده متشكل از سه بازو و يك مكانيزم بالابرنده بود كه در مجموع چهار درجه آزادي حركتي براي سامانه مهيا مي¬كرد. مكانيزم بالابرنده شامل يك موتور پله‌اي، مجموعه تسمه تايمينگ و پولي‌هاي محرك و متحرك بودند كه به كمك آن‌ها، بازوها در ارتفاع مناسب قرار مي‌گرفتند. حركت زاويه‌اي بازوها در صفحه افق توسط سه موتور جداگانه تأمين مي¬شد. از كينماتيك معكوس براي تبديل مختصات هدف در فضاي سه بعدي به مقدار زواياي مورد نياز براي چرخش موتور‌ها استفاده شد. براي ارزيابي سامانه، يك رابط كاربري براي وارد كردن مختصات سه بعدي هدف طراحي شد. اين واحد برداشت از لحاظ دقت و سرعت در راستاهاي مختلف بررسي شد. دستگاه ساخته شده با معرفي موقعيت‌هاي مختلف مورد ارزيابي قرار گرفت. سرعت عملكرد آن در صفحه افقي بين 5/4 تا 8 سانتي‌متر برثانيه و در راستاي عمودي با سرعت ثابت 9/1 سانتي‌متر بر ثانيه بدست آمد. دقت حركتي بازوها در صفحه افقي به طور ميانگين برابر با 4/3 سانتي‌متر خطا است كه مي‌تواند با درنظر گرفتن شعاع دربرگيري ابزار برداشت تا حدود قابل قبولي كاهش يابد. همچنين دقت حركتي دستگاه در راستاي عمودي بدون در نظر گرفتن افت دستگاه برابر با 5/0 سانتي‌متر خطا بود كه با اضافه كردن وزنه به عنوان وزن ابزار برداشت كه باعث خمش و جابجايي زاويه‌ايي مفاصل بازو‌ها و خطاي عمودي مي‌شد، خطا به مقدار 5/1 سانتي‌متر افزايش يافت. با اضافه نمودن اين مقدار به مقادير وارده در رابطه كاربري مي‌توان اين خطا را از بين برد. همچنين براي رفع افت عمودي دستگاه با حركت در صفحه افقي يك معادله رگرسيون خطي با ضريب تبيين 71 درصد ارائه شد كه اين خطارا به شدت كاهش داد.

219113

مكانيك بيوسيستم

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان