大学生创新训练项目申请书.docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上井冈山大学大学生创新创业计划项目申 请 书 项目名称 自动化智能草莓采摘机 项目类别 R创新训练项目 创业训练项目 创业实践项目 申请学院 机电工程学院 项目负责人 邱家军 班级/专业 机制16本(1)班/ 机械设计制造及其自动化 电话/邮箱 / 填表日期 2017年12月7日 井冈山大学教务处制专心-专注-专业填表说明一、本“申请书”由大学生团队或个人，在校内外指导教师的帮助下完成填表工作。二、本“申请书”一式三份，经批准立项后分别由项目负责人、“井冈山大学大学生创新创业园”和学校有关管理部门保存。三、项目类别：1、创新训练项目：指大学生团队或个人，在导师指导下，自

2、主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。创新训练项目应当具备一定的新颖性和创新点。2、创业训练项目：指大学生团队或个人，在导师指导下，由学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等工作，达到创业模拟训练的目的。创业训练项目应当具备大学生进入社会后进行创业活动的针对性。3、创业实践项目：指大学生团队或个人，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出具有市场前景的创新性产品或者服务，并以此为基础开展创业实践活动。创业实践项目应当具备社

3、会企事业单位背景、社会实践特点和可操作性。四、专家组意见：如果没有组织专家评审，该栏目可以不填。五、填表要求简明扼要，表格空间不足的可以扩展。六、字体使用小四号仿宋体，单倍行距，双面印制、装订；如有附件材料，可集中装订于“申请书”后面。 项目名称自动化智能草莓采摘机申请经费10000元起止时间2017年11月至2018 年12月项目类别 创新训练项目 创业训练项目 创业实践项目负责人信息姓名年级所在学院、班级、专业联系电话项目中的分工邱家军16级机电工程学院、机制16（本1）、机械设计制造及其自动化项目总负责项目组成员周强勇15级机电工程学院、机制15（本1）、机械设计制造及其自动化机构设计胡

4、永平15级机电工程学院、机制15（本1）、机械设计制造及其自动化控制系统设计李永波15级机电工程学院、机制15（本3）、机械设计制造及其自动化装配与调试甘礼坤15级机电工程学院、机制15（本1）、机械设计制造及其自动化资料查询以及资料总和校内指导教师姓名刘朝晖职务/职称副教授所在学院机电工程学院联系方式手机：E-mail:jgsucad姓名郑小秋职务/职称讲师所在学院机电工程学院联系方式手机：E-mail:zxqcd校外指导教师姓名职务/职称所在单位联系方式手机：E-mail：姓名职务/职称所在单位联系方式手机：E-mail：一、 项目简介（主要内容、背景资料、目的和意义）主要内容：本项目所研

5、发的草莓采摘机主要用于农户对成熟的草莓便捷式地采摘。草莓采摘机装有一组摄像头能够精确识别草莓的位置以及通过颜色识别辨别草莓的成熟度，在形成图像后可以传达到农户配套的电脑软件当中。农户则可以通过电脑选中那些达到成熟标准的草莓；而当采摘机接受到采摘这些选中的草莓指令后能够一一将其采摘。草莓采摘机可以分为以下及部分；一，机械手臂：草莓采摘机的机械手臂用于摄像和摘草莓。手臂的前端设有摄像头扫描手臂前段的影像并且将光学信号转为电信号传入处理箱（草莓采摘机的第二部分）；手臂在接受处理箱传来的采摘信号后通过形成的图像定位，手臂的剪切端会精确移动到要采摘的草莓前方将其采摘并放入传送带。二，处理箱：草莓采摘机的

6、处理箱是一个箱体，它可以与草莓采摘机许多部位进行通信，因而它是一个接受信息、处理信息、发送指令的部位。第一，它可以与机械手臂通信：处理箱能够接受机械手臂传来的电信号并且能够进行处理将其所扫描到的草莓与其他（比如草莓的叶子或土壤）进行区别之后再进行对草莓成熟度的打分；同时也可以发送指令让机械手臂采摘成熟的草莓。第二，它与用户的电脑通信：当处理完机械手臂传来的信号后会汇总发送新的信号给电脑终端，呈现对扫描后处理的结果（删去了绿叶且标识了草莓成熟度的图像）；之后它也会接受用户采摘草莓的信号并且进行处理得出机械手臂的运动方式和采摘方式。第三，它与滑动滑台通信:它与滑动滑台的通信应该是一个单方面的，即处

7、理箱单方面对其发送指令。当处理箱得出采摘方式后会给滑动滑台发送指令控制其将处理箱与机械手臂带到目标附近。三，传送带：传送带是一个独立运行的部位。一旦接通电源后它将会运作，将采摘好的草莓传入仓库之中。此传送带具有柔软特性，能保证草莓在下落的时不会影响草莓的质量。四，丝杆滑块：丝杆滑块与固定的丝杆相嵌。丝杆铺设在过道，当丝杆滑块接受到处理箱传来移动信号，滑块就会带动其处理箱和机械手臂通过丝杆运动到指定位置。丝杆滑块要具有能长时间工作且摩擦小的特点。背景资料：随着社会发展，科学技术的进步大大地推动了我国农业经济的发展。同时农业经济模式也日益依赖于科学技术。无土化培养、自动化的摘培技术等等日益为我们农

8、业发展作出惊人贡献。得益于这些技术，我国的农户纷纷开始大规模种植农作物，这使得他们生活愈来愈好。而草莓的采摘效率化和自动化问题一直悬而未决。我们调查发现，草莓在采摘的过程中易坏因而没有设备能够大量且有效率的采摘，因为有大量成熟的草莓因为没有及时的采摘和保存而烂在了地里。在网上甚至有位网友调侃:别看现在科技发达，如今摘草莓还得用手来。显然，在产品爆炸式增长的当代，人工徒手采摘草莓早已格格不入甚至会拉低农户的收入。本项目的出发点就在于解决此类问题。目的: 本项目拟研发高性价比、效率高的草莓采摘装置；可以安装在草莓田垄间进行来回的采摘。装置不需要过多的处理和设置，用户只需要在其电脑的APP上设置采摘

9、成熟度为多上及其以上的或者指定采摘哪一个即可。本装置可以在过道或进或退，机械手臂可以采摘任何指定的草莓。值得注意的是本装置可以在24小时工作避免那些没有得到采摘后烂掉而造成的损失。本项目拟研发的装置能在国内作为草莓采摘装置的参考，在市场占有一定的市场，为用户增加收入，提高国家经济发展。意义：传统的草莓采摘就是人工，大量的种植使得采摘成为难题。机器替人采摘可以省去人的辛苦，再者机器可以24小时运作直至采摘完成。本装置可以极大降低用户的劳动强度，避免因作物烂掉而造成的损失。研发的装置在国内具有一定的参考价值，引出更多更具价值的草莓采摘装置。随着新型农业的不断推广和科学技术的不断进步，农业机器人已逐

10、步应用到农业生产的各个领域，成为农业生产中强有力的主力军，并促进机械装备向智能化方向发展。为此，自动化智能草莓采摘机将先进的自动控制系统与机械设备的有效结合，实现对水果的采摘、识别、运输等一系列工作，避免了草莓采摘时因人员不足带来的损失，并且提高了水果的采摘效率，在水果产业中具有良好的发展前景和应用价值。二、 申请理由（包括所具备的知识条件、特长、兴趣等）知识条件：指导老师为机电工程学院机械系数字化控制方面教授，熟知单片机相关知识，多次指导学生完成相关创新项目的课题，并指导学生参加全国大学生创新大赛和机械创新大赛并且取得优异成绩。小组成员成绩优异，所学知识可在此项目中使用，达到学以致用，真正做

11、到学习与实践相结合，有利于提高我们对知识的掌握程度。成员特长及兴趣小组成员平时乐于制作机械、电子方面的小物件，拥有极强的动手实践能力，组内成员已经自学完单片机的控制课程、图像传感技术及无线电技术等。小组成员均对机械设计有浓厚的兴趣，学校注重以理论教学为主，缺乏了实践操作，对于本次的创新设计是一次理论与实践相结合的机会，想借助此次机会完善自己专业知识素养，培养自己实践能力与团队协作能力，同时这个也是现在社会需要的东西。三、实施方案（指实施计划、步骤，技术指导，软硬件条件等）总体方案:拟采取如图所示的方案。设置一条丝杠，采用水平方式横卧于机架上，然后控制箱控制其前行或者后退，处理箱和机械手臂安装在

12、丝杠滑台上。采用无线或有线进行数据、控制信号的传输。控制箱：控制箱基于成熟的PWM控制模块改造而成。PWM信号为脉宽调制信号，其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。采用PWM信号不用随时接收指令，减少CPU的疲劳程度；可以位置自锁、位置跟踪。控制箱拟采用80C31单片机：80C31单片机，它是8位高性能单片机。属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。 80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，

13、一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。但80C31片内并无程序存储器，需外接ROM。 此外，80C31还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C31有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。步进电机拟采用ULN2003型：该步进电机的驱动电压12V，步进角为7.5度，一圈360度，需要 48 个脉冲完成。该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。步进电机的驱动信号必须为

14、脉冲信号。转动的速度和脉冲的频率成正比。若采用有线控制ULN2003的驱动，可直接用单片机系统的5V电压，但力矩不是很大，可根据实际情况自行加大驱动电压。采用此控制方法可轻易控制前进速度，便于提高机械手臂的反应灵敏度。 传送带系统设计：拟采用斗式输送机：传送带系统的功用是将机械臂采摘的草莓运输到草莓处理终端储存端。传送带系统在机械臂工作的同时，保持持续的工作状态，以保证草莓运输储存的高效性。为了保证草莓的完整及质量，传送带的外侧材料要求质地柔软，且高度距离机械臂下放高度不超过30cm。利用斗式输送机可以保证草莓不会挤压到彼此，从而保证草莓成品质量。斗式输送机是一种输送散装货货斗的传送带，传送带

15、连续不断地将货斗送到敞开的舱口上面的某一点后，再将货斗向货舱中倒空斗式输送机，适用于粮食等行业一定粒度、块度的物料和粉料的输送。它包括有驱动装置（含逆止装置）、壳体（包括水平段、改向段）、及位于壳体内的牵引链、料斗、头轮和尾轮，在壳体的两端设有加料段和卸料段，料斗的两侧通过联接环分别与两根平行的牵引链相联接。头轮上设有与牵引链相吻合的齿。其输送形式为一字形、L形、Z形三种，在此我们选用一字形输送方式。本实用新型的优点是具有体积小、功耗低、输送形式灵活、密封输送等特点。三自由度机械臂由于草莓的生长方式各异，草莓的抓取需要机械力臂，目前市场上有足够多的机械臂可以选取，技术也足够成熟，再多次讨论得出

16、三自由度机械臂可以胜任。三自由度机械臂可以在空间内实现全方位运动，保证可以精准、有效地夹住草莓。完成草莓的夹取及剪断后，机械臂再将夹取的草莓放置在传送带上。该机械手臂通过自主设计，最终将实现三自由度的运作，从而保证草莓采摘的高效性。滚珠丝杆：拟选用GB6170-86型丝杆可以将步进电机传递的旋转运动变换为直线运动，从而实现控制箱和机械手的直线运动。在系统工作的同时还可以减小摩擦及其产生的热量。此外其结构为滚珠丝杆，材料为优质合金钢可保证丝杆的耐磨及减摩性能。在传动时，滚珠与丝杠、螺母之间基本上是.因此它具有以下优点：(1)传动效率高，的传动效率很高，可达92%98%，是普通丝杠传动的24倍；(

17、2)定位精度和重复定位精度高，滚珠丝杠副的驱动力矩减少至滑动丝杠的1/3左右，发热率大幅降低，温升减小并且在安装滚珠丝杠副时采取以预紧方式消除等措施.使滚珠丝杠副具有高的定位精度和；(3)使用寿命长，滚珠丝杠采用优质合金钢制成，其滚道表面经淬火热处理后硬度高达60 似，因此其实际寿命远高于滑动丝杠，从而弥补其制造成本高于滑动丝杠的不足点；(4)刚度高，经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度；(5)传动的可逆性，滚珠丝杠副消除了在传动过程中可能出现的，能够实现将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力这两种传动方式。因此滚珠丝杠副具有上述优点，所以在该机构中采用滚珠丝杠，但是

18、由于滚珠丝杠副的摩擦因数小、不能，所以当作用于垂直位置时. 为防止因突然停电而造成自动下滑，必须加有制动装置。实施计划及步骤2017.122018.02：小组成员借助网络和校内图书馆查找文献；讨论确定技术方案；2018.022018.06：根据方案进行结构设计、计算机模拟仿真；控制系统设计。2018.072018.09：相关零部件的制作、调试；2018.102018.11：整体设备装配、调试、验证试验，提出修改和改进意见并实施；2018.112018.12：技术资料整理、归档。软硬件条件本项目充分利用学校学院及实验室、机械创新协会、电子创新协会等硬件平台，虚心向相关专业教师、同学学习，扎实开展本项目，相信能够按时完成相关的设计。五、经费预算预算支出科目支出金额（元）说明1、测试费、分析费02、图书、资料费500购买相关资料3、小型会议04、交通费5005、实验材料费7000舵机、控制器等材料购买；机器人制作6、参观考查费1000参观草莓园，实地考察草莓种植与采摘等7、专家指导费8、其他1000总计10000指导教师意见： 签 名： 年 月 日学院意见： 院长签名： 年 月 日学校专家组意见： 签名： 年 月 日