一、花生點(diǎn)播機(jī)器人-概念

1. 項(xiàng)目背景

? ? ? ?花生芽是一種新興的健康食品，由于富含白藜蘆醇，營養(yǎng)價(jià)值極高。花生芽是通過避光水培的方式生產(chǎn)的，培養(yǎng)及生長原理都類似于豆芽?；ㄉ康某Ｒ姺N植環(huán)境為，在完全避光、25℃恒溫、自動(dòng)補(bǔ)水的水培盤環(huán)境中生長7~9天即可收獲，1千克花生（約1000顆），可收獲約5千克花生芽。

2. 需求概述

? ? ? ?本項(xiàng)目的工作環(huán)境是一個(gè)水培花生芽室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)，水電便利，地面找平，網(wǎng)絡(luò)通暢，有信息管理系統(tǒng)及規(guī)范的管理流程?；ㄉN可人工添加給點(diǎn)播機(jī)器人，水培盤由工人負(fù)責(zé)移動(dòng)，水培箱可自動(dòng)定量加水。

? ? ? ?本項(xiàng)目需要解決的主要問題是使用點(diǎn)播機(jī)器人加快花生的點(diǎn)播速度，并實(shí)現(xiàn)不間斷自動(dòng)點(diǎn)播。作業(yè)對(duì)象是花生種子和水培盤。

? ? ? ?水培花生的點(diǎn)播一般采用經(jīng)過恒溫30℃浸種5小時(shí)后出芽的、顆粒飽滿、外皮完整的花生種子。

把出芽花生按照芽沖下的方向放置到水培盤里。

? ? ? ?常見的水培盤有點(diǎn)播盤、條播盤和撒播盤，花生芽水培工序一般使用點(diǎn)播盤或條播盤，本項(xiàng)目將針對(duì)點(diǎn)播盤進(jìn)行設(shè)計(jì)。

? ? ? ?本項(xiàng)目將開發(fā)一種專用的水培花生點(diǎn)播機(jī)器人，代替人工完成花生顆粒的方向識(shí)別和高速自動(dòng)點(diǎn)播，從而提升種植效率。期望每天能夠點(diǎn)播500千克——大約50萬顆的花生，最終可生產(chǎn)約2500千克花生芽。

3. 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）提升工作效率

? ? ? ?篩選點(diǎn)播一體化，盡可能減少工作人員的工作量，簡化人員工作流程，同時(shí)機(jī)器人可以不停機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）節(jié)省管理精力

? ? ? ?設(shè)備可以支持網(wǎng)絡(luò)接入農(nóng)場(chǎng)原有管理系統(tǒng)，節(jié)省人工管理成本，也可以提供新的實(shí)時(shí)監(jiān)控和工作日志，有效規(guī)避人為產(chǎn)生的錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。

（3）降低人力成本

? ? ? ?一次性投入的機(jī)器人可以有效地分擔(dān)工作人員部分重復(fù)枯燥的工作，讓現(xiàn)有人員可以把精力投入到更能創(chuàng)造價(jià)值的有效工作之中。

（4）保證較好的柔性和擴(kuò)展性

? ? ? ?設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中不應(yīng)拘泥于固定不變的工作流程中，需要做到可配置、可調(diào)試、適應(yīng)性強(qiáng)，以滿足隨時(shí)可能產(chǎn)生變化的真實(shí)需求，保證良好的柔性和擴(kuò)展性。

（5）保證可靠性

? ? ? ?設(shè)備集成豐富的內(nèi)部、外部傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控自身工作狀態(tài)和周圍環(huán)境的變化，部分核心零部件適當(dāng)冗余處理，保證盡可能不出錯(cuò)誤，出現(xiàn)錯(cuò)誤立即發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即停機(jī)上報(bào)。

（6）保證安全性

? ? ? ?機(jī)器人在運(yùn)行過程中需要保證周圍協(xié)同工作的人員以及環(huán)境中物品設(shè)備的安全，從軟件硬件多方面進(jìn)行安全防護(hù)，運(yùn)轉(zhuǎn)安全高于一切工作任務(wù)。

4. 設(shè)計(jì)思路

我們將該機(jī)器人的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)主要部分：①分揀系統(tǒng)；② 人機(jī)交互系統(tǒng)。

? ? ? ?①分揀系統(tǒng)是設(shè)備本體的主要構(gòu)成部分，搭載了設(shè)備的控制器與核心電源電路。有一個(gè)進(jìn)料倉，可以容納經(jīng)過排列方向正確的花生種，并聯(lián)機(jī)械臂將花生芽擺放至點(diǎn)播盤的坑位內(nèi)。

? ? ? ?②人機(jī)交互系統(tǒng)是機(jī)器人與工作人員互動(dòng)的媒介。功能上需要對(duì)作業(yè)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在屏幕上進(jìn)行顯示。

5. 概念模型

機(jī)器人計(jì)劃采用2自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)多用于繪圖機(jī)器人，電機(jī)負(fù)載小、靈活、速度快。

6. 工作流程

二、花生點(diǎn)播機(jī)器人-0.1版

1. 成品圖片

2. 物料清單（不完整）

3.配套電子模塊

4. 功能演示

（1）識(shí)別點(diǎn)播盤輪廓并模擬點(diǎn)播

（2）實(shí)際點(diǎn)播測(cè)試

5. 源代碼

（1）機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)程序（arm_device.py）

（2）工作程序（peanut_arm.ipynb）

6. 資料下載

資料內(nèi)容：

① 花生點(diǎn)播機(jī)器人0.1版-例程

② 花生點(diǎn)播機(jī)器人3D文件

資料下載鏈接 https://www.robotway.com/h-col-143.html

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