生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)器人

內(nèi)容概要

本書是北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目。本書介紹了機(jī)器人的發(fā)展和生物生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)等，著重介紹了生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)（機(jī)械手、末端執(zhí)行器、傳感器、機(jī)器視覺、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）以及各類生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)器人，包括設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人（蔬菜嫁接機(jī)器人、菊花插枝剪切機(jī)器人、番茄收獲機(jī)器人、黃瓜形狀判別和收獲機(jī)器人、茄子收獲機(jī)器人、草莓收獲和揀選機(jī)器人以及植物工廠中蔬菜生產(chǎn)機(jī)器人）、大田生物生產(chǎn)機(jī)器人（收獲機(jī)器人，如葡萄、柑橘、蘋果、西瓜和甘藍(lán)收獲機(jī)器人，林業(yè)機(jī)器人、多功能機(jī)器人、植物保護(hù)機(jī)器人）、植物生物技術(shù)機(jī)器人、農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)器人（肉類加工機(jī)器人、擠奶機(jī)器人和剪羊毛機(jī)器人）等，最后介紹了未來的生物生產(chǎn)系統(tǒng)和對(duì)機(jī)器人的需求。    本書較全面地介紹了生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)器人，可用作機(jī)電一體化、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化、機(jī)械制造及其自動(dòng)化等專業(yè)的本科生和研究生教材，也適合從事生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)研究工作的科技人員和工程技術(shù)人員使用。

書籍目錄

第一章  生物生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)器人  第一節(jié)  機(jī)器人的定義、分類及發(fā)展    一、機(jī)器人的定義    二、機(jī)器人的分類    三、歷史上的機(jī)器人    四、現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用  第二節(jié)  生物生產(chǎn)系統(tǒng)的基本概念  第三節(jié)  生物生產(chǎn)機(jī)器人的特點(diǎn)和工作對(duì)象    一、生物生產(chǎn)機(jī)器人的必要性    二、生物生產(chǎn)機(jī)器人的特點(diǎn)    三、生物生產(chǎn)機(jī)器人的工作對(duì)象  第四節(jié)  生物生產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展  思考題第二章  生物生產(chǎn)機(jī)器人的基本組成  第一節(jié)  生物生產(chǎn)機(jī)器人的機(jī)械手    一、機(jī)械手的機(jī)構(gòu)    二、機(jī)械手機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)    三、生物生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)械手  第二節(jié)  末端執(zhí)行器    一、末端執(zhí)行器的機(jī)構(gòu)    二、末端執(zhí)行器的傳感器  第三節(jié)  傳感器和機(jī)器視覺    一、傳感器    二、機(jī)器視覺  第四節(jié)  移動(dòng)機(jī)構(gòu)    一、輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)    二、履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)    三、軌道式移動(dòng)機(jī)構(gòu)    四、龍門式移動(dòng)機(jī)構(gòu)    五、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)  第五節(jié)  執(zhí)行機(jī)構(gòu)    一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)    二、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)    三、氣壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)  思考題第三章  設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人  第一節(jié)  蔬菜嫁接機(jī)器人    一、新開發(fā)的嫁接方法    二、日本的蔬菜嫁接機(jī)器人    三、2SJZ-600型蔬菜嫁接機(jī)器人    四、循環(huán)式瓜類嫁接機(jī)器人    五、嫁接后的緩苗裝置  第二節(jié)  菊花插枝剪切機(jī)器人    一、菊花插枝準(zhǔn)備系統(tǒng)    二、菊花插枝識(shí)別裝置    三、菊花插枝去葉機(jī)構(gòu)    四、菊花插枝移植機(jī)構(gòu)  第三節(jié)  番茄收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、龍門式五自由度番茄收獲機(jī)器人    三、七自由度番茄收獲機(jī)器人    四、高架栽培番茄采摘機(jī)械手    五、日本京都大學(xué)研制的番茄收獲機(jī)器人    六、櫻桃番茄收獲機(jī)器人  第四節(jié)  黃瓜收獲機(jī)器人和等級(jí)自動(dòng)判別    一、栽培方式    二、傾斜格子架栽培黃瓜收獲機(jī)器人    三、荷蘭黃瓜收獲機(jī)器人    四、日本東京大學(xué)研制的黃瓜收獲機(jī)器人手爪    五、黃瓜的等級(jí)判別  第五節(jié)  茄子收獲機(jī)器人    一、茄子的栽培方式和特性    二、機(jī)械手    三、圖像處理系統(tǒng)    四、末端執(zhí)行器    五、控制系統(tǒng)    六、果實(shí)收獲過程  第六節(jié)  草莓收獲和揀選機(jī)器人    一、栽培方式    二、露地生長(zhǎng)草莓收獲機(jī)器人    三、高架栽培草莓收獲機(jī)器人    四、草莓揀選機(jī)器人  第七節(jié)  植物工廠中的蔬菜生產(chǎn)機(jī)器人    一、育苗機(jī)器人系統(tǒng)    二、移栽機(jī)器人    三、收獲機(jī)器人裝置    四、蔬菜根葉預(yù)處理機(jī)構(gòu)  思考題第四章  大田生物生產(chǎn)機(jī)器人  第一節(jié)  葡萄收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、五自由度葡萄收獲機(jī)器人  第二節(jié)  柑橘類收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、京都大學(xué)的柑橘收獲機(jī)器人    三、久保田的柑橘收獲機(jī)器人    四、佛羅里達(dá)大學(xué)的甜橙收獲機(jī)器人  第三節(jié)  蘋果收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、法國蘋果收獲機(jī)器人    三、韓國蘋果收獲機(jī)器人  第四節(jié)  西瓜收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、機(jī)械手    三、末端執(zhí)行器    四、視覺傳感器    五、移動(dòng)機(jī)構(gòu)  第五節(jié)  甘藍(lán)收獲機(jī)器人    一、栽培方式    二、機(jī)械手    三、末端執(zhí)行器    四、視覺系統(tǒng)  第六節(jié)  林業(yè)機(jī)器人    一、林木球果收獲機(jī)器人    二、剪枝機(jī)器人  第七節(jié)  多功能機(jī)器人    一、葡萄多功能生產(chǎn)機(jī)器人    二、蔬菜多功能機(jī)器人  第八節(jié)  植物保護(hù)機(jī)器人    一、噴藥機(jī)器人    二、施肥機(jī)器人    三、除草機(jī)器人  思考題第五章  植物生物技術(shù)機(jī)器人  第一節(jié)  組織培養(yǎng)苗的繁殖技術(shù)    一、組織培養(yǎng)苗的繁殖方法    二、莖頂培養(yǎng)中的增殖作業(yè)自動(dòng)化  第二節(jié)  組織培養(yǎng)中的繼植機(jī)器人    一、機(jī)械手    二、末端執(zhí)行器    三、圖像處理和機(jī)械手的控制    四、柔軟細(xì)致手爪    五、移植作業(yè)  第三節(jié)  幼植物分割和移植機(jī)器人    一、圖像檢測(cè)    二、切割    三、移植  思考題第六章  農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)器人  第一節(jié)  肉類加工機(jī)器人    一、可水洗的羊體加工機(jī)器人    二、全自動(dòng)肉雞脫骨系統(tǒng)  第二節(jié)  擠奶機(jī)器人    一、牧場(chǎng)的布置    二、全自動(dòng)擠奶機(jī)器人    三、擠奶專用牛欄    四、棚架飼養(yǎng)牧場(chǎng)的擠奶機(jī)器人  第三節(jié)  羊毛剪割機(jī)器人    一、剪割單元    二、圖像信息的處理    三、羊體的固定  思考題第七章  未來的生物生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)器人  一、大田生產(chǎn)系統(tǒng)  二、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)  三、種苗生產(chǎn)系統(tǒng)  四、植物工廠生產(chǎn)系統(tǒng)  五、牧漁生產(chǎn)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第一章 生物生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)器人機(jī)器人已經(jīng)成為工業(yè)制造領(lǐng)域的重要生力軍，機(jī)器人技術(shù)也逐漸滲透到生物生產(chǎn)系統(tǒng)中，本章首先介紹生物生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)器人。第一節(jié) 機(jī)器人的定義、分類及發(fā)展機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問世以來，經(jīng)歷了近50年的發(fā)展已取得顯著成果。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生一成長(zhǎng)一成熟后，已成為制造業(yè)中不可或缺的核心裝備和支柱。一、機(jī)器人的定義在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人問世已有幾十年，它的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型、新的功能不斷涌現(xiàn)，領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。但根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。下面是關(guān)于機(jī)器人的定義：1886年法國作家利爾亞當(dāng)在他的小說《未來的夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（Android），它由4部分組成：①生命系統(tǒng)(平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等)；②造型材料（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲）；③人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)）；④人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等）。1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。在劇本中，卡佩克把捷克語“Robota”（奴隸）寫成了“Robot"。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了廣泛的關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。

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