ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo
מערכת קטיף תפוחים אוטונומית – 
פרויקט דינמיקה של רכב 
מגיש: אור הירשפלד 
מנחה: ד"ר דרור רובינשטיין וירון פרנקו 
טכניון – מכון טכנולוגי לישראל 
1
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
קטיף תפוחים רובוטי – אפיון 
המטרה של הפרויקט היא למצוא פתרון מכאני 
אוטונומי להורדת תפוחים מהעץ כחלק ממערך 
אוטומטי לקטיף תפוחים למאכל טרי . 
2
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
מערכת קרטזית – שרטוט של המכלול 
מסועים 
מסגרת 
קשיחה 
מנוע 
הפעלת 
הזרוע 
3
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
זרוע הקוטפת 
4
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
כוח לניתוק פרי התפוח מן העץ 
אקח ערך פי שניים מן הערך הגבוה ביותר – 4.8  kgf 
Imada DPS–Japan 
5 
MARKET QUALITY TREE FRUIT –FRESH .)2003( .'D. L. Peterson, S' D 
.545-548 ,APPLIED ENGINEERING IN AGRICULTURE .HARVESTER
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
מודל תופסן עם וואקום והכוחות הפועלים לחישוב 
המערכת פנאומטית. 
6
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
תופסן – אב טיפוס בלגי 
קוטר חיצוני של הקונוס הוא 10.5 ס"מ.  
.150-230mbar יצירת תת-לחץ של  
קצב זרימה 200  푚 3 
ℎ 
לא נגרם נזק לפירות גם בהחזקה ארוכה.  
זאת מערכת הכוללת גם מצלמה בפנים לאיכון  
מדויק של התפוח. 
http://hal.inria.fr/docs/0 
0/19/47/39/PDF/fsr_21.p 
df 
. 
7 
th International 6 .Autonomous Fruit Picking Machine: A Robotic Apple Harvester .)2007( .'Johan Baeten, K' D 
.Chamonix: FSR 2007 .Conference on Field and Service Robotics
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
תופסן - חישוב ספיקת הידראולית נדרשת 
כל המהלך הנדרש בין תפוח לתפוח הוא 4 שניות לכן אקח  
מרווח ביטחון ואדרוש 150 מילי-שניות. 
8
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
שאלות הפרוייקט 
מה הכוחות חיכוך שפועלים בין הקונוס לבין  
התפוח? 
איזה צורת קונוס מעודפת למניעת חיכוך?  
9
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
צורות קונוס 
קונוס גדול חלק – יותר קל לכוון.  
קונוס גדול משונן – עוזר לסגירת חלל  
הואקום. 
קונוס קטן – קל יותר להסתדר בסבך.  
10
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
קונוס חלק 
11
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
חתך של קונוס משונן עם אינזקטור לחץ 
12
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
קונוס קטן 
13
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
מידול באדמס 
14 
" 80
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
מודלי הקפיץ 
15 
כוח בניוטון – Y תזוזה במטר, ציר – X ציר 
קפיץ המדמה ענף 
קפיץ המדמה וואקום
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
חישוב מאמצי מגע 
16
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
כוח משיכת הזרוע 
כוח משיכה בבסיס הקונוס המדמה את פעולת הזרוע  
ניצור כוח הבא מכיוון הזרוע של עד 150 ניטון המתחיל לאחר 0.5 שנייה ופועל 15 שניות  
.)step(time,0,0.5,10,150 
17
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
סירטון 
18
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
תוצאות כוחות מגע 
19
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
תוצאות כוחות חיכוך 
20 
16 
14 
12 
10 
8 
6 
4 
2 
0 
-2 
Friction force [N] between cone and apple 
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 
Friction Force [N] 
Time [ms] 
smooth cone 
tooth cone 
small cone 
חיכוך מקסימלי: 
קונוס קטן 14 - ניטון. 
קונוס משונן 4 - ניטון. 
הקונוס החלק 3 - ניטון.
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
מסקנות 
למניעת חיכוך גבוה עדיף להתשמש בקונוס גדול  
בין קונוס משונן לחלק אין הבדל גדול בכוחות  
החיכוך לכן יש לשקול לחיוב שינון הקונוס למניעת 
וואקום. 
להמשך ניתן למדל את הכוח וואקום בצורה טובה  
יותר. בנוסף יש לבדוק מהו הכוח חיכוך המותר על 
תפוח. 
21
דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד 
נתונים ומקורות 
נקבע את משקל התפוח ל 350- גרם ונתאים את הצפיפות לפי נתון זה  
מקדם פואסון של תפוח לפי  
http://www.old.international-agrophysics. 
org/artykuly/international_agrophysics/IntAgr_2008_22_2_99.pdf 
http://www.pjbs.org/pjnonline/fin942.pdf מודל יאנג של תפוח לפי  
/https://www.memsnet.org/material/siliconsibulk מודל יאנג של סיליקון לפי  
ריסון של עץ לפי  
http://www.academia.edu/7521157/Experimental_Verification_of_Damping_ 
Coefficient_by_Half_Power_Band_Width_Method 
22

More Related Content

קטיף תפוחים רובוטי דינמיקה של רכב - אור הירשפלד - טכניון מכון טכנולוגי לישראל

  • 1. מערכת קטיף תפוחים אוטונומית – פרויקט דינמיקה של רכב מגיש: אור הירשפלד מנחה: ד"ר דרור רובינשטיין וירון פרנקו טכניון – מכון טכנולוגי לישראל 1
  • 2. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד קטיף תפוחים רובוטי – אפיון המטרה של הפרויקט היא למצוא פתרון מכאני אוטונומי להורדת תפוחים מהעץ כחלק ממערך אוטומטי לקטיף תפוחים למאכל טרי . 2
  • 3. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד מערכת קרטזית – שרטוט של המכלול מסועים מסגרת קשיחה מנוע הפעלת הזרוע 3
  • 4. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד זרוע הקוטפת 4
  • 5. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד כוח לניתוק פרי התפוח מן העץ אקח ערך פי שניים מן הערך הגבוה ביותר – 4.8  kgf Imada DPS–Japan 5 MARKET QUALITY TREE FRUIT –FRESH .)2003( .'D. L. Peterson, S' D .545-548 ,APPLIED ENGINEERING IN AGRICULTURE .HARVESTER
  • 6. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד מודל תופסן עם וואקום והכוחות הפועלים לחישוב המערכת פנאומטית. 6
  • 7. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד תופסן – אב טיפוס בלגי קוטר חיצוני של הקונוס הוא 10.5 ס"מ.  .150-230mbar יצירת תת-לחץ של  קצב זרימה 200  푚 3 ℎ לא נגרם נזק לפירות גם בהחזקה ארוכה.  זאת מערכת הכוללת גם מצלמה בפנים לאיכון  מדויק של התפוח. http://hal.inria.fr/docs/0 0/19/47/39/PDF/fsr_21.p df . 7 th International 6 .Autonomous Fruit Picking Machine: A Robotic Apple Harvester .)2007( .'Johan Baeten, K' D .Chamonix: FSR 2007 .Conference on Field and Service Robotics
  • 8. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד תופסן - חישוב ספיקת הידראולית נדרשת כל המהלך הנדרש בין תפוח לתפוח הוא 4 שניות לכן אקח  מרווח ביטחון ואדרוש 150 מילי-שניות. 8
  • 9. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד שאלות הפרוייקט מה הכוחות חיכוך שפועלים בין הקונוס לבין  התפוח? איזה צורת קונוס מעודפת למניעת חיכוך?  9
  • 10. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד צורות קונוס קונוס גדול חלק – יותר קל לכוון.  קונוס גדול משונן – עוזר לסגירת חלל  הואקום. קונוס קטן – קל יותר להסתדר בסבך.  10
  • 11. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד קונוס חלק 11
  • 12. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד חתך של קונוס משונן עם אינזקטור לחץ 12
  • 13. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד קונוס קטן 13
  • 14. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד מידול באדמס 14 " 80
  • 15. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד מודלי הקפיץ 15 כוח בניוטון – Y תזוזה במטר, ציר – X ציר קפיץ המדמה ענף קפיץ המדמה וואקום
  • 16. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד חישוב מאמצי מגע 16
  • 17. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד כוח משיכת הזרוע כוח משיכה בבסיס הקונוס המדמה את פעולת הזרוע  ניצור כוח הבא מכיוון הזרוע של עד 150 ניטון המתחיל לאחר 0.5 שנייה ופועל 15 שניות  .)step(time,0,0.5,10,150 17
  • 18. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד סירטון 18
  • 19. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד תוצאות כוחות מגע 19
  • 20. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד תוצאות כוחות חיכוך 20 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 Friction force [N] between cone and apple 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Friction Force [N] Time [ms] smooth cone tooth cone small cone חיכוך מקסימלי: קונוס קטן 14 - ניטון. קונוס משונן 4 - ניטון. הקונוס החלק 3 - ניטון.
  • 21. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד מסקנות למניעת חיכוך גבוה עדיף להתשמש בקונוס גדול  בין קונוס משונן לחלק אין הבדל גדול בכוחות  החיכוך לכן יש לשקול לחיוב שינון הקונוס למניעת וואקום. להמשך ניתן למדל את הכוח וואקום בצורה טובה  יותר. בנוסף יש לבדוק מהו הכוח חיכוך המותר על תפוח. 21
  • 22. דינמיקה של רכב – קטיף תפוחים רובוטי – אור הירשפלד נתונים ומקורות נקבע את משקל התפוח ל 350- גרם ונתאים את הצפיפות לפי נתון זה  מקדם פואסון של תפוח לפי  http://www.old.international-agrophysics. org/artykuly/international_agrophysics/IntAgr_2008_22_2_99.pdf http://www.pjbs.org/pjnonline/fin942.pdf מודל יאנג של תפוח לפי  /https://www.memsnet.org/material/siliconsibulk מודל יאנג של סיליקון לפי  ריסון של עץ לפי  http://www.academia.edu/7521157/Experimental_Verification_of_Damping_ Coefficient_by_Half_Power_Band_Width_Method 22

Editor's Notes

  • #3: חברת vision robotics