黃世剛 金曉怡 李亮 黃正飛 鄭大彬
摘要:為解決人工輔助采摘工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不利于攜帶、采摘效率低等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)水果有保護(hù)效果的氣囊式水果采摘機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)采摘裝置的方向轉(zhuǎn)動(dòng),確保對(duì)水果的高效采摘,分級(jí)氣囊對(duì)水果表面起到保護(hù)作用,提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:采摘器;可伸縮性;便攜式
中圖分類號(hào):S225.93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2019)04-0167-01
0 引言
在傳統(tǒng)水果的生產(chǎn)作業(yè)中,果實(shí)成熟后的采摘是整個(gè)生產(chǎn)中最耗時(shí)費(fèi)力并且容易造成損失的一個(gè)環(huán)節(jié)。水果收獲期間需投入的勞動(dòng)力占整個(gè)種植過(guò)程的50%~70%。水果收獲具有很強(qiáng)的時(shí)效性,屬于典型的勞動(dòng)密集型的工作[1],但是由于采摘作業(yè)基本上還是手工完成[2],高處果樹(shù)水果的采摘還帶有一定的困難性和危險(xiǎn)性[3],因此研發(fā)人工采摘水果機(jī)械裝置具有重要意義。結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,設(shè)計(jì)了一款利用氣囊式輔助采摘高枝單果的裝置,該種單果采摘器主要適用于地形復(fù)雜的山區(qū)農(nóng)戶和小型水果園使用[4],有助于提高水果采摘效率,減少采摘成本,降低勞動(dòng)強(qiáng)度[5]。
1 設(shè)計(jì)思路
輔助采摘裝置的類型主要分為大型和小型,其中大型采摘裝置:高成本,高功率,受地形因素影響大,特別是云貴川地區(qū),以丘陵為主,受地理位置影響,果農(nóng)的種植規(guī)模較小,大部分都播種在丘陵和坡地上,不宜使用大的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采摘。這些土壤通常具有較少的有機(jī)質(zhì),較淺的土壤層,較少的保水性和肥料保留,以及收獲期間較高的風(fēng)險(xiǎn)因素。我們針對(duì)這些情況,設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,適用于山地、丘陵的小型人工輔助采摘結(jié)構(gòu)。
2 結(jié)構(gòu)分析
2.1 功能分解
功能分解如圖1所示,將采摘功能分解為動(dòng)力源與采摘方式。
2.2 功能元解
功能元解如表1所示,利用手持施力,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及充氣泵作為動(dòng)力源,氣囊將采摘對(duì)象包裹后,進(jìn)行夾持扭轉(zhuǎn),完成采摘操作。
2.3 結(jié)構(gòu)組成
本氣囊式水果采摘器機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示,包括采摘?dú)饽遥D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),絲桿滑臺(tái)螺桿和伸縮裝置,電機(jī),充氣泵等,其中電機(jī)和絲桿滑臺(tái)螺桿作為轉(zhuǎn)向裝置的主要?jiǎng)恿ΓS著螺桿和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),使連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn),采摘?dú)饽覍?shí)現(xiàn)可控角度的轉(zhuǎn)向,繞過(guò)樹(shù)枝等障礙物,對(duì)水果進(jìn)行采摘,采摘?dú)饽矣煞旨?jí)氣囊組成,在采摘過(guò)程中可根據(jù)水果的實(shí)際位置,調(diào)節(jié)采摘器的伸縮裝置,使采摘器伸長(zhǎng)到有利于對(duì)水果采摘的高度,通過(guò)控制充氣泵,使分級(jí)氣囊達(dá)到充氣狀態(tài),將水果包裹,水果被固定在分級(jí)氣囊間隙,將水果與樹(shù)枝分離,完成一次采摘。
3 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)的水果采摘器利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn),使連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)副偏轉(zhuǎn)適宜角度,帶動(dòng)采摘裝置旋轉(zhuǎn),便于采摘裝置到達(dá)任意采摘對(duì)象的下方[6],伸縮裝置的設(shè)計(jì),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)采摘機(jī)構(gòu)不可延長(zhǎng)的缺陷,可實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)分布的水果進(jìn)行采摘[7],采摘?dú)饽医鉀Q了普通采摘器采摘水果品種單一的問(wèn)題,在采摘時(shí)可按照水果不同的品種和尺寸大小控制分級(jí)氣囊的充氣狀態(tài)[8],將水果固定在分級(jí)氣囊中,并且對(duì)水果表面起到保護(hù)作用,使水果不受損傷,保證營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不流失,提高水果的商業(yè)價(jià)值。
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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用2019年4期