水果采摘机械手设计 采摘机 手持便携式【三维SW】【12张CAD图纸和说明书】

摘 要本课题运用制图软件对采摘器进行机构设计，可伸缩夹取式采摘机械是一种为解决人们采摘高处果实难而创新设计的工具，同时本设计大大的方便了农民工采摘油茶果的过程及采摘效率的提高。设计机构内容包括：采摘机构、可伸缩杆机构、和收集机构并用solidworks软件绘制了机构的三维图以助理解。可伸缩夹取式油茶球形果实采摘机构主要采用了采摘机携手和铝合金管可伸缩机构，采摘宽度范围较大效率高、伸缩长短可调节，采摘较灵活省力，果实由铝合金管的旁边的引导轨道滑出，最小采摘水果直径为40mm，最大采摘水果为80mm，收集极为方便省力，铝合金管可伸缩机构又使其质量较轻，便于携带，经投产和改进后可望解决农民朋友对于直径相近球形果实的采摘难题，市场前景广阔。关键词：可伸缩性；球形水果；采摘；夹取式；机构设计。第1章第2章绪论2.1课题背景及意义中国是世界上最大的水果出产国，居全球13个产量超1000万吨的国家之首。水果采收作为果园生产全过程中的一个重要环节，具有季节性强和劳动密集型的特点，所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的35451。近年来，随着农业产业机构的调整，林果生产已经成为很多地区经济发展和农民增收的支柱产业，随着种植面积的不断扩大，果园规模化发展和规范化管理的要求日益提高，从而果园机械化日益重要。果园收获机械的发展，可以减轻果农的劳动强度，提高生产效率，节约劳动成本，提高经济效益。我国果园作业机械研究起步较晚，基础相对较差，因此，果园作业机械化程度和欧美等国家还是存在差距。由于现代大型采摘机器太过昂贵，并且大型采摘机器仅适用于面积较大的果园大规模作业采摘，对于小作业果园而言，考虑到经济效益，不得不放弃大型机械采摘这种高效率作业。目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较复杂，季节性很强。单纯的人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且极易造成果实的损伤，同时由于依靠人工作业耗时耗力导致未能在果实的最佳采摘期将其采摘下来造成经济损失2。针对这种现状，采用简易的人工采摘器既能降低在采摘过程中对果实果树造成的损伤又可以减轻人们的劳动强度、节省成本、提高效率。这种手动采摘器具有结构简单，容易操作，安全舒适的优点，适用于不同高度及不同大小的水果采摘，与其他大型作业采摘机器相比结构更具经济效益。加之未来人口老龄化趋势，人工成本必会上升，因此辅助人工采摘器必将具有巨大的经济效益和广泛的应用前景。2.2课题国内外研究现状目前，国外水果采摘分为两种采摘方式：机械化采摘和机器人采摘。机械化采摘：在发达国家，由于劳动力成本较高和人口老龄化等问题，在水果生产中不得不利用机械化方式代替人工进行采收作业。但是，到目前为止，真正在生产中使用机械化采收的大多还是产品以加工为目的的水果和一些不易损伤的水果，如加工成果汁的柑橘、脐橙等。以新鲜产品形式进行销售的水果，基本上还是手工采收或机械辅助采收。早在20世纪40年代初，美国、法国等一些西方国家对水果采摘机械就展开了研究。40年代中期美国开始着手研究振摇式水果采摘机械。50 年代中期，出现了用拖拉机来进行驱动的振摇采摘机 3。从60年代起，欧美一些国家（美国、德国）以及澳大利亚、日本等国，随着劳动力成本的日益上涨，果品收获机械正越来越广泛地应用于多种果品的采收过程中。目前，常用的果品收获机多采用振动方式使果实与植株分离。随着升降平台的出现，接着产生了各种动力切割式采摘机械，例如油锯、气动剪，大大提高了采摘效率。机器人采摘：20世纪60年代美国最早开始研究果蔬采摘机器。随着计算机和自动控制技术的迅速发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，20世纪80年代中期以后，采摘机器人的研究和开发技术得到了快速的发展。以日本为代表的西方发达国家，包括荷兰、美国、法国、英国、以色列、西班牙等，在果蔬采摘机器人方面做了大量的研究开发，并且成功试验出了葡萄采摘机器人、柑橘收获机器人、番茄采摘机器人、黄瓜采摘机器人、甘蓝采摘机器人等4-12。由于技术、市场和价格等因素的影响，美国在自动化收获机器人的研究方面没有一个很清晰的战略，研究工作也基本处于停顿状态。 日本近年来开展了大量的收获机器人研究项目，进展很快，但收获机器人仍未能真正实现商业化。荷兰收获机器人的研究工作走在了很多国家的前面，但其涉及的果蔬种类并不多13。国内，果园采收机械化的研究与应用相比也较晚。果园采摘机械从 20 世纪 70 年代才开始研究，在引进国外果园机械的同时，陆续研制成功了机械振动式山楂采果机、气囊式采果器和手持电动采果器等。 80 年代后，开始研究和制造切割型采摘器，实现使用机械装置进行采摘。 接着出现了由微型电机作为动力的切割式采摘器和振摇式采摘器。90 年代开始，出现了很多简易采摘器。用于采摘苹果、梨、桃等水果的便携式水果分级采摘器的研制改变了过去劳动强度大、水果损伤率高、劳动成本高等缺点，使果农的采摘正确率提高、时间缩短14-16。随着果园机械技术的进一步融合，2007 年研制出了第一台多功能果园作业机即 LG-1 型多功能果园作190业机17。2009 年研制出了适宜单人操作使用的枸杞采摘机18。 2010 年研制出了 4YS-24 型红枣收获机19， 我国台湾省为了在坡地果园上实施机械化，省工经营，改良发展了适合坡地作业特性的农机具，研制成功了一种自走式牵引振动采果机。我国南方水果种植园大部分处于丘陵山区地带， 受限于坡地地形，合适的采摘机械很少，基本还是靠人工采摘 ，并且在费工以及作业危险性方面的问题比平地采摘机械更突出， 需要更多的科研院所和机构投入精力开展相应地研究。我国的水果采摘机器人的研究刚刚起步。从机械手、末端执行器、 行走装置等不同方面积极介入采摘机器人的研究和研制20-25。通过跟踪国外先进技术，在机器人采摘领域内取得了初步的成果，但是目前都处于实验阶段，投入农业生产实际仍需时日。我国的国家专利中有上百种的水果采摘器，包括机械式、电动式、气动式的果品采摘器，其中有的实现单方向的水果采摘，有的可改变方向能实现全方位的水果采摘。不过目前市场上商品化的采摘器品种还比较单一，且价格昂贵操作不便。