一款辅助型人工苹果采摘器的设计

一款辅助型人工苹果采摘器的设计孔盛杰;庞豪杰;赖鑫卢;胡诗怡;蔡英杰【期刊名称】《《南方农机》》【年(卷)，期】2019(050)015【总页数】1页(P69)【关键词】农业;缓冲装置;机械手;苹果采摘器【作者】孑L盛杰;庞豪杰;赖鑫卢;胡诗怡;蔡英杰【作者单位】浙江师范大学浙江金华321004【正文语种】中文【中图分类】S225.931研制背景及意义就目前的发展形势来看，我国的人力成本正在大幅提高，势必会有一场辅助采摘型机械手替代普通人工的工业革命。反观目前我国的工业机器人应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发可以直接影响到我国自动化生产水平的提高，无论是从经济上还是技术上考虑都是十分必要的。机械手是有机械控制的一种具有抓取和移动工件功能的装置，它是一种新型的装置，并且已经在很多领域得到了广泛的应用。该设计利用机械手爪，有效地解决了农民在摘果时，长期持续一个系列动作造成对身体上的伤害以及降低了摘果难度。现实中有许多不可忽视的问题，结合国外设计经验与国内果农现况，阅读有关技术资料，包括果树情况等，辅助型人工苹果采摘器设计主体思路是一种手持、轻便，人工推动小车、拉动伸缩杆以及电力驱动的机械手二合一的辅助型人工采摘水果的摘果装置。被机械手采摘下的水果通过减速管道落入小车中，减少了水果在做自由落体运动时，落到小车中的一瞬间产生的动力势能，减轻了水果的表面碰撞问题［1］。从而保护了果品的表面完好度，在一定程度上也能提高水果的市场价值。2采摘装置的组成部分2.1铝合金杆铝合金杆起着连接的作用，人体身高有限，采摘果子往往面临着高度太高的问题，为了摘到果子往往需要借助梯子之类的工具来帮忙。而我们的铝合金杆连接人手和果子的距离，主要由三节长度相同，直径不同的杆子组成，通过连接处的塑料接口调节满意长度。2.2传输管道我们利用涤纶化纤材质的网洞布制作出来了具有缓冲性能的装置的管道，因为减少了人力之后就要考虑到果子掉落下来的加速度的作用，比如苹果这个水果，很容易因为速度过快导致表皮破损之类的问题，这些问题容易导致都是苹果产量和销量的降低，所以我们在考虑到这些之后就设置阶梯式下落环节［2］。2.3运输车考虑到小车需要承受整台设备的大部分重量，所以采用钢架焊接结构，在保证牢固的同时，大大节约了制造成本。超大容量，能够装入较多的果实。手把处可360°旋转，使得爬楼不需弯腰，更加省力。从果农切身实际考虑，我们设计了两类轮子，其中一类用于上楼梯，三角设计能有效减少上楼所需的力；另外一类用于走泥地。同时小车具有折叠功能，既方便携带又节省空间。2.4仿生柔性机械手我们考虑到了普通机械手可能要人为抓紧，用剪刀可能会产生无法对准枝条的情况，选择采用使力更为便捷的机械手来代替剪刀模块，但是普通的机械手又有可能会使力过猛导致果子破损，我们便用柔性的手爪代替其他硬质的手爪，做到可以在使用较大力气的同时保证果子的完整，较低损坏的概率，从而提高整体的效率和效益［3］。3产品创新点及其市场应用1） 本产品的伸缩装置皆可拆卸使用，在存放方面比一般的摘果器来说更加便携，更加节省空间。我们之前了解到国夕卜很多农场的摘果器虽然摘果子的效率普遍较高，但是往往整个体积较大，不方便控制和摆放，在较小的庄园里面也很难有用武之地，面对的群体过小，我们的产品相比较而言，受众更广，制作成本也更加低。2） 抓取目标从苹果枝改成苹果，更加方便易得。我们在果园里实地考察的时候，看到很多枝都是隐藏在树木之间，没有这么容易瞄准，而我们将目标放大，改成苹果，则更加容易击中，增加了整体的效率［4］。3） 利用仿生机械手代替了以往的剪切结构的设计，将极小的目标苹果枝转换成较大的目标苹果本身，让人们更加容易摘下果子，我们采用聚氨酯类的材质制作出了鳍条效应仿生手爪比以往比较硬的普通手爪更容易保护果子的表皮，此外，我们还有考虑到三角具有稳定性，我们设计出了三爪的结构来保证在节省材料的同时可以稳定抓住果子。4） 在管道中设置了类比于阶梯式的下落环节作为缓冲装置，保证苹果掉落在每个阶梯上的速度一定，几乎为零，保证我们的苹果比别人的苹果下落的速度小，不仅防止苹果与小车的撞击，更加避免了苹果与苹果之间的撞击。4结语辅助型人工苹果采摘器是面向中小型果树种植户的设计，基于价格低廉，果农容易接受，且操作简单、方便，又在许多的地方有着不可替代的作用为理念进行设计。辅助型人工苹果采摘器对于果农来说是一笔巨大的财富，在操作的过程中使用此机械手，既可以方便地把果实采摘下来，又解决了农业中人工摘果效率低、果树高、摘果困难等一系列问题。此外还能在一定程度上提高水果的市场价值。因此，本作品能够为果农带来方便，也能给市场带来很大的实用价值和良好的社会效益。【相关文献】钱文池，张俊，吴红静，等.多功能蝶式苹果采摘器的设计[J].机械研究与应用，2019，32(1):135-136+140.童欣，黄智鸿，杜珂，等.重力下落双"V”型爪苹果采摘器的研制[J].机电信息，2018(18):56-57.