【《某蓝莓采收装置的总体方案设计分析》2500字】

-PAGEIII-某蓝莓采收装置的总体方案设计分析目录TOC\o"1-3"\h\u20646某蓝莓采收装置的总体方案设计分析 1249721.1蓝莓的生长特性及采收方法 1292851.2蓝莓采收装置类型选择 254841.3蓝莓采收装置总体方案设计 41.1蓝莓的生长特性及采收方法蓝莓是一种常见的水果，研制蓝莓采摘机前应该先了解蓝莓的生长习惯，与蓝莓生长环境。才能根据实际情况研制出相应的蓝莓采摘机。蓝莓生长实景图如图2-1，种植模式如图2-2所示。图1.1蓝莓果园实景图2-2蓝莓种植模式本章节以安徽省怀宁县黄墩镇种植园为研究对象，通过对安徽省怀宁县黄墩镇种植园进行实地勘察，可得得出蓝莓果树相关的尺寸，为蓝莓采摘机的设计打下基础。蓝莓果树具体尺寸如表2-1所示[6]。用于实验的蓝莓种植园，地上覆盖有塑料膜，土地表面比较平整，此种栽培方式能够充分维持根部的温度和水分，除此之外，借助塑料膜的反射光可以使蓝莓的阴影部分有所覆盖。水果蔬菜成熟后得采收方法主要有人工采摘和机械采摘两大类；(1)人工采摘水果蔬菜，主要方式有徒手采摘和手持剪刀采摘等两种采摘方式。手工采摘得水果蔬菜表皮完好不容易损坏，而且机械设备采摘果树容易破坏果蔬，并且机械采摘是不能区分果蔬的成熟程度，人工采摘可以区分果实得程度，能做到分期采收。但是人工采收成本高、采收效率低。(2)机械采收果蔬的产品具有采收效率快、节约人工成本。机械采收果蔬一般主要运用于果实成熟后，用于剥落果梗与果树之间得果实。一般使用刀片或者强压强或者机械振动等方式使果实脱落，果实落下后经传动带运输至果实收集装置。表2-1蓝莓果树具体尺寸项目强度基径/cm树冠高/cm底枝高/cm冠基径/m分枝数不同修建轻度修剪中度修剪重度修剪13.2414.2214.12251.6211.3141.673.41101.7111.21.411.661.111-168-116-8不同树龄4年10年15年8.1313.2219.47301.1211.1191.379.2100.188.31.591.781.116-107-127-10不同树形开心形纺锤形分层形14.2914.2213.22145.33208.45221.98108.8101.288.11.411.921.816-811-157-101.2蓝莓采收装置类型选择水果采收装置方面的设计研发国外相对较国内较早，近些年国内针对不同地理位置的不同水果采摘装置方面的研究也取得不同程度的成果。目前根据水果与果蒂分离的方法以及收装置驱动方式的不同，按照分离方式主要分为剪切式、抓拉式以及吸附式等，而机械式、电动式、液压式和气压式是采收的不同驱动方式。目前看来，在水果的采摘作业过程中，主要通过水果采摘机的机械臂部位进行操作，简单来说，机器人利用类似于人类的手来拧断水果的果枝或者是借助末端装置来切断果茎。但是这种末端装置需要对采摘水果以及工作环境等等进行考虑。目前人们为了防止在采摘的过程中对采摘水果造成碰伤等问题，都会对接触水果的手指内侧进行通过尼龙或橡胶等材料进行特殊设计，与此同时会控制采摘时的手指数量，虽然手指数量越多采摘的效果越好，但实手指的控制系统也越反正，同时受工作环境影响也越大。因此对采摘机的末端设计时，需要综合考虑采摘果实特性、抓手手指数量、系统控制难度以及采摘率等。目前国外已经研制出多种无手指夹持的水果采摘机，主要代表有荷兰农业研究人员开发的通过特殊电极迅速产生高温，完成水果采摘，简称为电极切割法；日本研发的通过抓取水果的果茎部分而无需接触采摘水果本体，能很好的防止碰伤水果；除此之外，果梗激光切断装置也能很好的防止碰伤水果，除此之外，果梗激光切断装置也能很好的防止碰伤水果，它则是由果梗聚焦剪切单元和激光控制单元所组成的，该水果采收装置能很容易的完成水果的果梗剪切，并且对水果夹紧的控制力精度要求低以及装置的机构设计简单，但是技术要求相对较高。目前国内果园中己有的水果采收装置或设备，大部分都是以割刀剪切采摘式、气力采摘式、机械化采摘式等[7-8]。（1）割刀剪切采摘式主要使用于采摘水果果蒂较结实的水果，具有结构设计简单、携带方便及根据果农意愿直接控制采摘控制机构进行采摘等特性，但是存在采摘效率低、人工劳动强度大等缺点，主要使用小型树林果实或水果高度较低的水果采摘环境。（2）气力采摘式是通过气压将水果吸入到收集装置的柔性运输管道时，产生的冲击力或惯性力完成水果和果树的分离，由于吸入口与果树和果实没有刚性接触，能很好的避免果实或果树由于操作造成碰撞，主要采摘方式主要用于小浆果类型的果实的采摘。（3）机械化采摘式是通过在采摘机器人末端安装简单的采摘工具，如手持刀、电动切割片等，来完成水果的采摘操作，末端装置设计只能在采摘部分起到辅助作用，若遇到水果生长在较高位置时便不容易达到采摘位，因此也会设计升降装置，来辅助采摘的着力点或采摘位置等，主要采摘方式可以运用不同高度的果实。不同水果采收装置根据使用的环境以及采摘对象不同具有不同的特点，气压吸附式的采摘方式虽然具有采摘动作灵活、水果定位要求较低，但是对吸附力控制要求较高，力度太小采摘失败，力度过大容易对果实或果树枝丫造成较大伤害。抓拉采摘方式虽然机械结构设计简单、操作方便，但是容易对果实或果树枝丫造成不同程度的伤害。剪切采摘方式虽然机械结构设计简单、操作方便，同时对果实或果树枝丫造成伤害较小，但是对采摘水果的定位要求较高。综上所示，本文设计的蓝莓采摘机采用机械臂机构。1.3蓝莓采收装置总体方案设计本文设计的水果采收装置是针对蓝莓这类水果，因此设计的蓝莓水果采收装置需要具有如下特性[9]：（1）本文设计的蓝莓采摘机机械臂是主要采用工业常用的关节型机械臂，传统的工业机械臂由大臂、小臂、驱动电机等部分组成。（2）在蓝莓采摘机的小臂设计中，增加一个收缩关节可以增加末端执行器的工作空间。蓝莓收获采收装置设备是基于机械手臂进行设计的蓝莓水果采摘装置，主要用于解决果农采摘高处或大面积的水果的采摘工具，因其设备使用的特殊性，所以在进行采摘装置设计时，需要满足可靠操作性和经济适用性两个基本原则。（1）操作可靠性的原则：因为设计的蓝莓收获采收采摘机器人设备的使用者是文化水平以及技术能力较低的农民，大部分都不具有相关的机电知识和操作技术，因此设计的蓝莓收获采收采摘机器人设备必须具有操作简单和运行可靠等特性。（2）经济适用性的原则：在满足上述的操作简单且运行可靠的基础上，应该在满足使用功能的前提下，尽量控制制造成本，因为该类设备使用对象是果农，而果农大部分是以个体经营为主，因此必须要控制制造成本，若制造成本或维修费用过高，便很难进行推广。本文设计的基于机械手臂的蓝莓收获采收装置是有机械手臂、采摘装置(包含旋转机构，采摘机构)、水果的收集装置、