正文描述:《果实采摘机械手的创新设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、万方数据2009年7月农机化研究第7期果实采摘机械手的创新设计金旭星(无锡职业技术学院机械系。江苏无锡214121)摘要:果实采摘机械手是一种新型、实用的机械手,是一种为解决人们采摘高处果实难而创新设计的工具。为此,对果实采摘机械手进行了创新设计。该机械手结构轻巧,操作灵便;采用齿形剪.定位精度高;能进行自动分级采摘,避免了二次分拣;果实大小的界限、采摘高度范围均可自行调节,多方得益,市场前景广阔。关键词:果实;采摘机械手;创新设计中图分类号:TP241.3;THl2文献标识码:A文章编号:1003-188X(2009)07-0139—030引言我国
2、是多类型水果生产大国,但浪费严重,除贮藏、运输等因素外,缺乏有效的采摘器械而造成的采摘效率低下也是一个重要原因。目前,各国政府为增强地方经济,正相继开发大量旅游投资项目,纷纷举办各种采摘节,如苹果节、桃子节等,吸引了大量游客到果园采摘旅游,享受采摘的乐趣。如果能提供一种轻巧灵便的果实摘采器,不但会让游客增添采摘乐趣,而且保障了游客的安全及保护了果农的果树不受损坏。另外,果农可以少打矮壮素等农药,生产出更多的无公害果子,减少投入和污染,游客可以品尝到更新鲜卫生的水果。本文拟研究的果实采摘机械手是一种新型、实用的机械手,是解决人们采摘高处果实难的工具,其
3、最终目标是在确保果实不受物理损伤的前提下,提高劳动效率及消除高空作业的危险性。据多方调研,市场上尚未开发出相关产品,主要是大众对这方面的需求重视程度不够,本文的研究成果在第二届江苏省大学生机械创新设计大赛获奖,在整个调研、设计、制作过程中,课题组积极挖掘拓展了机械手的其余功能,并在不懈努力中取得了成功。1剪切功能的实现1.1功能原理分析要实现剪切果实的功能,可以有多种功能原理实现,如吸附式、抓拉式、剪切式等。各种功能原理的特收稿日期:2∞8一10—1l作者简介:金旭星(1971一),男,浙江金华人,讲师,(E—marl)jinxux-ing@163.
4、corno点比较,如表1所示。表1功能原理及特点Tab.1Functionprincipleandcharacteristic综合表1,选剪切式功能原理最为合适。1.2运动规律设计要形成剪切运动,可以选择两种运动规律:一是让两刀片相对滑动而相切;二是让两刀片相对转动而相切。由于动力源离执行机构相距较远,且刀片的移动方向应接近水平,而动力输人应是竖直的,如图1(a)所示。而对于实现两刀片相对转动这一要求,无论动力输入是移动还是转动,都可直接与执行机构灵活对接,不受运动方位限制。因此,选用两刀片相对转动的运动规律较为合适,如图l(b)所示。1.3运动构型
5、设计如前所述,可确定动力由动力源直接远距离输送至执行机构,使活动刀片相对固定刀片转动。课题组成员敏锐地捕捉到普通自行车的刹车装置,如图2所示。以此构型作为驱动机构,不但简便快捷、效率高,而且易于实现剪切。2分级功能的实现2.1功能原理分析欲实现分级功能,功能原理比较多,不过单纯从机械机构上考虑,主要有两种选择:一是按照果实的质量来确定;二是按照果实的最大直径衡量。众所周·139·万方数据2009年7月农机化研究第7期知,人们买卖果实、评定价格均以后者为依据,前者则是果实筛选流水线上的首选,所以确定以后者为依据展开设计。口卜一j!!兰竺竺兰竺型日(a)
6、输入与输出的方位关系锯齿状弧型(b)转动剪图I运动规律设计Fig.1Desi印0fmove眦ntrule支捧杆可调环f≮gi杆圆柱钠图2驱动机构ng.211.eaettlati∞mnlcture2.2运动规律设计显然欲使果实被剪切后自动实现分级回料,必须设置两个果实出口,以分别回落大、小果实。鉴于采摘效率量,设计要求只允许一个动作,是一个严峻考验。以下是设计过程中的两个主要方案。1)设想一:以活动剪与固定剪相交前让其自动“感应”果实大小,若为大果实,则大果实出口开启,而关闭小果实出口;若为小果实,则开启小果实出口,关闭大果实出口。驱动原理,如图2所示
7、。若要完成上述运动规律,杠杆原理为首推方案。令活动分级板与活动剪联动,活动分级板初始位置关闭小出口。并随者活动剪的移动向大出口摆动。该方案简单明了,易于设计,如图3所示。但因活动分级板位置与活动剪位置相距较远,需多路输出,对后续尺度设计带来许多困难,且该方案对果实的大小界限是唯一的,显然不符合市场实际。大出图3方豢1分级原理Ug.311Iegra&mion—nciple0fplanI2)设想二:令按下刹车把(不放松),剪落果实后,若为小果实,则直接落向小出口;若为大果实,则搁在小出口上,待放松刹车把后,打开大出口通道。因此,必须设置大小两个果实出口,
8、上为小出口,下为大出口。同时,设置一扇“门”式分级板与其配对,令其在剪切时处于掩盖大出口通道,放松刹车把时开
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