柿果采摘装置设计

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoziyuan123
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柿果是一种短果柄簇生的浆果类果实,果实在成熟后容易碰伤腐烂。过去一些像摇振式的机械化收获方式已经不能满足对鲜食柿果的收获要求,采摘作业基本依靠手工完成,劳动强度大,生产效率低。目前,研究比较热门的方向是果蔬收获机器人的研究,但是由于智能化的采摘机器人工作原理复杂,作业效率不高,对操作机器人员的相关知识有一定的要求,而且采摘机器人的成本很高,这些都成为制约收获机器人投入生产应用的制约因素。为此,本课题在分析现有果蔬收获机械的基础上,设计了一种新型、简便的柿果采摘装置。主要研究内容有以下几个方面:  (1)现代柿园通常采用矮化密植的方式,柿果在柿树上以簇生为主、生长朝向分布不均,果柄短粗、坚硬,这些都不利于柿果的机械化采摘作业。为了克服柿果生长密集,柿果果柄部位空间狭小等不利因素,选用结构紧凑的柿果采摘末端执行器,在综合分析对比了剪具和锯机的结构及工作特性基础上,选用圆锯片作为柿果采摘装置的末端执行器。  (2)柿果收获作业是柿果生产周期中的一个重要环节,目前,国内外在鲜食水果收获环节主要依靠人工作业,费工、费时,因此,关于鲜食水果的机械化收获研究一直在进行。目前果蔬收获机器人由于技术复杂性、成本高、效率低等制约因素,无法投入市场应用。本课题为解决现有柿果机械化收获的实际应用问题,提出一种高效、便捷的柿果采摘装置设计方案。  (3)在综合分析柿树和柿果生物学特性的基础上,结合柿果采摘装置设计任务要求,明确柿果机械化采摘过程中的难点是柿果生长密集,果柄短租,设计一种边缘均布有特殊轮廓曲线槽口的圆锯片外罩壳,圆锯片安装在外罩壳内部。外罩壳边缘槽口可快速定位空间狭小的柿果果柄,最终由圆锯片切削果柄实现采摘功能。借助Pro/Engineer三维计算机辅助制图,绘制柿果采摘装置三维零件图和装配图。通过引用圆锯片工作切削力和切削功率的经验计算公式,粗略估算本课题柿果采摘装置工作过程中的切削力大小以及功率消耗,通过参考计算值配置电机型号。  (4)加工柿果采摘装置样机并进行切削试验,验证柿果采摘装置设计方案的可行性以及所设计柿果采摘装置的实际工作性能。通过柿树座果枝切削试验观察发现,柿果采摘装置可以顺利定位枝干,在采摘装置不断接近枝干的过程中,枝干可以按照预期设计目标快速进入柿果采摘装置圆锯片外罩壳边缘槽口内部,最后与圆锯片接触且被圆锯片切断。最后,通过二次回归正交组合试验得到影响柿果采摘装置工作总功率消耗的因素的作用规律。
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