一種電動(dòng)摘果剪枝機(jī)的設(shè)計(jì)

劉李逵 董萬(wàn)福 陳羽立 林李柔

（成都大學(xué) 610100）

1 背景

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)愈加發(fā)展的情況下，果樹(shù)的種植面積也變得越來(lái)越大，同時(shí)生產(chǎn)方法由以前的個(gè)體種植變成了集體化的片區(qū)種植，便于管理。[1]但是也出現(xiàn)了問(wèn)題，在每年果實(shí)成熟和需要修枝的時(shí)候，工作量變得非常大，而且市場(chǎng)上現(xiàn)在出現(xiàn)的工具大多都是手持式，對(duì)于果樹(shù)較高部分就需要梯子，修剪和摘取不同果樹(shù)的時(shí)候就需要將梯子移來(lái)移去，降低工作效率，增加工作量，同時(shí)人在高處也容易出現(xiàn)安全事故。[2]

2 設(shè)計(jì)步驟

明確任務(wù)→確定系統(tǒng)的整體性目的→進(jìn)行功能分析→分功能求解→將分功能解綜合為整體解→方案對(duì)比。[3]

3 電動(dòng)摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

包括主體機(jī)架、電機(jī)及傳動(dòng)、滾珠絲桿、機(jī)體外套、PLC控制器、剪枝機(jī)構(gòu)、摘果機(jī)構(gòu)。通過(guò)PLC控制升降電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)體外套上升或下降，帶動(dòng)工作部件剪枝機(jī)構(gòu)或者摘果機(jī)構(gòu)上升或下降，工作部件上均有工作電機(jī)，對(duì)工作部件提供動(dòng)力，控制端也為PLC控制器，工作部件為可拆卸，達(dá)到剪枝摘果一體的目的，如圖。

3.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與使用

通過(guò)升降電機(jī)帶動(dòng)使機(jī)體外套升降，在主體外套和螺帽上的限位開(kāi)關(guān)會(huì)防止機(jī)構(gòu)在最高處和最低處繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)升降電機(jī)破壞機(jī)構(gòu)或者燒壞電機(jī)，工作部件剪枝機(jī)構(gòu)和摘果機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)體外套頂部的螺柱上，通過(guò)PLC控制工作部件自帶的工作電機(jī)正反轉(zhuǎn)完成剪枝和摘果，提高了效率，減少了工作量，保障了人身的安全。使用時(shí)：升降部分由升降電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿上螺帽的升降，帶動(dòng)機(jī)體外套升降，然后工作部件通過(guò)底部螺紋孔與機(jī)體外套的頂部螺柱連接，隨著機(jī)體外套同步升降。

在主體機(jī)架下部有一方形外殼，內(nèi)部裝有升降電機(jī)和傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置由帶輪一，帶輪二和傳動(dòng)帶組成，方形外殼兩側(cè)有兩握把，左側(cè)握把上有兩個(gè)按鈕，用于控制工作部件剪枝或摘果機(jī)構(gòu)上的工作電機(jī)正反轉(zhuǎn)，為點(diǎn)動(dòng)式，右側(cè)握把上有三個(gè)按鈕，用于控制主體機(jī)架的升降電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止，正轉(zhuǎn)使機(jī)體外套上升，反轉(zhuǎn)使機(jī)體外套下降。

在鋼珠絲桿的螺帽上有一上升限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)螺帽上升到機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的最高處時(shí)，限位開(kāi)關(guān)會(huì)被絲桿頂部的頂板壓住閉合，升降電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)按鈕按下時(shí)開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在機(jī)體外套內(nèi)部的頂部有一下降限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)體外套降至最低處時(shí)，被絲桿頂部的頂板壓住閉合，升降電機(jī)停止反轉(zhuǎn)，當(dāng)正轉(zhuǎn)按鈕按下時(shí)開(kāi)始正轉(zhuǎn)。當(dāng)停止按鈕按下時(shí)不管機(jī)構(gòu)處于何種狀態(tài)，升降電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)停在當(dāng)前位置。

3.2 剪枝與摘果機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在使用剪枝機(jī)構(gòu)時(shí)，當(dāng)按下右側(cè)握把的正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，剪枝機(jī)構(gòu)上的工作電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)扇形錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使上刀刃轉(zhuǎn)動(dòng)與下刀刃閉合，剪斷樹(shù)枝，按鈕采用點(diǎn)動(dòng)式，按下時(shí)工作電機(jī)正轉(zhuǎn)，松開(kāi)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，反轉(zhuǎn)亦是如此，按下反轉(zhuǎn)按鈕工作電機(jī)反轉(zhuǎn)，松開(kāi)按鈕就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣簡(jiǎn)化了操作，同時(shí)提高效率。

在使用摘果機(jī)構(gòu)時(shí)，控制工作電機(jī)正反轉(zhuǎn)與剪枝機(jī)構(gòu)相同，在工作電機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)候，工作電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺帽上升，爪指推桿推動(dòng)爪指閉合，在爪指內(nèi)部有一彈性軟板，保護(hù)果實(shí)不被抓壞，工作電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿，使螺帽下降，爪指推桿拉動(dòng)爪指使爪指分開(kāi)，取出果實(shí)。

4 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)摘果機(jī)能有效地解決傳統(tǒng)摘果機(jī)存在的問(wèn)題，該電動(dòng)摘果機(jī)操作簡(jiǎn)單，電動(dòng)摘果機(jī)在使用時(shí)只需按壓電源開(kāi)關(guān)，采摘部分即可開(kāi)始工作，用戶可根據(jù)不同的水果高度來(lái)調(diào)節(jié)伸縮桿，以實(shí)現(xiàn)采。全國(guó)很多地區(qū)在水果的采摘上依然主要靠人工，采摘中存在勞動(dòng)工作量大、作業(yè)范圍廣、觸碰力度控制要求高等問(wèn)題。本高適應(yīng)性多功能摘果神器，工作環(huán)境不受季節(jié)性、地域性、操作性限制，以簡(jiǎn)單的人工操作達(dá)到快速、完整采摘果實(shí)的目的。