可升縮剪切式多功能臍橙采摘器

熊震 胡瑞

摘要：為了解決贛州地區(qū)矮化密植臍橙采收作業(yè)存在的問題，針對目前臍橙的種植模式中的植物生長特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了可升縮剪切式多功能臍橙采摘器，詳細(xì)闡述了采摘器結(jié)構(gòu)及工作原理，設(shè)計(jì)分析其關(guān)鍵部件，該裝置中收集籃、伸縮桿的連接結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，并且在收集籃與伸縮桿之間還設(shè)有緩沖帶，能夠有效減緩二者之間的相互作用力，從而使本實(shí)用新型具有很好的穩(wěn)固性和耐沖擊能力該機(jī)器結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、適應(yīng)性強(qiáng)、采摘效率高、無需再額外請人在地面上接住果子，節(jié)約人工且更加安全，適用于密植種植園進(jìn)行臍橙的采摘與收集。

關(guān)鍵詞：可升縮剪切式、臍橙采摘器、多功能、電動(dòng)摘果刀

前言

在“鄉(xiāng)村振興”發(fā)展戰(zhàn)略下，贛南臍橙產(chǎn)業(yè)逐步占據(jù)著贛南人的主要收入位置[1]。但是，在實(shí)際的臍橙種植作業(yè)中，依然主要依靠傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，工作量大、效率低、質(zhì)量難保證[2]。因此，以臍橙為對象研究一種臍橙采摘裝置，促進(jìn)果業(yè)采摘自動(dòng)化、智能化具有較大的意義。贛南臍橙年產(chǎn)量達(dá)百萬噸，原產(chǎn)地江西省贛州市已經(jīng)成為臍橙種植面積世界第一，年產(chǎn)量世界第三、全國最大的臍橙主產(chǎn)區(qū)[3-4]。在采摘臍橙時(shí)，往往需要兩人配合工作，其中一人借助電動(dòng)摘果刀具將臍橙摘下，另一人手持容器在下面接住落下的臍橙，這樣不但浪費(fèi)人工，并且容易砸到人有一定的危險(xiǎn)性[5];且臍橙在過高的高度掉落在容器中產(chǎn)生的沖擊力較大，容易摔壞臍橙，并且人工手持容器在如此大沖擊力的作用下接住臍橙，手持容器的穩(wěn)定性以及容器的耐沖擊能力均不夠。

2.可升縮剪切式多功能臍橙采摘器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可升縮剪切式多功能臍橙采摘器包括套桿、伸縮桿和電動(dòng)摘果刀具，伸縮桿上安裝了一個(gè)可隨著伸縮桿一起運(yùn)動(dòng)的收集籃以及電動(dòng)摘果刀具構(gòu)成，收集籃的開口正對電動(dòng)摘果刀具，電動(dòng)摘果刀具安裝在伸縮桿遠(yuǎn)離所述套桿的一端，收集籃外表面的一側(cè)與所述伸縮桿固定連接，收集籃設(shè)有一個(gè)開口，該開口正對所述電動(dòng)摘果刀具。收集籃與伸縮桿之間通過多個(gè)螺栓與螺紋孔擰緊配合，通過兩塊柔性卡板卡接配合，使收集籃與伸縮桿的連接結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，并且在收集籃與伸縮桿之間還設(shè)有緩沖帶，能夠有效減緩二者之的相互作用力，從而使其具有很好的穩(wěn)固性和耐沖擊能力。

2.2可升縮剪切式多功能臍橙采摘器結(jié)構(gòu)

一種可升縮剪切式多功能臍橙采摘器，包括套桿、伸縮桿和電動(dòng)摘果刀具。伸縮桿活動(dòng)插接在套桿的內(nèi)部，二者伸縮配合使用，電動(dòng)摘果刀具安裝在伸縮桿遠(yuǎn)離套桿的一端;端邊還設(shè)計(jì)有收集籃，收集籃外表面的一側(cè)與伸縮桿固定連接，收集籃設(shè)有一個(gè)開口，開口正對電動(dòng)摘果刀具，收集籃在其與伸縮桿連接的位置設(shè)計(jì)了柔性卡板和緩沖帶，能夠有效減緩二者之間的相互作用力，從而使本實(shí)用新型具有很好的穩(wěn)固性和耐沖擊能力。一端同軸套接有把手、手上設(shè)有防滑紋。伸縮桿形狀相匹配的限位槽。

其工作原理：伸縮桿活動(dòng)插接在套桿的內(nèi)部，電動(dòng)摘果刀具安裝在伸縮桿遠(yuǎn)離套桿的一端，伸縮桿可沿著套管做伸縮運(yùn)動(dòng)，從而使電動(dòng)摘果刀具也可隨著伸縮桿進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)，以摘取位于不同高度的臍橙，該種可升縮剪切式多功能臍橙采摘器還包括有收集籃，收集籃外表面的一側(cè)與伸縮桿固定連接，從而使收集籃也可隨著伸縮桿進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)。

2.3新型收集籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

收集籃由橫向桿和縱向桿交錯(cuò)組合而成，伸縮桿嵌入在嵌入在收集籃外表面一側(cè)中部的兩根縱向桿之間，該兩根縱向桿的一端均開設(shè)有三個(gè)第二螺紋孔，每個(gè)第二螺紋孔內(nèi)均配套設(shè)置有一根所述螺栓;伸縮桿上的所述第一螺紋孔開設(shè)有六個(gè)，伸縮桿的兩側(cè)各分布有三個(gè)第一螺紋孔，分別對應(yīng)于兩根縱向桿上的三個(gè)第二螺紋孔，第一螺紋孔與第二螺紋孔同軸設(shè)置，并且二者通過螺栓螺紋連接在一起。

收集籃與伸縮桿之間通過多個(gè)螺栓與第一螺紋孔和第二螺紋孔相互擰緊配合，還通過兩塊柔性卡板將伸縮桿與收集籃牢牢卡接在一起，使收集籃與伸縮桿的連接結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，從而使收集籃在受到?jīng)_擊力時(shí)不易與伸縮桿出現(xiàn)松動(dòng)甚至脫離，當(dāng)收集籃在受到?jīng)_擊力時(shí)，緩沖帶能夠減緩收集籃給伸縮桿的擠壓力，從而有效減緩二者之間的相互作用力，進(jìn)而使具有很好的穩(wěn)固性和耐沖擊能力。

2.4電池盒設(shè)計(jì)

電池盒呈兩端開口的長方體結(jié)構(gòu)，所述接線板的一端鉸接在所述電池盒底部開口的一側(cè)，另一端與所述電池盒底部開口的另一側(cè)活動(dòng)連接，所述底蓋的截面呈L型，其遠(yuǎn)離自身鉸接端的一端與所述接線板遠(yuǎn)離自身鉸接端的一端的底部活動(dòng)連接。

電池盒的底面鉸接有接線板，伸縮桿的外表面位于電池盒下方的位置鉸接有底蓋，電池盒的內(nèi)部位于接線板上方的位置固定安裝有支撐板，電池盒呈兩端開口的長方體結(jié)構(gòu)，接線板的一端鉸接在電池盒底部開口的一側(cè)，另一端與電池盒底部開口的另一側(cè)通過相互配合的卡頭以及卡槽活動(dòng)連接在一起，底蓋的截面呈L型，其遠(yuǎn)離自身鉸接端的一端與接線板遠(yuǎn)離自身鉸接端的一端的底部通過相互配合的卡頭以及卡槽活動(dòng)連接在一起，支撐板、接線板以及電池盒的內(nèi)壁之間構(gòu)成有空腔，底蓋與接線板之間也構(gòu)成有空腔，第一接線孔貫通該空腔，支撐板上貫通開設(shè)有兩個(gè)第二接線孔，接線板上固定貫穿設(shè)置有兩個(gè)接線柱。

結(jié)論

本裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)直接決定了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性和控制的復(fù)雜性，針對采摘作業(yè)對象的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)簡單、緊湊、輕巧，采摘無損高效，節(jié)省勞動(dòng)力成本且更加安全，顯著提高了降低生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]盧占軍，鐘八蓮，郭慧.贛南臍橙產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的探討[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì)，2015（04）：149-152.

[2]王云霞.奉節(jié)縣：著力推廣林果機(jī)械為鄉(xiāng)村振興添措施[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2019（08）：16-17.

[3]李志鵬，羅玉峰，石志新，等.臍橙采摘執(zhí)行器的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械傳動(dòng)，2020，44（04）：67-73.

[4]刁俊明，曾憲錄，朱遠(yuǎn)平，等.臍橙果實(shí)大小對果實(shí)感官品質(zhì)和可溶性固形物含量的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，42（23）：82-85.

[5]李玉桂.推廣果業(yè)機(jī)械助推臍橙產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2013（07）：21.

基金項(xiàng)目

國家（江西?。┐髮W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（201635）;江西省教育廳項(xiàng)目（GJJ180960，GJJ180934）;江西省研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（YC2020-S633）;南昌工程學(xué)院研究生創(chuàng)新項(xiàng)目（YJSCX202006）。

通信作者：胡瑞