往复式桑叶采摘机设计及采摘效益分析

以实现机械采摘桑叶为目的,设计一款能自动实现桑叶采摘的往复式桑叶采摘机。桑叶采摘机包括往复式桑叶采摘装置、桑枝定位装置和行走装置。为了使桑叶采摘机能够准确地完成桑枝定位、顺利地进行桑叶采摘,桑枝定位装置对桑枝进行定位,行走装置带动桑叶采摘机运动至工作位置,之后由往复式桑叶采摘装置进行桑叶采摘。通过查阅文献和调查,确定桑树的生长情况,结合往复式桑叶采摘机的运动进行机械采摘桑叶的效益分析,得到机械采桑效率为422.4kg/h,采摘6.67hm2桑园所需费用为2 093元。     

桑叶采摘机手动操作机构的优化设计

应用力学理论,对桑叶采摘机手动操作机构曲柄的角速度和操作者的扣动力进行了分析计算.对操作机构进行优化设计时,以操作者的扣动力最小和曲柄在滑块移动到S/2处时的角速度最大为目标建立多目标优化的数学模型.采用统一目标法中的乘除法将各个目标函数统一到一个总的统一目标函数中,然后采用Matlab语言编程,使用优化工具箱求出最优解,将优化结果应用在桑叶采摘机的设计中,达到了预期效果.     

桑叶采摘机桑枝间歇拨动装置的建模及仿真分析

针对摇杆式桑叶采摘机中桑枝拨动与桑叶采摘之间的时间协调匹配要求,选用圆柱分度凸轮机构作为间歇拨动装置,通过间歇拨动装置和桑叶采摘装置的协调配合,使桑枝能够及时进入圆环刀具口所在位置,保证桑叶的顺利采摘。采用空间包络曲面共轭原理建立了圆柱分度凸轮的数学模型,然后使用Pro/E三维软件的参数化建模功能进行三维设计和建模,结合在摇杆式桑叶采摘机设计中的相关结构参数建立了圆柱分度凸轮机构的虚拟样机模型,通过干涉分析验证了该机构设计的合理性,并将模型转换格式导入ADAMS软件中对其进行动力学仿真。仿真结果表明:该机构模型建立正确,各运动性能较稳定,满足了在桑叶采摘机中的实际应用价值,对该机构的优化设计、加工和安装起到了一定的指导作用。     

手持式草莓采摘收集一体化装置的设计

针对现有草莓采摘作业中劳动强度高效率低下的特点,设计了一种人工操作辅助采摘的小型手持机械装置。该装置主要由送料和传动结构、根茎切割机构、根茎夹持机构、操控机构,以及果实收集机构等部分组成,以微型电机为动力源,以刀片和同步带组合,实现草莓根茎的切断、果实夹持、输送、收集的一体化作业。现场测试结果表明:该装置可显著提高操作者的劳动效率,减轻工作强度,具有较好的推广和实用价值。     

基于Pro/Engineer的螺旋式桑叶采摘机设计

结合广西地区桑叶种植和人工采摘情况,为实现桑叶采摘机械化,研制了一款桑叶采摘机,利用螺旋式提升结构完成桑叶采摘过程。采用Pro/Engineer软件,对螺旋式桑叶采摘机的桑枝拨动定位装置、桑叶采摘装置、行走装置及机身等部件进行三维实体建模及虚拟样机装配,并对长径比比较大的关键零部件进行稳定性校核。结果表明:关键零部件满足稳定性要求;整机机械结构简单,使用时便于操作,能实现桑叶的机械化采摘,对减轻桑农劳动强度具有重要意义。     

摇杆式桑叶采摘机拨枝与采摘时间的协调匹配分析

以实现机械采摘桑叶为目的,设计一款能自动采摘桑叶的摇杆式桑叶采摘机,并通过对桑叶采摘装置和间歇拨动定位装置工作原理分析,建立曲柄滑块机构运动的几何模型。通过对称两端半圆环刀具的张闭动作时间与间歇拨动装置运动时间的匹配分析计算,确定了圆柱分度凸轮分度期转角和停歇期转角,使间歇拨动定位装置能及时将桑枝送到桑枝定位框,即对称两端半圆环刀具所在位置,使圆环刀具能对桑叶准确实现采摘动作。该研究可为实现桑叶采摘的机械化提供理论和应用依据。     

可适应性苹果辅助采摘装置研制

为改进现有苹果采摘方式，提升采摘效率，设计并制作了一种可适应性苹果辅助采摘装置，包括可变式采摘模块、分选与收集模块以及视频辅助模块。采摘试验表明，在保证采摘质量的前提下，可适应性苹果辅助采摘装置的采摘效率约是常规手工采摘的1.8倍。      

桑叶采摘机主运动系统公差的设计

由于桑叶采摘机主运动系统的精度要求较高,为了降低各相关零部件的加工难度,而又能保证主运动系统的装配精度,对桑叶采摘机主运动系统误差来源进行分析,找出产生误差的主要因素,然后采用修配法和调整法对主运动各零部件的公差进行分析计算.在采用修配法计算时,将平面尺寸链转化为直线尺寸链,以活塞销钉到活塞端部的距离A1为修配环,最后计算出修配环的尺寸.对于桑叶采摘机来说,由于调整件接触处的刚度要求不高,采用调整法效果较好.     

大枣采摘收集一体机的设计

传统的大枣采摘方式多为人工采摘,劳动强度大且采摘效率低。在调查了大枣的生长环境及采摘特性后,研究分析了振动采摘收集机工作原理,设计完成适合大枣采收的振动式大枣采摘收集一体机结构设计。应用Solidorks软件建立大枣采摘收集一体机行走机构、采摘机构、激振机构、收集机构的三维模型,根据各工作机构零部件的相对位置关系,完成振动式大枣采摘收集一体机的整体装配体。     

高效橘子采摘装置的设计

橘子生长朝向具有各异性,其果柄相对于采摘者有竖直、水平、倾斜等方向,朝向各异,这造成了采摘时的定位难.为了提高采摘效率,采用了多工位剪切、环形联动等机构,辅以果实收集、伸缩杆等装置,使果农在一个位置就能高效完成面对的一扇形面上的所有橘子采摘,具有操作简单、成本低廉、采摘效率高、实用性强等优点.     

高丛蓝莓采摘机采摘系统设计与试验

为提高我国蓝莓果实采摘效率,设计了一种高丛蓝莓采摘机。分析了采摘机设计要求与工作原理,估算了蓝莓树枝采摘频率和采摘惯性力。按照确定的设计要求,采用给定行程速比法设计了铰链四杆机构,运用图解法设计了双摇杆机构,并加工制造了采摘系统。为评价采摘系统果实采摘质量和机采与人采效率比,进行了蓝莓采摘试验。试验结果表明,机器采摘效率为829 g/min,是人工采摘效率的12.67倍;采摘果实破损率为8.3%,采净率为96.9%,未成熟果实脱落率为9.7%,该采摘机采摘蓝莓果实的质量和效率较高。     

无轨电动采摘车的研究与应用

我国温室内作物采摘收获主要是人工作业,没有辅助的配套设施设备,劳动消耗大、效率低。虽然目前相继推出有轨道的采摘车,但由于温室种植面积大,轨道的成本占比重较大。针对以上问题,开发了无轨道电动采摘车,实现了温室作业通道内无轨道采摘。该无轨采摘车主要由行走转移底盘、液压升降机构、工作平台、液压举升及控制部分等构成。该采摘车在温室狭窄的作业通道内运行,进行无轨道采摘作业,具有结构简单、操作容易、零排放及无污染等优点。经过实际生产试验,相对人工作业,工作效率可提高6~7倍。     

一种柑橘采摘器的研究与设计

目前山地丘陵的水果采摘主要是使用采果剪手工采摘,存在采摘效率低、劳动强度大和高枝水果易掉落造成的内外伤,影响果品的外观等弊端。在广泛调研的基础上设计了一款简易水果采摘装置,包括驱动结构、控制系统、定位结构、切割装置、收集装置、伸缩杆六大部分。最终实现了高效率采摘高位水果的目标,且使用简单,成本较低,适合于大面积推广。     

电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器设计与试验

油茶果机械化采摘是目前亟待解决的难题,其中花苞损伤又成为机械采摘难以克服的问题。设计了一种电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器,分析了胶辊机构采摘油茶果的过程和原理,得到了油茶果碰撞脱落的临界条件。通过对采摘头回转架组件参数设计,确定了回转架组件上对辊间距有效调节范围为20~65 mm,初步拟定回转架转速范围为20~40 r/min。在江西农业大学油茶林进行了油茶果采摘试验,并对电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器作业中油茶花苞损伤进行了研究。结果表明:当胶辊直径为30 mm,间距为25 mm,胶辊旋转速度为30 r/min,胶辊线速度为0.833 m/s时,直径大于25 mm的油茶果能全部被采摘,漏采率为13.6%,且未开的花苞未见明显损伤。     

梳齿往复式杭白菊采摘装置设计与试验

针对杭白菊采摘耗费人力、采摘效率低等问题,设计了一种小型实用的梳齿往复式杭白菊采摘装置。根据杭白菊的生长特性和采摘要求,利用SolidWorks软件进行采摘装置的结构建模,该采摘装置利用梳齿梳脱和辊刷清扫作用以及曲柄摇杆机构的急回特性实现杭白菊的采收作业。为了获得该装置的最佳工作参数,进行了田间试验。首先,通过单因素采摘试验,确定了梳齿往复频率、梳齿间距、梳齿工作深度为影响采摘效果的3个主要因素;然后,以梳齿往复频率、梳齿间距、梳齿工作深度为试验因素,以杭白菊采摘率、含杂率、破损率和落地损失率为评价指标,进行了正交试验,试验结果表明：在梳齿往复频率40r/min、梳齿间距6.5mm、梳齿工作深度200mm的参数组合下,采摘效果最佳,此时,杭白菊的采摘率为92.47%,含杂率为11.07%,破损率为1.48%,落地损失率为1.41%。所设计的梳齿往复式杭白菊采摘装置获得到了较好的采摘效果。     

适用于山地手持式电动蓝莓采摘机的研制

为解决我国山地蓝莓较难实现机械化采摘的问题,通过机械结构设计、电机控制策略设计,研制一款适用于山地的手持式纯电动蓝莓采摘机。该机采用振动原理,通过锂电池(14.8V·10Ah)为整机供电,总质量5.1kg,总长1850mm,有着体积小、质量轻以及制造成本低等特点,可轻便携带上山进行手持采摘。以贵州省黔东南苗族侗族自治州麻江县"灿烂"蓝莓为试验对象,分析振幅和振频对采摘结果的影响,进行人工、机械采摘对比试验。试验结果表明:频率设置在3～10Hz、振幅固定在±15°时,采摘效果最好,平均采摘效率为86.65%,平均采摘未熟果率为9.83%、平均采摘未采净果实率为1.48%,平均机采人采效率比为5.44,果实破损率为0%,树枝破损率为0%。     

基于PLC控制的采摘装置自适应调控研究

为了实现果蔬采摘的无损采摘和果蔬的准确识别,本文基于PLC技术设计了果蔬采摘装置的自适应调控系统。系统主要由信息采集模块、图像处理模块、运动控制模块、运动执行模块和PLC控制器组成。通过机械手进行设计,使其在抓取果蔬时的抓取位置、位移和作用力具有自适应能力;对图像进行自适应均衡化处理,提高图像识别。试验数据表明:采摘装置可以对果蔬精准定位,保证果蔬的无损采摘。     

基于互补采摘方法的菠萝柔性收割一体化装置设计

菠萝营养丰富,味道清香,深受人们的青睐。为减轻人工采摘劳动量、提高生产效益,提出一种互补采摘方法,进行了菠萝采摘收割一体化装置的参数化建模设计与样机制作,详细介绍了采摘、柔性传送、传动系统结构和机架等关键部分,并对装置主要部件的标准件参数和工作方法进行阐述。利用样机进行了采摘试验,结果表明:通过拨叉拨断和锯片切断相结合的互补采摘菠萝方法具有较高的采摘成功率,并且该装置具有操作简单、效率高和结构新颖等优点,对实现菠萝采摘设备的市场化开发具有一定借鉴意义。      

罗汉果采摘装置的设计仿真与试验

为了改善罗汉果采摘条件、提高采摘效率,基于罗汉果生长特性和采摘实际需求,设计了一种罗汉果采摘装置.通过UG建立装置模型并进行优化设计,并通过Adams和Ansys进行了运动学和有限元分析,验证了所设计装置的合理性.最后,制造样机并进行试验,结果表明:采摘装置大大提高了采摘效率,满足使用要求.