伸缩型摘果器的设计与研究

伸缩型摘果器的设计与研究

李东阳 ,丁俊玲 ,王旭丹

大连科技学院   辽宁省大连市

摘要：

目前针对于很多果园采摘作业存在着费时费力费人工的现状问题，不同水果对于抗撞抗摔的能力各不相同，采摘效率很低，机械化程度也比较差，而现有的摘果器在采摘果实时，采用摘果器的特殊结构对果实进行卡接，后采用手动拉拽的方式将果实摘下，但面对一些这种果肉容易损伤的果实时，现有的摘果器会导致果肉受损，进而导致果肉被污染或降低果实的售卖量，因此，如何针对于不同尺寸以及易损伤的果实采摘更加安全变得尤为重要。

1.引言

为了克服现有技术的上述缺陷，本的实施例提供一种伸缩式摘果器，通过设置U型护刀件与刀片，将果实套进外壳内后通过手指拉动指扣板，使U型护刀件收缩后启动电机使刀片旋转将果梗切断使果实落入收集网内，实现不伤害果肉的情况下采摘果实，避免了果肉的破损，保证果实的完整度以解决上述提出的问题。

2.设备基本结构和原理

2.1整机结构组成介绍

伸缩式摘果器其主要结构由外壳、U型护刀件、齿轮环、支撑架、刀片、限位架、限位空心筒；、传动架、传动杆、第一拼接管、第二拼接管、微型电机、齿轮轴、限位弹簧片、转接软管、握把、指扣板、第一限位弹簧、固定环、第二限位弹簧、圆角凸块和收集网组成。

2.2工作原理

伸缩式摘果器的工作原理如下：在需要采摘果实时，首先通过按压限位弹簧片，使第二拼接管失去限位弹簧片的限位，进而可使内部的第一拼接管可以进行滑移，通过拉动第一拼接管，使第一拼接管从第二拼接管的内部抽出，进而调节第一拼接管与第二拼接管的整体长度，当长度达到合适尺寸时，将果实套进外壳内，通过手指拉压指扣板带动传动杆向拉压的方向滑移，同时通过传动架与传动杆固定连接的限位空心筒向下滑移，进而使限位架下移并同时带动刀片向下翻转，当多个刀片向下翻转时，会将果实推进外壳内，由于果梗细长会卡进多个U型护刀件之间，此时启动电机，通过齿轮轴的传动使齿轮环3转动，进而使刀片旋转，由于刀片滑动连接在U型护刀件内，在刀片转动时会将卡进多个U型护刀件之间的果梗切断，同时在U型护刀件的保护下不会使果肉收到损伤，进而到达在不损伤果肉的前提下对果实进行采摘，而当果梗被切断时，果实会顺着外壳的内部落入收集网内，并随着收集网内果实的增多随之重量增大，在达到一定的重量时由于圆角凸块的角为光滑的圆角，在重量影响下会使圆角凸块向内部滑动，并脱离第二拼接管开设的卡接槽，使固定环向下滑移并在圆角凸块进入下一个卡接槽时进行停顿，当重量未到达圆角凸块继续内缩的重量时，圆角凸块会停留在下一个卡接槽内，可以对果实的继续收集储存，在收集网内的果实过多，重量过重圆角凸块在经过后继的卡接槽内会出现暂时停顿，以此减少下降的冲力，进而避免收集网在容纳过多果实在后续收取时会导致内部的果实从收集网内漏出的现象。

2.3具体实施设计方案

一种伸缩式摘果器，包括外壳，外壳的顶部铰接有U型护刀件，通过U型护刀件的设置，对果实进行保护，并通过多个U型护刀件之间的间隙使果梗卡住，U型护刀件的数量设置为多个，多个U型护刀件关于外壳的竖直中心线呈环形阵列分布，外壳的一端转动连接有齿轮环，如图1所示，齿轮环的顶部固定安装有支撑架，支撑架的顶部铰接有刀片，通过刀片的设置，刀片的刀尖角度远小于刀片的最大直径，避免在刀片旋转时会与U型护刀件向碰撞，刀片的底部铰接有限位架，限位架的底部固定安装有限位空心筒，通过限位空心筒的设置，对限位架传动进而使U型护刀件做出对应的翻转角度，限位空心筒滑动连接在外壳1的内侧，限位空心筒的外侧固定安装有传动架，外壳的一侧开设有滑槽，传动架滑动连接在外壳开设的滑槽内，传动架的一端固定安装有传动杆，传动杆的外侧套接有第一拼接管，第一拼接管的外侧套接有第二拼接管，第二拼接管的顶部固定安装有微型电机，电机的型号为YBX3，微型电机的输出端转动连接有齿轮轴，齿轮轴与齿轮环呈啮合状连接。

第一拼接管的外侧固定安装有限位弹簧片，通过限位弹簧片的设置，对第二拼接管限位，并且可通过限位弹簧片调节第一拼接管与第二拼接管的整体长度，第二拼接管的外侧开设有限位孔，限位弹簧片卡接在第二拼接管开设的限位孔内，传动杆的一端固定安装有转接软管，第一拼接管的外侧固定安装有握把，握把的内部铰接有指扣板，转接软管固定安装在指扣板的一侧，指扣板的一侧设有第一限位弹簧，第一限位弹簧固定安装在握把的一侧，第二拼接管的外侧滑动连接有固定环，固定环的内部设有第二限位弹簧，第二限位弹簧的一端固定安装有圆角凸块，圆角凸块滑动连接在固定环的内部，第二拼接管的外侧开设有卡接槽，卡接槽的数量设置为多个，多个卡接槽关于第二拼接管的竖直中心线呈等距依次分布设置，圆角凸块卡接在第二拼接管开设的卡接槽内，固定环的外侧固定安装有收集网。

下图为具体结构设计图。

图1

3.技术效果及优点

通过设置U型护刀件与刀片，在操作人员进行果实采摘时，通过按压限位弹簧片调节第一拼接管的伸缩长度，将果实套进外壳内后通过手指拉动指扣板，使U型护刀件收缩后启动电机使刀片旋转将果梗切断使果实落入收集网内，实现不伤害果肉的情况下采摘果实，避免了果肉的破损，保证果实的完整度；

通过设置收集网与固定环，在果实落入收集网内后，随着收集网内果实的增多随之重量增大，在达到一定的重量时由于圆角凸块的角为光滑的圆角，在重量影响下会使圆角凸块向内部滑动，并脱离第二拼接管开设的卡接槽，并进入下一个卡接槽，进而避免收集网在容纳过多果实会导致后续收取不便的情况。

4.结论

伸缩型摘果器结合了伸缩机构以及采摘防护机构，对不同高度的水果以及不同强度的水果都具有适用性，并且整体机构更加安全稳定，携带更加方便，对于个体的果农适用性也很高，也可以在大面积的果园中普及使用，是一款非常具有市场前景的伸缩式摘果器。

参考文献：

[1]何家成，段文婷，李凤佳，蒋猛，手持式电动水果采摘机设计，《安徽农业科学》，2015年.

[2]肖贵平，孙惠斌，刘家豪，唐浩，夏磊，半自动伸缩摘果器装置研究，《农业工程与装备》，2018年.

[3]冯显锟，新型水果采摘器的研究，《中国战略新兴产业》》，2018年.

注：大连科技学院大学生创新创业训练计划项目---李东阳-项目编号：X202213207119（伸缩型摘果器：李东阳、丁俊玲、王旭丹）