可伸缩式苹果采摘器的设计

苹果采摘机的设计摘要：根据苹果收获的现状, 针对国内苹果的生产环境, 设计了一种基于人工辅助的简单苹果收割机。

分析了苹果收割机及其部件的结构和功能。

提出并实现了多级可调杆的设计。

提出并进行了基于重力原理的嵌套铁环输送和收集袋的设计。

苹果辅助收割机集采摘、收集、运输于一体, 适用于苹果、梨、等苹果采摘。

试验表明, 水果辅助收割机结构简单, 操作灵活, 效率高, 收获质量好, 能显著降低劳动强度, 降低成本, 具有较高的经济和实用生长趋势。

工业化, 人们对水果收获效率提出了越来越高的要求, 传统的人工收获方法效率低, 劳动力浪费等。

不足。

本文提出了一种新型的苹果皮卡机。

通过以往的结构设计、安装调试和后来的现场试验, 验证了该装置的可行性。

关键词：采摘；装置；设计目录第一章绪论 (3)1.1引言 (3)1.2 课题研究目的与意义 (4)1.3 国内外林果机械研究现状及分析 (5)1.3.1 国外林果机械研究现状 (5)1.3.2 国内林果机械研究现状 (6)1.3.3 我国林果采摘机械与国外的差距 (7)第二章机械设计 (8)2.1 苹果果实分布及采摘机理 (8)2.1. 1 果实分布 (8)2.1. 2 采摘机理及要求 (8)2.2 当前采摘情况 (8)2.3 设计总体构思 (9)2.4设计方案 (11)2.4.1操作杆 (14)2.4.2 夹持式采摘机构设计 (15)2.4.3 分拣结构 (16)2.5收集袋 (17)2.6试验分析 (18)第三章结论 (20)致谢...................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献.. (21)第一章绪论1.1引言中国是世界上最大的水果生产国和世界上最大的水果消费国。

占全球产量约1 4% 的水果种植行业的快速发展, 增加了市场对果园机械的需求。

式中，i x代表的是第图1 采摘机器人结构图采摘机器人采用无线信号控制，底部承重平台上置有一个控电柜，内部包含主控器、信号接收器、信号发射器等，在六自由度承重平台下方焊接一圈圆形导轨，并在其上方安装可绕导轨环形运动的移动摄像头，摄像头可向上仰角20°，向下俯角60°，带有三关节，实现可自由旋转360°。

在机器人工作期间，可通过手机配合手柄控制车体运动方向，末端执行器上装有颜色识别传感器和微型超高清摄像头，首先，通过摄像头获取苹果位姿图像，提信息判断采摘对象是否成熟；其次，利用红外传感器获取苹果是否在抓手可采摘范围信息；最后，通过～700mm，不考虑物体之间的阻尼与摩擦等因素，模型材料统一设定为大减少了计算量，但对计算结果未产生本质影响；（3）为提高运算速度，计算的迭代次数等需要修改配置。

主要部件的结构与强度校核六自由度平台瞬态结构校核六自由度运动平台由承载底盘、十字虎克铰、电动缸、气缸、顶部承接台、多边形承载架等组成，本小节主要对承载底盘进行结构分析。

在Workbench行瞬态结构校核，需先进行模型简化，并将其转为求解阶段，首先删除所有接触关系，将结构设定为几个主要连接副，如图3为底部承载平台接触设计总图。

图3 底部承载平台接触设定总图此模型要求在Mechanical中实现姿态控制与运动，因此需给电缸一个位移分量，而Mechanical中只有轴可以实现位移，故在设定电缸与气缸的平移运动副时考虑将电缸及气缸的行程推杆组成全局坐标系，使得轴正方向指向电缸杆的伸出方向，以避免后续求解过程中出现位移方向不合理的情况。

通过分析，求解部分收敛性能良好，在其求解完成总图中，收敛力和标准力均符合要求。

图4 总变形云图由图4可知，在此设定状态下，底部承载平台模图5 总变形云图本文首先对苹果采摘机器人六自由度平台进行运动学分析，验证了模型设计的科学性和合理性，其次对行走机构、末端执行机构进行结构及强度校核，结果分析表明，机械结构合理有效。

苹果采摘机械的设计与改进研究一、背景介绍苹果作为一种重要的水果，在全球范围内都有着广泛的市场。

然而，苹果采摘是一项费时费力的任务，需要大量的人工投入。

为了提高采摘效率，减轻果农的负担，苹果采摘机械应运而生。

然而，现有的苹果采摘机械还存在一些问题，如采摘效率低、果实损伤率高、适用性差等。

因此，对苹果采摘机械的设计与改进研究具有重要意义。

二、设计方法1. 总体设计：苹果采摘机械应具有自动导航、精准定位、轻便灵活等特点。

采用机械臂或机械夹具进行苹果采摘，同时配备摄像头和传感器，实现精准定位和导航。

2. 机械臂设计：机械臂应具备伸缩自如、抓取力度适中、防滑效果好等特点。

采用高强度材料制造，如铝合金或不锈钢，以保证机械臂的强度和耐用性。

3. 传感器和摄像头：为了实现精准定位和导航，需要配备不同类型的传感器和摄像头。

如红外传感器用于感知障碍物，超声波传感器用于测量距离，摄像头用于观察苹果的位置和外观。

4. 控制系统：控制系统是苹果采摘机械的核心，应具备自动识别、决策、执行等功能。

采用嵌入式系统或计算机控制系统，可以实现智能化采摘。

三、改进策略1. 提高采摘效率：通过优化机械臂的抓取力度和速度，以及增加机械臂的数量和自动化程度，可以提高采摘效率。

2. 降低果实损伤率：通过改进机械臂的形状和材质，以及优化传感器和摄像头的性能，可以降低果实损伤率。

同时，加强机械臂的防滑效果，避免因抓握力度过大或过小导致果实损伤。

3. 增强适用性：针对不同品种和不同生长状态的苹果，可以通过调整机械臂的长度、形状和夹具的力度，以及优化导航算法，增强苹果采摘机械的适用性。

四、实验验证为了验证改进后的苹果采摘机械的性能，可以进行一系列的实验验证。

可以与果农合作，在实际果园中进行测试。

通过对比改进前后的采摘效率、果实损伤率等指标，评估改进效果。

五、未来发展随着人工智能和物联网技术的发展，苹果采摘机械有望进一步发展。

未来可以考虑引入更先进的传感器技术和人工智能算法，实现更精准的定位和导航，进一步提高采摘效率和质量。

便携式水果采摘器的设计研究随着社会的发展和人们生活水平的提高，水果已经成为人们日常饮食中不可或缺的一部分。

由于水果生长的地点和高度的限制，很多好吃的水果并不容易采摘到。

为了解决这一问题，研发出便携式水果采摘器成为了一个热门的话题。

本文将针对便携式水果采摘器的设计进行研究，并提出一些具体的设计方案。

一、市场需求分析在一些农村地区，农民在收获水果的时候，由于水果生长的高度较高，因此需要借助梯子等工具来采摘水果。

但是梯子不方便携带，而且在采摘水果的时候也存在很多安全隐患。

便携式水果采摘器也可以在这方面发挥很大的作用。

市场上存在着对便携式水果采摘器的需求，而且这个需求还将会随着人们生活水平的提高而不断增加。

二、设计原则1. 便携性：便携式水果采摘器的设计首要考虑的是便携性。

用户希望能够将采摘器轻松地放入口袋或者包中，方便携带。

2. 稳固性：在使用便携式水果采摘器的时候，用户希望能够感到采摘器的稳定性。

这样一来，用户在使用采摘器的时候能够更加轻松，也可以保障自己的安全。

3. 多功能性：在设计便携式水果采摘器的时候，可以考虑增加一些功能，比如防滑设计、高度可调等功能，来提高采摘器的实用性。

4. 轻便易用：便携式水果采摘器应该尽量减少使用者的体力消耗，让使用者能够轻松地完成采摘任务。

三、设计方案一种常见的便携式水果采摘器设计方案是由一个伸缩杆和一个夹具组成。

这种设计方案将杆子伸出来，夹具夹住水果，然后通过用户的手动操作，将水果采摘下来。

这种设计方案便携性较好，但是存在着稳定性较差，用户需要花费一定的体力来完成采摘任务的问题。

另一种设计方案是采用夹式设计，凭借装在便携式水果采摘器上的装置来将水果夹取到。

这种设计方案克服了伸缩杆稳定性不佳的问题，同时用户可以轻松地夹取到水果，省去了手动操作的麻烦。

还有一种设计方案是将便携式水果采摘器设计成一种类似于撑杆跳的结构，用户可以通过压缩弹簧的方式将水果从树上弹下来。

这种设计方案在一定程度上减小了用户的体力消耗，同时使得水果采摘更加轻松。

Vol.370No.10OCT.2020农业技术与装备AGRICULTURAL TECHNOLOGY &EQUIPMENT 我国是世界第一大苹果生产国和消费国，2019年我国苹果总产量高达4200×104t，约占全球总产量的16%。

苹果种植业的迅速发展带动了果园机械的市场需求。

苹果采摘作业所需劳动力占整个生产过程所用劳动力的35%~50%，手工采摘的方式不仅效率低下，而且危险系数大。

现有的小型辅助采摘机械多采用长杆端部带剪刀或各种形状切片的结构形式。

采摘苹果时需要人工手持设备，存在劳动量大、力度不易控制、易伤水果、效率不高等问题。

针对目前苹果采摘的现状，开发一种相对高效、劳动量小、不易伤苹果的辅助人工采摘装置。

1总体设计方案该采摘装置采用模块化设计方法，总共由四大部分构成：收割装置、伸缩及输送装置、自适应装夹装置、分离与收集装置。

1.1收割装置图1双螺旋切割装置Fig.1The double screw cutting device前端采摘部分如图1所示，螺旋转盘部分采用柔软且不易变形的材料，两装盘底部一侧安装有小刀片。

采摘时将壳体开口对准苹果，按下驱动按钮后电机驱动大齿轮，通过齿轮传动驱动轴，轴带动螺旋转盘一起旋转。

苹果被压入壳体后受转盘的挤压继续向下运动，直到果枝碰到刀片，转盘继续旋转，随着苹果所处空间的径向尺寸越来越小，果枝所受扭转力矩越来越大，最终刀片会切断果枝从而将果实顺利采摘下来。

随后果实将顺着长杆落下，进入存储小车中。

对于其强度要求，做以下验证：我们近似采用空间阿基米德螺线，其坐标方程式为：x=（α+βθ）×cosθy=（α+βθ）×sinθz=t 3⎧⎩⏐⏐⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐.（1）dx dt-βcosθ-（α+βθ）sinθdy dt -βsinθ-（α+βθ）cosθdz dt-3t 3⎧⎩⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐.（2）以电机安装处为坐标原点，杆底部连接处A 为危险截面，设其空间坐标为（x,y,z ），由式（1）（2）及相关模型数据代入可得：A 处的方向向量为（0.41，0.49，0.77）。

摘果神器的制作方法一、简介在现代社会，越来越多的人开始关注健康饮食和有机食品。

新鲜的水果是健康饮食的重要组成部分，但是摘取高树上或者大树上的果实并不容易。

为了解决这个问题，我们可以制作一种摘果神器来方便快捷地摘取高处的水果。

本文将详细介绍摘果神器的制作方法。

二、材料准备准备以下材料：1.长杆：使用轻质而坚固的材料，建议选择铝合金或者碳纤维材质；2.钳子：选择一把夹持力强的钳子，可以灵活调整夹持的力度；3.绳子：用于固定果实，选择坚固耐用的绳子即可；4.胶带：用于固定杆子和钳子的连接处。

三、制作步骤1. 确定杆子的长度首先，根据实际需要确定杆子的合适长度。

一般来说，建议选择一根长度为2-3米的杆子，这样可以轻松达到大多数常见果树的高度。

2. 杆子和钳子的连接将钳子和杆子的一端用胶带牢固地固定在一起。

确保连接处结实可靠，不会松脱。

3. 绳子的处理将绳子的一端绑在钳子的夹持处，用结实的结扎紧。

同时，确保绳子的长度适中，方便夹取果实时的操作。

4. 测试和调整完成以上步骤后，将摘果神器测试到果树下进行实际操作。

按下面的步骤进行调整：1.将钳子对准果实，确保将果实夹住；2.用手轻轻摇动杆子，确保果实牢固夹持不会脱落；3.检查绳子的固定，确保摘取果实时绳子不会松脱。

四、使用技巧摘果神器制作完成后，根据实际使用情况，我们还可以使用一些技巧来提高效率和安全性。

1. 视角选择在摘取果实时，选择一个合适的视角非常重要。

可以站在果树下方，用摘果神器夹取果实。

也可以站在树旁边的位置，将摘果神器伸向树上夹取果实。

选择一个合适的视角可以确保稳定和准确地夹取果实。

2. 动作轻盈使用摘果神器时，需要保持动作轻盈。

过于用力或者突然用力可能会导致果实坠落或者损坏，所以在使用过程中要注意保持稳定和平稳的动作。

3. 安全注意事项在操作过程中，要注意自身安全。

不要在强风或者下雨天气使用摘果神器，确保自己的人身安全。

同时，也要注意周围的人和物品，避免对他人和物品造成伤害。

旋转式苹果采摘机械手本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的我国是世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量占世界总量的40%以上,在世界苹果产业中占有重要地位。

根据苹果树的生长和栽培特性,将所设计苹果釆摘机械手的适用范围设定为：果实直径50〜100 mm,树高3〜4 m,进行采摘作业的人员身高170 cm左右。

目前我国苹果果园面临的一大困难就是没有操作简单且成本低的苹果采摘器，无法高效釆摘苹果。

采摘苹果不仅要耗费大量人力资源，还要花费大量时间与精力进行搬运，且要保证苹果的完整度，同时对离地3 m左右的果实进行采摘具有很大的危险性。

综合以上因素，我们设计了一个危险系数较小、方便果农进行苹果釆摘的旋转式苹果采摘机械手。

2.工作原理1）理论为了实现苹果的采摘功能，所设计的旋转式苹果采摘机械手参照苹果的外形特征，模仿人工采摘苹果的动作来设计。

旋转式苹果釆摘机械手主要由伸缩杆、双手指旋转机械手、牛津伸缩网兜、旋转切割传感器、旋转刀头等机构组成。

（1）伸缩杆。

利用伸缩杆可以随时调节杆的长度，即可以达到采摘不同高度处苹果的目的，提高采摘效率。

当需要伸长或缩短时，放松螺旋紧固件，两个杆之间的摩擦力减小，实现伸长或缩短。

当达到要求长度时，拧紧螺旋紧固件，两杆之间的摩擦力增加，防止相对滑动。

（2）双手指旋转机械手。

本旋转式苹果采摘辅助器的机械手有两根机械手指。

其中比较宽大的一根起到固定和夹紧的作用，另一根机械手指带有旋转刀头。

当伸缩杆对准苹果时,宽大手指会包裹苹果，防止苹果掉落,并在剪切时给予苹果支承。

另一根手指通过旋转切割，可以快速高效地将苹果蒂切断。

（3）旋转切割传感器。

当机械手控制住苹果，控制尖端抵到蒂的底端时，传感器会向下发出信号，开关处接收到传感器的信号时，提示操作人开始剪切。

这样的控制系统能够保证切到苹果蒂的底端，而且可以减少高度差带来的视觉障碍。

2)验证(1)固定装置。

我们设计的水果采摘器的机械结构比较简单，其主体是俯视时圆心角为60。

苹果采摘机器人的机构设计及运动仿真苹果采摘机器人的机构设计及运动仿真近年来，农业机器人的发展迅猛，为农业生产带来了许多便利。

其中，苹果采摘机器人在果园管理中发挥着重要的作用。

本文将探讨苹果采摘机器人的机构设计及运动仿真。

一、机构设计苹果采摘机器人的机构设计需要充分考虑机器人在果园中应对多变环境的能力和采摘苹果的效率。

机构设计应具备以下几个方面的功能：1. 机器人的底盘结构：底盘结构应具备良好的机动性和稳定性，以适应果园地形的不规则性。

采用全地形底盘或者装备可调节高度的轮子，可以让机器人在果园中灵活行走。

2. 机械臂的设计：苹果采摘机器人的机械臂需要具备足够的力量和灵活性，以保证苹果能够准确、迅速地被采摘下来。

机械臂的设计可以参考人手的运动方式，同时结合工程学原理和材料力学的知识，确定机械臂的长度和关节的自由度。

3. 采摘装置的设计：苹果采摘机器人的采摘装置需要具备适应果实不同大小和形状的能力。

可以通过视觉传感器和机器学习算法，实时获取苹果的信息，根据苹果的位置和形态动态调整采摘装置的形状和力度。

二、运动仿真运动仿真是设计苹果采摘机器人的重要环节，通过仿真可以评估和优化机器人的运动性能和操作效率。

以下是运动仿真的几个关键点：1. 运动轨迹规划：通过运动轨迹规划，确定机器人在果园中的行进路线和采摘路径。

车辆动力学和动力学模型可以与果树的空间模型相结合，实现机器人在三维空间中的仿真。

2. 运动学分析：苹果采摘机器人的运动学分析可以确定各关节的位置、速度和加速度等运动参数。

通过运动学仿真，可以模拟机械臂的动作，验证机械臂在采摘过程中的稳定性和准确度。

3. 碰撞检测和安全评估：在仿真中进行碰撞检测和安全评估，可以避免机器人在运行过程中发生碰撞和意外情况。

通过虚拟环境的搭建和模拟苹果采摘的场景，可以检测机器人在采摘过程中可能产生的冲突和风险。

三、结语苹果采摘机器人的机构设计及运动仿真是实现机器人自动采摘苹果的重要步骤。

王丽娟，刘志刚，喜冠南，等．一种可伸缩单果采摘器的设计［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（２１）：２４５－２４９．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．２１．０４７一种可伸缩单果采摘器的设计王丽娟１，刘志刚１，喜冠南２，彭超华２（１．南通科技职业学院机电与交通工程学院，江苏南通２２６００７；２．南通大学机械工程学院，江苏南通２２６０１９） 摘要：设计一种新型可伸缩的单果采摘器及具备柔性防护的水果收集装置，用于辅助果农进行果实采摘与收集，旨在降低果农的劳作强度、提高果园生产率、提高水果品质，推动我国水果采摘的机械化发展。

该水果采摘器主要用于：（１）苹果类水果生长过高以及分布不均匀导致不易采摘的情形；（２）桃子类多汁且脆硬水果在采摘过程中容易碰伤导致水果不易存储的情形。

采摘器主要包括伸缩管、牵拉机构、剪切刀、柔性网筒及可移动收果小车等５个部分。

该装置操作简单、价格低廉、实用性强，适用于不同高度、多种类水果的采摘作业。

关键词：可伸缩采摘杆；单果采摘器；牵拉机构；剪切刀；单果收集 中图分类号：Ｓ２２５．９３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２０）２１－０２４５－０４收稿日期：２０２０－０２－２６基金项目：南通市市级科技计划（编号：ＭＳ１２０１８０９１）。

作者简介：王丽娟（１９８９—），女，江苏南京人，硕士，助教，主要从事机械工程及自动化领域的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｌｉｊｕａｎ９２００８＠１６３．ｃｏｍ。

通信作者：刘志刚，硕士，副教授，主要从事机械工程领域的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｚｇｎｔｎｘ＠１２６．ｃｏｍ。

随着我国社会经济的快速发展以及人民消费水平的迅速提高，使得人们对水果的需求和品质都提出了更高的要求，这种现象也在我国近年来的水果市场不断扩大的趋势上有所体现。

但受制于传统的果园管理水平和水果采摘技术，我国果农仍以人工采摘为主，在生产过程中损失的水果数量也是不计其数。

水果采摘机毕业设计一、选题背景随着现代社会的快速发展，人们对于生活品质的要求也越来越高。

在饮食方面，健康、营养、美味是大家所追求的目标。

水果作为一种重要的营养食品，深受广大消费者的喜爱。

然而，在现实生活中，水果采摘仍然是一项人工劳动，不仅效率低下，而且劳动强度大。

因此，设计一款水果采摘机成为了一个非常有意义和具有挑战性的课题。

二、设计目标1. 提高采摘效率：通过自动化技术和机械化手段提高采摘效率，减轻农民工作负担。

2. 保证采摘质量：通过科学合理的设计和优良的制造工艺保证采摘质量，避免损坏水果。

3. 降低成本：通过合理优化设计和选材降低制造成本，使得产品更具竞争力。

三、设计思路1. 机械结构方案：在机械结构上采用双臂式伸缩式结构，并配备多向运动机构，实现水平和垂直方向的自由移动，以适应不同高度和角度的水果采摘。

2. 传动方案：采用电动机驱动方式，实现机械结构的运动。

3. 控制系统方案：通过单片机控制系统实现对水果采摘机的控制，使得机器可以自主完成采摘任务。

4. 安全保护方案：在设计过程中，考虑到安全问题，设置多种安全保护装置，如限位开关、过载保护等。

四、设计流程1. 研究市场需求：了解市场上已有的水果采摘机产品，并分析其优缺点。

同时调研农民对于水果采摘机需求的真实情况。

2. 设计方案确定：根据市场需求和技术可行性分析确定最终设计方案，并进行详细设计。

3. 制造样品：根据设计图纸制造样品，并进行测试和调试。

在测试过程中发现问题及时解决，并进行改进优化。

4. 生产量产：在样品测试完成后，进行生产量产，并进行质量检验。

同时为客户提供售后服务和技术支持。

五、预期效果1. 提高采摘效率：相比传统人工采摘，水果采摘机可以大幅提高采摘效率，减少人力成本。

2. 提高采摘质量：机器可以自主完成采摘任务，避免了人为因素对于水果的损坏。

3. 降低成本：优化设计和选材可以降低制造成本，使得产品更具竞争力。

4. 推广应用：设计的水果采摘机不仅适用于水果采摘，也可以应用于其他农业领域。

机械手在苹果采摘中的应用设计摘要在设计初期，需要进行深入的市场调研，考察市场现状、产品水平以及应用前景。

此外，还需要实地调查市场中现有的苹果采摘机械手，评估其性能和结构，为后续的设计和研发工作打下坚实的基础。

这款采摘机械手由电动机控制，具备剪断树枝和抓拽树枝的功能，并能根据实际情况自动调整与目标的距离。

接下来，我们对主要零部件进行强度校验，以确保设计的可行性和可靠性。

最后，面向大规模生产，我们利用CAD绘图软件制作了该产品的零件图纸和装配图纸，以完成整个设计过程。

关键词：苹果，手持式，机械手，电机驱动，强度校核第一章引言1.1课题研究背景及来源随着经济的发展和社会的发展，人民的物质生活质量和对健康的要求也随之提升，以水果为主要的健康食物已经成为当前我国食物的主要组成部分。

近年来，果树的发展逐渐成了很多农户的第二个主要的选择，因此，我国的果树面积和各种品种的果实数量都出现了明显的增加，因此，果树生产也逐渐繁荣起来。

特别是1978年以来，随着中国农村经济的快速发展，中国的果品生产从一九九七年跃居全球首位。

而苹果的发展也让人欢欣鼓舞，在2012，苹果种植的土地面积达23万亩，年产苹果380万吨，占据了世界上一半的苹果，几乎占据了世界上苹果的一半，也就意味着中国将会是世界上最大的苹果生产、出口和消费市场。

目前，中国的苹果生产区域分布在渤海地区，黄土高原地区，黄河古道地区，西南冷凉高原地区。

1.2国内外研究进展日本冈山大学于一九九三年开发出番茄采集机械手，追随美国的步伐。

在1-1中可以看到。

与美国的第一款相比，这款采集机械手使用了一个七个自由度的更加精密的机械手臂。

这种采集机械手使用了 CCD相机，能够精确地感知到果实的成熟期，并且能够根据眼睛的角度来精确地确定果子的位置，并根据果子的大小来确定果子的大小，最后用手指将果子的尖端给固定住，再用手腕将其扭下来。

该采集机械手从认出到采集只需要15秒钟，成功率为75%。

4 本方案的新型苹果采摘器的设计 样型
总体效果图 5 本方案的新型苹果采摘器的优点 这款基于伸缩式机械手臂的水果采 摘器的装置设计，构型简单，操作方便。采 用伸缩式手臂，方便可调，适用于不同高 度的采摘作业。采用本采摘器还便于平时 疏 果 ，清 除 坏 果 、次 果 ，便 于 进 行 果 树 管 理。同时如需对某棵果树进行化学疏除， 亦可采用本采果器，不会对好果子造成物 理伤害。并且本采摘器一改现有采摘器的
施力形式，相比于手的握力，向下的拉力 要大很多。本采果器应用较广泛，具有良 好的兼容性。
6 结论 本采摘器，是介于含有自主行动功能 的技术含量极高的且价格昂贵的机器人 类型的采摘器和基本属于纯简单机械的 采摘器两者之间的一种采摘装置，它构型 简单，价格低廉，采摘器以拉动式回力手 柄带动刀片开合运动的方式切割果梗，采 摘速度较快，节省劳动力，且采摘器的方 向可调节，适合各种位置的高枝水果，采 摘水果完好，保质保量，是一种值得推广 的实用的新型设计。 参考文献： [1]付荣利.果实采摘机械的现状及发 展趋势[J].农业开发与装备,2011. [2]杨可桢,程光蕴.机械设计基础（第 六版）[M].高等教育出版社,2013. [3]徐斌.便携式水果分级采摘器的原 理与应用[J].现代农业科技,2007.
作者简介：苗建杰，男，1997 年出生，河北邯郸人，本科，研究方向：能源与动力工程。
2019 年第 6 期
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关键词：采摘；可伸缩；机构设计；剪切式
一种新型苹果采摘器的设计
河北农业大学机电工程学院 苗建杰 焦鹏飞 赵卓阳
前言 21 世纪以来，世界各国不断将高新 科技推广和应用到农业生产中，研制了多 种果蔬采摘器。我国果园机械化起步较 晚，基础相对较弱。目前我国的水果采摘 绝大部分还是依靠人工作业。受采摘环境 等影响因素较大，季节性很强，单纯依靠 人工采摘，不仅效率低下、劳动量大、成本 较高，而且极有可能造成果实损伤，由于 依靠人工作业耗时长，容易导致未能在果 实的最佳采摘期将其采摘下来产生经济 损失。本苹果采摘器具有结构简单、容易 操作、安全舒适等优点，同时适用于不同 高度不同大小的果实采摘，与其他大型采 摘作业机相比更有优势。因此，研究开发 苹果采摘器具有重要意义，这必将带来巨 大的经济效益和广泛的应用前景。 1 本方案的新型苹果采摘器的结构 构成 本新型苹果采摘器的构成由复位弹 簧、活塞杆、X&Y 型绞动支架、手柄、采果 剪、接果袋等构成。 2 本方案的新型苹果采摘器的安装 组合方式 活塞杆与复位弹簧组合套装，从操作 杆顶部穿过其内部的限位孔与操作杆下 部的手柄固定连接。活塞杆与 X&Y 型绞 动支架固定连接，操作杆顶部两侧开沟槽 和定位孔便于 X&Y 型绞动支架完成施 力，并使其定位固定。X&Y 绞动支架下部 与活塞杆顶部连接，上部与水平固定的采 果剪连接。为了防止采下来的果实摔伤， 我们在采果剪正下方的位置设置了一个 缓冲接果袋。

有拉伸 、 弯 曲、 剪切 、 折断 、 撞 击 以及 下落 冲击等 。研
究表 明， 由于 苹 果 果 柄 具 有 韧 性 大 、 易剪 断 、 位 置 高
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ － ０ １ —１ ７
２ 切 割 机 构 设 计
２ ． １ 切 割机 构 的设 计 方案
基金项 目：西安交 通大学城市学 院青年教师科 研基金项 目（ ２ ０ １ ０ Ｘ Ｊ Ｔ Ｕ
低不定等特点 ， 为保护果树枝 干不受较大损坏 ， 且苹
果 收获 时不 受 或 少受 撞 击 损 伤 ， 苹 果 采 摘 机 一 般 由底 座支 撑 机 构 、 伸缩 机构 、 剪切 机构、 缓 冲机构 、 装 运 机 构 和可 移动 机 构 等组 成 。
苹果采摘机 的问世 ， 有 望改 变传统 的劳动方式 ，
２ ０ １ ３年 １ 月
农 机 化 研 究
第 １期
小 型 可 升 降 苹 果 采 摘 机 的 设 计
樊 琛 ，曹 凡 ，杨 振坤
７ １ ０ ０ １ ８ ）
（ 西 安 交 通 大学 城 市 学 院 ，西 安
摘
要 ：针对 农 村 果 园 收 获作 业 急 需机 械化 、 自动 化 设 备 的现 状 ， 设 计研 制 了一 种小 型可 升 降苹 果 采摘 机 。该 机
２ ０ １ ３年 １月
农 机 化 研 究
第 １期
实后 拧断 果 柄 ； ２ ） 利 用 切 刀或者 电极直 接 切断 果柄 ｊ 。 第 １种方 法对 于果 柄 易 断 的果 蔬 较 为 实 用 （ 如 西 红柿 的采摘 ） ， 但 对 于 果 柄 柔 韧 性 比较 高 的 果 蔬 则 采 摘成功率较低 ； 末 端 执 行 器 需 要 比较 大 的 操 作 空 间 ，

届毕业设计苹果采摘机的设计学生姓名：学号：所属专业：学院：班级：指导老师：日期：机械电气化工程学院制前言苹果原产欧洲中部、东南部，中亚西亚以及中国新疆。

苹果（Apple），是常见的水果之一。

苹果树属于蔷薇科，落叶乔木，叶椭圆形，有锯齿。

其果实球形，味甜，口感爽脆，且富含丰富的营养，是世界四大水果之冠。

苹果通常为红色，不过也有黄色和绿色。

苹果是一种低热量食物，每100克只产生60千卡热量。

苹果中营养成份可溶性大，易被人体吸收，故有“活水”之称，其有利于溶解硫元素，使皮肤润滑柔嫩。

中国是世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量均占世界总量的40%以上，在世界苹果产业中占有重要地位。

苹果消费市场主要为鲜果和加工制品,鲜食的比例高达90%,加工制品仅占10%左右。

为保证苹果的品质,适时采摘是我国苹果产业的重中之重。

采摘工作量繁重与劳动力的缺乏使得适时采摘变得越来越困难。

全套图纸加153893706目录1引言-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.1题来源及研究的目的和意义 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.2本课题国内外研究现状--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.3本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路 --------------------------------------------------------------------------- - 4 -1.4完成本课题需要的工作条件及解决的办法 ------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -1.5 方案及进度计划------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -2.机械的总体设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -2.1苹果采摘机工作流程 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 6 -2.2机械手臂设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 8 -3.苹果采摘机械动力控制机构的设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.1输送机构传动方式 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.2V带传动的失效形式及设计准则-------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.3V带传动设计步骤和传动参数选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.4齿轮箱齿轮结构----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 13 -4. 苹果采摘机械行走机构的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------- - 17 -4.1行走机构 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.苹果采摘机输送装置的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.1带式输送机 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -5.2 装筐输送机构 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 18 -6.部位仿真模拟分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 19 - 总结 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。

毕业设计（论文）苹果采摘机械设计Design of apple picking machine学生姓名彭靖文学生专业机械电子工程3班学生年级14级指导教师李永阳广东科技学院教务处制目录摘要 (2)Abstract (3)1绪论 (5)1.1课题研究背景及来源 (5)1.2 国内外研究进展 (6)1.2.1 国外研究进展 (7)1.2.2 国内研究进展 (11)1.3 研究内容及意义 (13)2机构的总体方案设计 (15)2.1 机构工作的基本原理 (15)3机构的机械结构设计 (18)3.1 机构的剪夹器传动类型选择 (18)3.2 机构的剪夹器设计 (18)3.2.1剪夹器工作过程分析 (18)3.2.2剪夹器原理设计 (19)3.2.3曲柄摇杆的设计 (20)3.2,4原位置返回设计 (21)3.3 机构的手机连接无线摄像头 (23)3.4机构的电机选择 (25)3.4.1负载电机选型 (25)3.5 机构的开关设计 (26)4结论和展望 (28)4.1结论 (28)4.2主要创新点 (28)参考文献 (29)致谢 (30)摘要鲜果和加工制品是苹果消费市场的主要产品，鲜果的比例目前高达百分之九十，而加工制品仅仅占百分之十左右，为了保证苹果的品质，我国就苹果产业来说目前的重中之重是适时采摘。

采摘工作的日益繁重与劳动力的极度缺乏使得适时采摘现在变得越来越难，而现在苹果采摘是苹果生产中耗时费力的环节之一，需投入非常多的劳动力，我国农业目前无论是机械化还是智能化水平都较低，所以就目前而言，研制一款简单经济的、可以提高采摘效率的机构就显得尤为重要，是具有很重要的战略意义的。

本课题旨在设计一款简单、方便、经济的苹果采摘机构，主要研究的内容包括以下几个方面：（1）首先运用人机工程学的所学内容来设计适合成年人使用机构的尺寸以及机构零部件的选型。

（2）本设计运用了步进电机实现半自动化的控制升降以及控制采摘的工作，涉及材料力学以及机械原理的所学内容，后续会有验证。

图 4 三原色颜色模型 Fig． 4 ＲGB color model
本文以苹果采摘 为 例 ，介 绍 机 器 人 对 目 标 果 实 利 用自动阈值分割方法进行切割识别。成熟的苹果一 般呈红色，与 周 边 环 境 最 大 的 差 别 就 是 颜 色。 因 此，
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2016 年 8 月
农机化研究
移 动 载 体 、机 械 手 臂 、夹 持 器 、横 向 移 动 机 构 及 智 能 控 制 模 块 于 一 身 ，采 用 双 目 立 体 视 觉 技 术 ，实 现 了 水 果 采 摘
机器 人 移 动 行 走 路 径 的 规 划 、果 实 成 熟 度 自 动 判 断 及 对 成 熟 果 实 定 位 识 别 的 功 能 。试 验 表 明 ： 所 设 计 的 采 摘 机
环境 状况
晴天 阴天 夜晚
1 536 1 519 1 215
1 320 1 313 1 070
85． 93 86． 43 88． 06
9． 23 9． 56 9． 65
6 结论
图 9 智能水果采摘机器人行进路径规划图 Fig． 9 Path planning of intelligent fruit picking robot
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 188X（ 2016） 08 － 0179 － 05
DOI:10.13427/ki.njyi.2016.08.038
0 引言
我国水果产业发 展 迅 猛 ，种 植 面 积 和 年 产 量 双 居 世界第一，是世界上水果生产的大国。在整个水果种 植过程中，成 熟 水 果 的 采 摘 耗 时 最 长，劳 动 力 需 求 最 大； 而随着外出务工人员的增多，农村劳动力人口下 降，导致劳力成本上涨，果农的生产成本增加，用工成 本高严重制约着水果产业的发展。水果产业更深一 步的发展，亟需控制生产成本、减少人工采摘； 而在农 业生产上广 泛 应 用 智 能 采 摘 机 器 人，对 于 节 省 成 本。 提高生产率具有重要意义。在日、美、德等发达国家， 由于劳动力人口的短缺，农业智能机器人的使用已经 十分广泛。我国作为水果生产大国，国家对采摘机械 化的发展十分重视，采摘机器人对我国未来水果产业 发展的作用十分重大。本文结合水果生产种植环境 和实际采摘过程，基于机器视觉技术对水果采摘过程 的试验研究，设 计 了 智 能 水 果 采 摘 机 器 人 样 机，实 现 农业生产水果的智能采摘。采用双目视觉技术的智 能水果采摘机器人设计如图 1 所示。

苹果采摘机器人毕业设计摘要本文以苹果采摘机器人为研究对象，介绍了机器人的设计原理和工作流程。

通过分析苹果采摘过程的特点，设计了适用于不同果园的机器人。

该机器人采用轮式底盘和机械臂，通过机器视觉识别技术和运动控制算法，实现了苹果的自动采摘。

实验表明，该机器人具有高效、精准、安全等优点，为果园采摘提供了有力的技术支持。

关键词：苹果采摘机器人，轮式底盘，机械臂，机器视觉识别技术，运动控制算法引言随着人工成本的不断增加，果园采摘已经成为一个耗时、费力、甚至危险的工作。

为了提高采摘效率和质量，降低采摘成本，越来越多的果园开始采用机器人进行采摘。

苹果采摘机器人是应用较为广泛的一种。

苹果采摘机器人主要由底盘、机械臂、视觉识别系统和运动控制系统组成。

底盘负责机器人的行动，机械臂负责采摘苹果，视觉识别系统负责识别目标，运动控制系统负责控制机器人的运动。

苹果采摘机器人的工作流程一般包括侦测、定位、抓取、放置四个步骤。

本文将针对这一工作流程，分别介绍苹果采摘机器人的设计原理和实现方法。

1. 轮式底盘苹果采摘机器人的底盘一般采用轮式设计。

轮式底盘具有结构简单、移动灵活等优点，适用于多种采摘环境。

轮式底盘可以采用两轮或四轮设计，两轮设计方便机器人进行旋转和转弯，四轮设计则可以提高机器人的稳定性和负载能力。

2. 机械臂机械臂是苹果采摘机器人的核心组件，其设计对机器人的采摘效率和质量有着决定性的影响。

机械臂一般采用多关节设计，具有良好的灵活性和准确性。

机械臂末端装有夹爪或吸盘，可根据不同的采摘环境和果实情况进行选择。

3. 机器视觉识别技术机器视觉识别技术是苹果采摘机器人实现自动采摘的关键技术之一。

机器视觉识别系统通过采集图像数据，运用图像处理和计算机算法来识别目标，确定其位置和状态，为机器人的运动控制提供参考。

在苹果采摘中，机器视觉识别技术主要负责识别苹果的大小、颜色、位置等信息，从而决定机器人进行采摘的方式和策略。

4. 运动控制算法运动控制算法是苹果采摘机器人实现自主运动和采摘的核心技术之一。