【文章內(nèi)容簡介】 與機(jī)械手臂相連，另一端與旋轉(zhuǎn)盤活動鏈接，圓形鋸盤固定連接在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上。接收裝置由類似籃球籃網(wǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，位于圓形鋸盤下方，安全接受采摘下的水果并輸入輸送裝置。水果的輸送裝置由伸展收縮的組織組成，上寬下窄，整個傳送裝置管道每隔一段設(shè)有搭扣與伸縮式機(jī)械手臂連接，保證果實從高處安全順利的傳送至地面。手持固定部分由小肘固定套，萬向穩(wěn)定連桿組成，小肘固定套上有繃帶和搭扣。萬向穩(wěn)定連桿為特殊材料制成，可向任意方向彎曲。小肘固定套可通過繃帶與金屬環(huán)的拉扣固定在胳膊的小肘部分，小肘固定套通過鉚釘或者其他的方式與萬向穩(wěn)定連桿連接，萬向穩(wěn)定連桿另一端通過螺絲結(jié)構(gòu)與伸縮手臂下端連接，下圖為基于伸縮式機(jī)械手臂水果采摘裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1圓形鋸盤、2電動機(jī)、3旋轉(zhuǎn)盤、4鋼絲定位線固定頭、5鋼絲定位線、6閘繩固定節(jié)、7旋轉(zhuǎn)軸、8閘繩固定節(jié)、9采摘頭、10活動結(jié)、11閘繩固定節(jié)、12內(nèi)管、13箍環(huán)、14外管、15閘繩、16閘繩固定節(jié)、17復(fù)位彈簧、18控制手柄、19手柄、20萬向穩(wěn)定連桿、21小肘固定套、22繃帶、23穿繃帶的環(huán)、24傳遞裝置、25接收裝置。采摘水果前，操作人員可以先按需要將伸縮手臂上的箍環(huán)13打開，并握住內(nèi)管12的前端將其從外管14中抽出，等到伸縮式機(jī)械手臂的總長度，加上采摘人員的身高接近需要采摘的水果的高度時再擰緊箍環(huán)13。然后把小肘固定套21上的繃帶22穿過穿繃帶的金屬環(huán)23，使小肘固定套21固定在胳膊的小肘部分。接著一手握住手柄19，一手握住手臂，移動機(jī)械手臂靠近需要采摘的水果時，目測水果的方向，緩緩的捏緊控制手柄18使得圓形鋸盤1在旋轉(zhuǎn)盤3的帶動下旋轉(zhuǎn)到與水果的果蒂相垂直。另一手按下電源開關(guān)，電動機(jī)2就會帶動圓形鋸盤1高速轉(zhuǎn)動，切斷果蒂。所采摘的水果掉進(jìn)圓形口的接收裝置25，再順著傳遞裝24置，安全的到達(dá)地面。完成整個水果采摘過程，松開控制手柄18，在復(fù)位彈簧17的作用下，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回到最初的位置。基于伸縮式機(jī)械手臂水果采摘裝置操作簡單，采摘水果速度快，采摘水果完好，保質(zhì)保量。3采摘器的設(shè)計綜合目前所有國內(nèi)的關(guān)于高枝水果的采摘器的專利，我國對水果采摘裝置的研究一直在不斷的努力中，也取得一定的成果。要實現(xiàn)剪切果實的功能，可以有多種功能原理實現(xiàn)，按水果從果蒂分離的方式可分為吸附式、抓拉式、剪切式等。按其采摘器的驅(qū)動力方式可將其分為機(jī)械式、電動式、氣壓式等。對于水果的采摘方式，多數(shù)的采摘機(jī)器人采用用刀剪斷果莖或直接用手爪擰斷果莖。采摘機(jī)器人在設(shè)計末端執(zhí)行器(采摘器)之前，首先需要考慮采摘對象的生物特性、機(jī)械特性和理化特性，現(xiàn)階段的都是專用的采摘末端執(zhí)行器。為了避免碰傷果實，大多數(shù)的采摘機(jī)器人都在接觸果實的手指內(nèi)側(cè)部位采用尼龍或橡膠材料。手指的數(shù)量和形狀的設(shè)計與所要采摘的果實有密切的關(guān)系。一般來說，手指的數(shù)量越多，采摘的效果就越好，但控制也就越變得更復(fù)雜。所以在設(shè)計的時候要綜合考慮手指的數(shù)量、控制的難度及抓取的成功率。目前研制成功多種無手指夾持的采摘機(jī)器人。荷蘭的農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所發(fā)明了一種叫電極切割法的方式，它代替了刀剪斷的方法，它是采用特殊電極來產(chǎn)生高溫，可防止植物的感染田。日本的三重大學(xué)開發(fā)了在采摘水果時不需要直接接觸到水果的本體，而只需要抓住果莖的軟質(zhì)水果的采摘機(jī)器人。這種機(jī)器人對于采摘果莖長度較長的的果實時效果是比較好。還有一種采摘機(jī)器人采用果梗激光切斷裝置，其由激光發(fā)生控制單元和果梗聚焦切斷單元組成。激光發(fā)生控制單元由小型高功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器、可變電阻、穩(wěn)壓電源、電磁閥組成，果梗聚焦切斷單元由直流伺服電機(jī)、聚焦透鏡、減速器、聯(lián)接與支承部件組成，由聚焦透鏡實現(xiàn)激光束的聚焦，通過直流伺服電機(jī)帶動聚焦透鏡的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)對果梗的定位和切斷。該裝置能夠方便地切斷果梗,并大大的降低了裝置的復(fù)雜性和對夾緊力控制精度的要求。采摘器的不同種類均有其自身的優(yōu)點與缺點。吸附式雖然定位要求低、動作靈敏但是需配備真空形成裝置，且對果實及枝條的傷害較大。抓拉式的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但同樣對果實及枝條傷害極大。剪切式結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對果實及枝條的傷害極小，但定位要求高。由此可見，為能順利的操作簡單的采摘水果選剪切式功能原理最為合適。機(jī)械式的雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是操作并不省力，采摘效率不高。電動式采摘省力，采摘速度快，但生產(chǎn)成本較高。氣壓式整體輕便，不污染環(huán)境，能源豐富但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣壓技術(shù)復(fù)雜。由此可見，為能簡單操作方便快捷的采摘水果選電動式最為合適。綜合以上所述，采摘器選用電動的剪切式，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對果實及枝條的傷害極小，且能減輕力氣，可調(diào)節(jié)方向的設(shè)計可以很好的滿足定位要求，對于各個方向的水果都能實現(xiàn)可靠安全的采摘。采摘器包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和采摘機(jī)構(gòu)組成。采摘機(jī)構(gòu)由采摘頭，電動機(jī)，圓形鋸盤組成。采摘頭一端與機(jī)械手臂相連，另一端與旋轉(zhuǎn)盤活動鏈接，電動機(jī)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)盤固定連接，圓形鋸盤固定連接在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)一端由閘繩，控制手柄與伸縮手臂活動鏈接，另一端由旋轉(zhuǎn)盤與采摘機(jī)構(gòu)的電動機(jī)固定連接，而旋轉(zhuǎn)盤的另一端由旋轉(zhuǎn)軸與采摘器頭活動鏈接。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計及工作原理類似于自行車的手閘系統(tǒng)。拉索可用自行車剎車鋼絲繩做成。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)圓形鋸盤的方向，可采摘不同方向的水果，采摘準(zhǔn)確方便，圓形鋸盤由電動機(jī)帶動，采摘果實速度快，采摘果實完好。一、電動機(jī)的選用電動機(jī)用于帶動圓形鋸盤切割果梗，果梗不算太硬，要求的功率不是很大，但當(dāng)鋸片靠近時水果的果梗是，水果會有遠(yuǎn)離刀片方向的運(yùn)動，為了順利切下水果就需要電動機(jī)具有很高的轉(zhuǎn)速。為了達(dá)到節(jié)能安全，使用方便，該電動機(jī)選用直流電動機(jī)。直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好和啟動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點。所謂調(diào)速性能是指電動機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。起動力矩大，可以均勻而經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。根據(jù)經(jīng)驗采摘水果，如蘋果、桃、梨、柑橘等，電動機(jī)的功率5W左右，轉(zhuǎn)速在5000r/min以上就能達(dá)到使用要求。綜上該采摘器選用的電動機(jī)是深圳市金順來特科技有限公司生產(chǎn)制造的RS380PH3270(*1)型號的12V直流電動機(jī)。實物圖如下:(*1)型號的12V直流電動機(jī)的具體參數(shù)外形尺寸如下圖所示:(*1)型號直流電動機(jī)的參數(shù)(*1)modelfordcparametersRS380PH3270(*1)型號的12V直流電動機(jī)的質(zhì)量為155克，空載時的轉(zhuǎn)速為16400r/min，額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速為14110r/min。電動機(jī)滿足使用要求二、圓形鋸盤的選用圓形鋸盤用于切割果梗，選用高速鋼鋸片，該類鋸片可用于切割木料，塑料等等。鋸片外徑為50mm，鋸片內(nèi)孔直徑為5mm。鋸片的實物圖如下圖所示:鋸片可焊接在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上，電動機(jī)接通電源轉(zhuǎn)動時，帶動圓形鋸盤轉(zhuǎn)動實現(xiàn)切割。據(jù)圖36所示，為了初步確定采摘頭的截面尺寸，須作以下幾點假設(shè):(l)采摘頭簡化為圓柱形懸臂梁。(2)整個采摘頭的受力集中在采摘頭的右端。(3)采摘水果時的扭矩太小忽略不計()。(4)所有內(nèi)外載荷均通過截面的形心(忽略局部扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響)。因此采摘頭的受力可以簡化為圖37的懸臂梁模型: