作品名稱：水果采收包裝機
學(xué)校名稱：武漢商學(xué)院
參賽隊伍：奇思妙想
參賽學(xué)生：熊嘉豪 吳子昂 張廣宇
指導(dǎo)老師：陳鑫
隨著社會的發(fā)展，水果的大量生產(chǎn)提高了人民的生活質(zhì)量，然而它的生產(chǎn)工作長期以來令人煩惱。在整個生產(chǎn)過程中，須經(jīng)過采摘、包裝等步驟，在目前國內(nèi)的很多地區(qū)水果生產(chǎn)領(lǐng)域中，水果采摘、包裝大多為人工操作，然而水果手工采摘包裝將花費大量時間，生產(chǎn)率低，浪費勞動成本，一般工人易疲憊且誤差多，因此水果采摘包裝自動化生產(chǎn)成為社會的迫切需求，如何將多種水果（蘋果、桃子、梨、柑子、桔子、荔枝、櫻桃、葡萄等）分別進(jìn)行系統(tǒng)的采摘、計數(shù)和包裝成為一個核心問題。所以水果采收包裝機將會成為國內(nèi)農(nóng)業(yè)市場的一個主流機器。
針對此類問題，本機械設(shè)計裝置巧妙地整合了水果采摘、計數(shù)和包裝的功能，研制了基于單片機的電氣控制系統(tǒng)、設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單、功能多樣、價格低廉的水果采收包裝機。該項目屬于應(yīng)用于現(xiàn)代化的創(chuàng)新性設(shè)計，大大地節(jié)省了人力物力的耗費，達(dá)到了水果的采摘和包裝的最佳效果，對中小型農(nóng)戶具有廣闊的應(yīng)用前景。
本次機械設(shè)計作品為水果采收包裝機，此設(shè)備主要通過更換不同摘果器完成對多種水果（蘋果、桃子、梨、柑子、桔子、荔枝、櫻桃等）的采摘、計數(shù)、包裝功能，克服了一種機器只能采摘一種水果的局限性，實現(xiàn)了自動化操作，達(dá)到了提高工作效率、減輕勞動成本的目的。所以，此設(shè)備的設(shè)計可以廣泛地應(yīng)用于果園等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大大縮短了勞動人員的工作時間。
水果采摘裝置由升降機構(gòu)、微調(diào)機構(gòu)和摘果機構(gòu)三個子機構(gòu)組成。升降機構(gòu)作為一級升降，根據(jù)平行四邊形在二維空間具有伸縮性的特點，通過氣缸作為動力源與之結(jié)合組成升降機構(gòu)。微調(diào)機構(gòu)作為二級升降，通過電機帶動絲杠運動實現(xiàn)升降微調(diào)補給。摘果機構(gòu)下方與升降機構(gòu)連接，該機構(gòu)由二自由度的機械臂，摘果手指和剪刀組成，通過氣缸作為動力源與之結(jié)合作為摘果機構(gòu)。當(dāng)水果在摘果手指中心附近時，摘果手指自動閉合，前端剪刀剪斷水果把后機械臂前臂旋轉(zhuǎn)135度到達(dá)水果存放裝置后釋放水果。
圖1 水果采摘裝置
水果抓取裝置位于存放機構(gòu)下方的轉(zhuǎn)盤上，共有兩個，是由氣缸、爪、果托、連桿組成。抓取水果時，氣缸推動果托帶動連桿使爪張開，水果掉落在果托上后氣缸收縮，并由轉(zhuǎn)盤下方的旋轉(zhuǎn)氣缸帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度到達(dá)套網(wǎng)機構(gòu)下方。
圖2 水果抓取裝置
水果存放輸送裝置位于整體框架上方。根據(jù)重力勢能可以轉(zhuǎn)化為動能和蘋果、桃子、梨外形近似于圓形的特點，將收集裝置做成有一定傾斜的方盒，內(nèi)做成具有高低差的滑道，并在滑道的最低端開有直徑為70mm的圓孔，在圓孔的外側(cè)連接一個橢圓形輔助滑道，并在其上開有直徑為70的圓孔，方便水果進(jìn)入抓取機構(gòu)。并通過光電門完成計數(shù)過程。
圖3 水果存放裝置
水果套網(wǎng)裝置位于整體框架上方，由泡沫網(wǎng)盤、皮輥、電機、剪刀、氣缸組成。套網(wǎng)時，電機帶動皮輥旋轉(zhuǎn)，從泡沫網(wǎng)盤中拉取泡沫網(wǎng)，達(dá)到設(shè)定長度后，氣缸推動剪刀剪斷泡沫網(wǎng)。
圖4 水果套網(wǎng)裝置
主要創(chuàng)新點
1.本結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的采摘、包裝技術(shù)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，實現(xiàn)了采摘、包裝、計數(shù)、收集一體化；
2.通過機械臂、升降機構(gòu)、微調(diào)機構(gòu)之間精確配合，實現(xiàn)了一種裝置對多種水果（蘋果、桃子、梨、柑子、桔子、荔枝、櫻桃、葡萄等）的采摘和包裝；
3.在送網(wǎng)裝置中皮輥上加入毛刺，使得泡沫網(wǎng)更容易張開；
4.采用機械機構(gòu)、氣動元件、附加簡單的電路控制、制造成本低廉；
5.采用先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種類、多角度、多高度采摘、快速包裝，工作效率高、實用性強。
