重力下落雙“V”型爪蘋果采摘器的研制

2018-06-28 02:23:22黃智鴻

機電信息 2018年18期

童欣黃智鴻杜珂韓威林建

（福建農林大學，福建福州350002）

0 引言

市面上的蘋果采摘器的采摘方式主要以拽拉、剪、切割為主，收集方式為網兜收集和逐個取果，采摘器桿子為可伸縮桿或為固定桿長的桿子。其價格非常低廉，被果農或者普通家庭廣泛使用，但它們普遍存在著采摘效率低、不能減少采摘者的勞動量等問題。

針對市面上采摘器所存在的不足，筆者設計了一種依靠重力下落，擁有雙“V”型爪子的蘋果采摘器，其可極大地提高蘋果的采摘效率，降低采摘者的勞動強度，且可以適應不同高度、不同大小的蘋果的采摘作業。

1 設計思路與結構原理

1.1 設計思路

人工采摘蘋果時，用手輕輕握住果實，食指按住果柄，然后向上掀，使果柄與果枝從離層部位斷開，輕輕取下果實[1]。樹上每顆蘋果的大小都不一樣，那么采摘器在抓取蘋果時必須能夠實現無級調節大小的功能。普通采摘器有些是通過網兜進行盛裝蘋果，待網兜里蘋果重量到達一定值的時候，采摘者再收回桿子，取出網兜里的蘋果，這種網兜收集蘋果的采摘器可以做到連續工作，提高采摘效率，但是由于采摘器的長度比較長，隨著網兜蘋果數量的增多，力矩會成倍的增大，因此工作時需要頻繁地收縮桿子進行取果，這個步驟耗時耗力，若利用蘋果自身重力下落進行收取，便可省去人工手動收縮桿子這個步驟。

市面上的采摘器桿長均固定，即使是伸縮桿也有極限長度，為了適應各種高度的樹木，采用可拼接的桿子，根據果樹高矮來調整其節數。

1.2 結構原理

重力下落V型爪蘋果采摘器主要由雙滑輪、“V”型爪、可拼接爪、連接滑塊四部分組成，如圖1所示。

圖1 采摘器結構圖

（1）雙滑輪。其安裝在采摘器末端，由上下兩個滑輪組成，上滑輪是保證采摘器在采摘過程中由于樹枝樹葉等的干擾使鋼絲繩從下滑輪的滑槽中脫落；下滑輪是使鋼絲繩繞過桿子，減小其在作業時上下滑動的摩擦阻力，這是保證雙爪在工作時順利上升與下降的重要結構。

（2）“V”型爪子。“V”型結構可以使各種大小的蘋果卡進爪子與網兜之間，雙爪分別固定在鋼絲繩的兩端，一個爪子在桿子上方，另一個在下方，待上方爪子完成工作時，下方的爪子自動上升，準備下一輪的采摘作業，實現連續高效工作。

（3）連接滑塊。其用于連接爪子和桿子，置于桿子的滑槽里。桿子分為三部分：末節、中節、手握節，末節的頂端裝有雙滑輪，手握節裝有手握器，中節用來調節桿子的總長，根據蘋果樹的高矮來決定中節的節數，每一節長度為一米，節與節之間用雙頭螺柱進行連接。

2 工作方式

根據蘋果樹的高矮，調整桿子中節的節數，用雙頭螺柱進行連接，兩個爪子連接在鋼絲繩2的兩端，鋼絲繩跨過雙滑輪1（圖2）。采摘者將連接好的采摘器舉起，對準成熟的蘋果，將蘋果卡在“V”型爪4（圖3）與網兜5之間，用合適的力量往下拖拽桿子3，使蘋果與果梗分離掉入網兜，連續進行采摘。隨著網兜里的蘋果越來越多，網兜總重力不斷增大，當重力大于連接爪子與桿子的滑塊和桿子滑槽之間的摩擦力時，上方的爪子與網兜會自動地沿著桿子的滑槽往下滑動，而此時處于下方的爪子與網兜會自動上升，進行下一輪的采摘準備。