一种电动摘果剪枝机的设计

刘李逵 董万福 陈羽立 林李柔

（成都大学 610100）

1 背景

在现代农业愈加发展的情况下，果树的种植面积也变得越来越大，同时生产方法由以前的个体种植变成了集体化的片区种植，便于管理。[1]但是也出现了问题，在每年果实成熟和需要修枝的时候，工作量变得非常大，而且市场上现在出现的工具大多都是手持式，对于果树较高部分就需要梯子，修剪和摘取不同果树的时候就需要将梯子移来移去，降低工作效率，增加工作量，同时人在高处也容易出现安全事故。[2]

2 设计步骤

明确任务→确定系统的整体性目的→进行功能分析→分功能求解→将分功能解综合为整体解→方案对比。[3]

3 电动摘果机的结构设计

包括主体机架、电机及传动、滚珠丝杆、机体外套、PLC控制器、剪枝机构、摘果机构。通过PLC控制升降电机正反转带动丝杆转动，使机体外套上升或下降，带动工作部件剪枝机构或者摘果机构上升或下降，工作部件上均有工作电机，对工作部件提供动力，控制端也为PLC控制器，工作部件为可拆卸，达到剪枝摘果一体的目的，如图。

3.1 升降机构的设计与使用

通过升降电机带动使机体外套升降，在主体外套和螺帽上的限位开关会防止机构在最高处和最低处继续转动升降电机破坏机构或者烧坏电机，工作部件剪枝机构和摘果机构安装于机体外套顶部的螺柱上，通过PLC控制工作部件自带的工作电机正反转完成剪枝和摘果，提高了效率，减少了工作量，保障了人身的安全。使用时：升降部分由升降电机转动带动丝杆转动，丝杆转动带动丝杆上螺帽的升降，带动机体外套升降，然后工作部件通过底部螺纹孔与机体外套的顶部螺柱连接，随着机体外套同步升降。

在主体机架下部有一方形外壳，内部装有升降电机和传动装置，传动装置由带轮一，带轮二和传动带组成，方形外壳两侧有两握把，左侧握把上有两个按钮，用于控制工作部件剪枝或摘果机构上的工作电机正反转，为点动式，右侧握把上有三个按钮，用于控制主体机架的升降电机正转、反转或停止，正转使机体外套上升，反转使机体外套下降。

在钢珠丝杆的螺帽上有一上升限位开关，当螺帽上升到机构所能达到的最高处时，限位开关会被丝杆顶部的顶板压住闭合，升降电机停止正转，当反转按钮按下时开始反转。在机体外套内部的顶部有一下降限位开关，当机体外套降至最低处时，被丝杆顶部的顶板压住闭合，升降电机停止反转，当正转按钮按下时开始正转。当停止按钮按下时不管机构处于何种状态，升降电机停止转动，机构停在当前位置。

3.2 剪枝与摘果机构的设计

在使用剪枝机构时，当按下右侧握把的正转按钮时，剪枝机构上的工作电机正转，带动扇形锥齿轮转动，使上刀刃转动与下刀刃闭合，剪断树枝，按钮采用点动式，按下时工作电机正转，松开就停止转动，反转亦是如此，按下反转按钮工作电机反转，松开按钮就停止转动，这样简化了操作，同时提高效率。

在使用摘果机构时，控制工作电机正反转与剪枝机构相同，在工作电机正转的时候，工作电机正转带动丝杆转动，使螺帽上升，爪指推杆推动爪指闭合，在爪指内部有一弹性软板，保护果实不被抓坏，工作电机反转带动丝杆，使螺帽下降，爪指推杆拉动爪指使爪指分开，取出果实。

4 总结

本文设计的电动摘果机能有效地解决传统摘果机存在的问题，该电动摘果机操作简单，电动摘果机在使用时只需按压电源开关，采摘部分即可开始工作，用户可根据不同的水果高度来调节伸缩杆，以实现采。全国很多地区在水果的采摘上依然主要靠人工，采摘中存在劳动工作量大、作业范围广、触碰力度控制要求高等问题。本高适应性多功能摘果神器，工作环境不受季节性、地域性、操作性限制，以简单的人工操作达到快速、完整采摘果实的目的。