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一种半自动苹果采摘收集机的研制

更新时间:2009-03-28

我国是苹果生产大国,产量占世界苹果总产量的65%以上。目前,国内大部分苹果采用纯手工采摘,效率低、劳动强度大。许多果树的高度超过人工采摘的极限高度,采摘时需要借助短梯等工具,存在一定的安全隐患。现有的苹果采摘机械或功能单一,或可靠性差、效率不高,难以满足果农的实际需要。国外某些发达国家的苹果采摘机效率较高,但体型大,价格昂贵,使用技术要求较高,不适合我国的作业条件。因此,研制一种功能完善、可靠性高、成本低的苹果采摘机械,旨在减轻劳动强度和促进苹果产业发展。

底物消除法是一种常用的检测药物代谢酶动力学参数的方法[17]。由于本课题组暂未能确证ZG02的代谢产物,故采用底物消除法来评估该化合物的体外代谢情况。为了能够排除系统误差的干扰以准确检测ZG02的代谢情况,本课题组在预试验中对孵育体系中的药物质量浓度(25、100、1 000 μg/L)进行了优化。结果发现,当ZG02的质量浓度为100 μg/L时,孵育后剩余药物质量浓度并不算太高,且至少有20%的药物被清除[15],故以此作为孵育体系中ZG02的质量浓度。

1 苹果采摘收集机工作原理

半自动苹果采摘机由车体、苹果夹紧机构、果柄扭断机构、输送管道、苹果均匀分布装置、苹果收集箱等组成,结构如图1所示。

作业时,举起采摘装置,按下苹果夹紧手柄,通过3个夹持爪的运动将苹果夹紧;然后按下夹持爪转动手柄,将苹果扭转90°,使果柄断裂。松开手柄后,在弹簧的作用下夹持爪复位松开,苹果落下。输送管道由网兜布制成,在苹果下落过程中起减速作用。缓冲输送装置放在苹果收集箱内,通过分布盘的转动使苹果在箱内均匀分布。当一层苹果装满后,通过丝杠螺母机构使分布盘上升到下一个位置。

2 苹果采摘收集机关键部件设计

2.1 苹果夹持装置

苹果夹持装置如图2所示。

  

图1 半自动苹果采摘收集机结构示意图Figure 1 Structural diagram of semi-automatic apple picking and collecting machine

  

图2 苹果夹持装置示意图Figure 2 Schematic diagram of apple clamping device

到目前为止,还没有一种方法可以观察到整个大脑突触的形态和功能,作者解释道。当然啦,我们也一直致力于在小范围内绘制这些关键连接点。

2.2 果柄扭断装置

当苹果夹紧后,按下果柄扭断手柄,通过拉线带动夹持爪安装杆旋转90°,使果柄断裂。松开手柄后,在复位弹簧的作用下,夹持爪安装杆回到初始位置,为摘下一个苹果做好准备。果柄扭断装置的结构如图3所示。

  

图3 果柄扭断装置示意图Figure 3 Schematic diagram of apple handle breaking device

2.3 苹果输送装置

苹果均匀分布装置(分布盘)由5个叶片组成,在电机的带动下缓慢匀速转动,如图4所示。

2.4 苹果均匀分布装置

松开夹持爪后,摘下的苹果在重力作用下落入输送管道。输送管道由网兜布制成,不会对苹果造成损失,且能起到一定的减速作用。苹果从输送管道另一端滚出后,落入苹果分布盘中。

  

图4 苹果均匀分布装置示意图Figure 4 Schematic diagram of apple uniform distribution device

苹果由输送管道滚落时,随机落到某一个叶片中。每个叶片用强度较高的铁丝制作而成,质量轻,沿安装轴转动灵活。当叶片下有苹果时,叶片一端抬起,使苹果暂时不滚下;当叶片转动到下面没有苹果的位置时,抬起的一端落下,苹果沿叶片的斜面滚下。为防止苹果碰到铁丝,在铁丝外面包裹一层缓冲布料。随着分布盘的转动,苹果被均匀分布到果箱的各个位置。当一层苹果铺满后,启动升降电机,通过丝杠螺母机构带动分布盘上升大约一个苹果的高度,开始下一层苹果的均匀分布。当果箱装满后,换上空的果箱,再将分布盘下降到距离箱底约一个苹果的位置。

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此装置起到保护苹果的作用,且对苹果进行分布装箱,节省人工装箱环节,大大提高工作效率。

夹持爪安装在采摘杆上,拉线一端绕过滑轮与夹持爪连接,另一端与夹紧手柄连接。按下夹紧手柄,通过拉线使夹持爪向里转动,将苹果夹紧。弹簧起到复位作用。松开夹紧手柄,夹持爪立刻松开复位,苹果落入输送管道。

2.5 苹果分布盘升降装置

苹果分布盘升降装置由直流减速电机、锥齿轮副和丝杠螺母副三部分组成,如图5所示。

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图5 苹果分布盘升降装置Figure 5 Apple distributing plate lifting device

在分布盘转动过程中,升降装置不工作。当一层苹果均匀摆满后,起动减速电机,通过锥齿轮将动力传输给丝杠螺母副,丝杠转动,由螺母移动控制分布盘的升降。梯形螺纹的丝杠螺母副具有较好的自锁能力和传动效率。升降装置具有较好的自锁能力,不会因分布盘产生较大的冲击力而下降。

3 结论

半自动苹果采摘收集机主要由采摘、输送、收集三部分组成。采摘装置将苹果夹紧后扭转90°,使果柄断裂。输送部分将苹果送往果箱,同时减缓苹果下落过程中的运动速度。收集装置可以防止苹果磕碰伤,将苹果在果箱内均匀分布。该机结构简单,操作方便,成本低廉,适用于果农采摘高处的苹果,大大提高工作效率。

参考文献

[1]马贵飞,马履中,杨文亮.苹果采摘机器人机械手运动学分析与仿真[J].农机化研究,2010,32(7):21-25.

[2]邱岳巍.苹果采摘机器人采摘机构优化设计[J].农村牧区机械化,2016(3):40-41.

[3]张祖立,程玉来,陶栋材.机械设计基础[M].北京:中国农业大学出版社,2004.

[4]李伟,李吉,张俊雄,等.苹果采摘机器人机械臂优化设计及仿真[J].北京工业大学学报,2009,35(6):721-726.

[5]伍锡如,黄国明,刘金霞,等.新型苹果采摘机器人的设计与试验[J].科学技术与工程,2016,16(9):71-79.

 
戚瑞丰,张凌冲,孙宇航,金忠博,白晓虎
《农业科技与装备》 2018年第03期
《农业科技与装备》2018年第03期文献

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