菠萝自动采摘输送装置设计(附件)
设计了一种用于菠萝果实采摘的机器。该机器用于大规模的菠萝采摘，要求操作简单，效率高。本装置有四个部分行走、识别、采摘、输送部分。行走部分采用轮式移动系统，识别部分是根据植株间距设定相应的行走速度来实现，采摘部分采用旋转刀片的方案设计，上刀片旋转，下刀片固定，刀片位置可通过液压传动来调整，输送部分采用丝杠和卷扬进行菠萝输送。建立了三维模型图，绘制了二维工程图。所设计的菠萝自动采摘输送装置，可以降低劳动成本，提高劳动效率。关键词 菠萝，采摘，结构
目 录
1 绪论 1
1.1 菠萝的种植1
1.2 菠萝的采摘2
1.3 采摘机的研究现状2
2 总体方案 3
2.1 功能需求分析 3
2.2 解决方案 3
2.2.1 行走方案3
2.2.2 识别方案5
2.2.3 采摘方案6
2.2.4 输送方案8
3 详细设计 9
3.1 模块设计9
3.2 具体设计 11
3.2.1 切割刀片的设计 11
3.2.2 刀具升降机构的设计12
3.2.3 导果槽结构的设计13
3.2.4 菠萝集拢模块的设计13
3.2.5 菠萝输送模块的设计13
3.2.6 传动系统的设计14
3.3 强度校核 15
3.3.1 支架校核 15
3.3.2 轴承校核 16
3.3.3 带轮校核 17
3.3.4 动力机选择 18
4 总体装配图 20
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1 菠萝的种植
菠萝果实呈椭圆球状，纵向直径较长，约为1013厘米，横向直径较短，约为1011厘米。菠萝果实的重量约为0.61.0千克，菠萝果实实物图如图1.1所示，菠萝果实离地高度约为0.81米，与果实连接处的果柄直径约为36厘米。
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图1.1 菠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
萝实物 图1.2 菠萝抽象图
菠萝有着不同于其他果树的特殊生长习性。绝大多数菠萝具有莲座状叶丛。叶丛基部构成一个能蓄水的叶筒。提供菠萝生长的水，不是储藏于叶肉内，而是储藏于簇生叶丛中间生长的地方所天然形成的凹槽内。在果实生长的时候，植物除了需要频繁浇水外，还应该频繁往叶筒内浇水，使叶筒内贮有充分的水，这样浇水，才能使植物生长茂盛。
菠萝有四个收获季节：春季，4～5月成熟；夏季，6～7月成熟；秋季，10～11月成熟；冬季，12月～翌年1月成熟。
在中国台湾、广东、海南等地方大片种植菠萝，云南、贵州南部也种植一部分的菠萝，这些地方的种植历史已有400多年。台湾菠萝主要出产的地方是台南、台中和高雄等地。广东省的菠萝种植面积较大，产量较多，产地集中在汕头、湛江、江门等地区及广州市郊。广西主要出产的地方在南宁、武鸣、宁明和博白这些县城[1]。
合理密植是保持菠萝高产稳产的重要环节，菠萝种植行纵间距直接影响着果实的产量。由于它是一种一树结一果的植物，密植的最终产量比疏植的最终产量高上一些。通常菠萝密度以每亩3000—4000苗双行栽植最好，大行距110—130cm，小行距30—40cm，株距大概20cm[2]。
1.2 菠萝的采摘
果蔬采摘环节是果蔬的种植采摘运输销售这些环节中最费心费时的一个环节。果蔬采摘环节所耗费的劳动力差不多是整个环节的一半。随着经济社会的发展和人口结构的相对调整，国家劳动力有相对短缺现象。劳动力的相对不足，使得经济耗损较大，造成成本提高，时间延长等不好方面的影响。为减少经济消耗，提高生产效率，果实收割开始进行机器化时代[3]。
菠萝营养充足、味道地道、香气充盈，格外吸引别人。菠萝的需求量也很大，但是菠萝的采摘却是一个劳累的工作，因此推进菠萝机械化收割是非常重要的。
菠萝生长周期短，果实多，成熟期短。一般种植密度以每亩3000—4000苗双行种植，即将成熟的时候需要快速采摘，如果使用人工，时间浪费巨大，人工成本高，不利于降低成本，迅速占领市场。菠萝行间距一般为75cm，果实高度为0.91.2m之间，这种情况适合设备收割，菠萝采摘机器化有利于节约劳动成本，增加效率，降低成本。
1.3 采摘机的研究现状[4~7]
1983年，美国研究出番茄收割机器人，这之后，各国加大这方面的资金投入和人才投入，关于收割机器人这方面的设计和创新也日益完善起来。
1995年，日本研究所设计出一种可以自动采摘植物的采摘机器人。它的机械爪自由度为5，全身有4个旋转关节和1个直动关节。
1996年，荷兰研究所设计出一种多模块的果实采摘机。这个机器人通过红外线识别果蔬，并进行定位。这种识别方法能够使机器人只采摘成熟果实，而不采摘那些未熟透的果实。
1998年，英国 Sloe设计了蘑菇收割机，其能够智能定位果实位置。这种智能采摘机同样能够只采摘成熟的果实而舍弃那些不成熟的。其爪部有两个气动环节和一个电动环节。
2002年，日本高智商人群联合设计了果实收割机。该机器有视觉处理分析环节、尾部操纵器和前进模块。
中国在果蔬采摘收割机器化研究开始在二十世纪初,上交大研究设计出了自动收割机，自此，国内采摘机器人方面的研究设计大多以此为模板。同时，国内许多大学也在此基础上进行了更加细致的设计研究，大多数研究以识别果蔬，精确定位为核心。
2001年，双目立体视觉法问世，这种方法能精确定位果蔬位置，进步意义重大。收割机是将来果蔬自动收割采摘智能化前进方向。
目 录
1 绪论 1
1.1 菠萝的种植1
1.2 菠萝的采摘2
1.3 采摘机的研究现状2
2 总体方案 3
2.1 功能需求分析 3
2.2 解决方案 3
2.2.1 行走方案3
2.2.2 识别方案5
2.2.3 采摘方案6
2.2.4 输送方案8
3 详细设计 9
3.1 模块设计9
3.2 具体设计 11
3.2.1 切割刀片的设计 11
3.2.2 刀具升降机构的设计12
3.2.3 导果槽结构的设计13
3.2.4 菠萝集拢模块的设计13
3.2.5 菠萝输送模块的设计13
3.2.6 传动系统的设计14
3.3 强度校核 15
3.3.1 支架校核 15
3.3.2 轴承校核 16
3.3.3 带轮校核 17
3.3.4 动力机选择 18
4 总体装配图 20
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1 菠萝的种植
菠萝果实呈椭圆球状，纵向直径较长，约为1013厘米，横向直径较短，约为1011厘米。菠萝果实的重量约为0.61.0千克，菠萝果实实物图如图1.1所示，菠萝果实离地高度约为0.81米，与果实连接处的果柄直径约为36厘米。
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图1.1 菠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
萝实物 图1.2 菠萝抽象图
菠萝有着不同于其他果树的特殊生长习性。绝大多数菠萝具有莲座状叶丛。叶丛基部构成一个能蓄水的叶筒。提供菠萝生长的水，不是储藏于叶肉内，而是储藏于簇生叶丛中间生长的地方所天然形成的凹槽内。在果实生长的时候，植物除了需要频繁浇水外，还应该频繁往叶筒内浇水，使叶筒内贮有充分的水，这样浇水，才能使植物生长茂盛。
菠萝有四个收获季节：春季，4～5月成熟；夏季，6～7月成熟；秋季，10～11月成熟；冬季，12月～翌年1月成熟。
在中国台湾、广东、海南等地方大片种植菠萝，云南、贵州南部也种植一部分的菠萝，这些地方的种植历史已有400多年。台湾菠萝主要出产的地方是台南、台中和高雄等地。广东省的菠萝种植面积较大，产量较多，产地集中在汕头、湛江、江门等地区及广州市郊。广西主要出产的地方在南宁、武鸣、宁明和博白这些县城[1]。
合理密植是保持菠萝高产稳产的重要环节，菠萝种植行纵间距直接影响着果实的产量。由于它是一种一树结一果的植物，密植的最终产量比疏植的最终产量高上一些。通常菠萝密度以每亩3000—4000苗双行栽植最好，大行距110—130cm，小行距30—40cm，株距大概20cm[2]。
1.2 菠萝的采摘
果蔬采摘环节是果蔬的种植采摘运输销售这些环节中最费心费时的一个环节。果蔬采摘环节所耗费的劳动力差不多是整个环节的一半。随着经济社会的发展和人口结构的相对调整，国家劳动力有相对短缺现象。劳动力的相对不足，使得经济耗损较大，造成成本提高，时间延长等不好方面的影响。为减少经济消耗，提高生产效率，果实收割开始进行机器化时代[3]。
菠萝营养充足、味道地道、香气充盈，格外吸引别人。菠萝的需求量也很大，但是菠萝的采摘却是一个劳累的工作，因此推进菠萝机械化收割是非常重要的。
菠萝生长周期短，果实多，成熟期短。一般种植密度以每亩3000—4000苗双行种植，即将成熟的时候需要快速采摘，如果使用人工，时间浪费巨大，人工成本高，不利于降低成本，迅速占领市场。菠萝行间距一般为75cm，果实高度为0.91.2m之间，这种情况适合设备收割，菠萝采摘机器化有利于节约劳动成本，增加效率，降低成本。
1.3 采摘机的研究现状[4~7]
1983年，美国研究出番茄收割机器人，这之后，各国加大这方面的资金投入和人才投入，关于收割机器人这方面的设计和创新也日益完善起来。
1995年，日本研究所设计出一种可以自动采摘植物的采摘机器人。它的机械爪自由度为5，全身有4个旋转关节和1个直动关节。
1996年，荷兰研究所设计出一种多模块的果实采摘机。这个机器人通过红外线识别果蔬，并进行定位。这种识别方法能够使机器人只采摘成熟果实，而不采摘那些未熟透的果实。
1998年，英国 Sloe设计了蘑菇收割机，其能够智能定位果实位置。这种智能采摘机同样能够只采摘成熟的果实而舍弃那些不成熟的。其爪部有两个气动环节和一个电动环节。
2002年，日本高智商人群联合设计了果实收割机。该机器有视觉处理分析环节、尾部操纵器和前进模块。
中国在果蔬采摘收割机器化研究开始在二十世纪初,上交大研究设计出了自动收割机，自此，国内采摘机器人方面的研究设计大多以此为模板。同时，国内许多大学也在此基础上进行了更加细致的设计研究，大多数研究以识别果蔬，精确定位为核心。
2001年，双目立体视觉法问世，这种方法能精确定位果蔬位置，进步意义重大。收割机是将来果蔬自动收割采摘智能化前进方向。
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