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手持式幼果连续套袋机研制

易文裕;郑愈红;王攀;李向东【期刊名称】《《农业工程》》

【年(卷)，期】2019(009)008

【总页数】4页(P6-9)【关键词】幼果;连续套袋;手持式;复位【作者】易文裕;郑愈红;王攀;李向东【作者单位】四川省农业机械研究设计院四川成都610066;成都九系机器人科技

有限公司四川成都610091【正文语种】中文

【中图分类】S224

0引言

近年来我国水果产业发展迅速，水果种植面积和产量均跃居世界第一［1-3］。随着我国水果产业的发展，对水果品质的要求也越来越高，幼果套袋技术越来越多地被应用于高品质水果生产中。幼果套袋技术作为提升水果品质的有效措施，一方面能够最大限度地减少水果与空气中的有害杂质直接接触而造成的果实表面污染，并有效减轻果锈的发生和危害；另一方面能够阻隔药物喷洒对水果表面的污染，有效降低水果的药物残留量并避免或减轻病虫对果实的危害。试验证明，实施幼果套袋能够极大提高果实的夕卜观质量，在一定程度上改善果实的内在品质［4-7］。

传统的幼果套袋多为纯手工作业，不仅成本高、效率低，并且套袋质量参差不齐，无法有效保障套袋技术对水果品质的提升［8］。机械作业套袋效率高，套袋质量好，不仅满足幼果套袋的时效性并保证套袋质量，还能够有效减少套袋用工量，节约生产成本。近年来，有关水果幼果套袋机的研究逐渐增多，田佳壮等［9］设计了一种基于偏置曲柄滑块原理的套网机构，该机构急回特性较好，能够平稳地撑开网套。葛晓堂［10］研制了一种半自动套袋机器人，该机运用气动与真空系统实现了取袋和撑袋的自动化以及套袋的半自动化，套袋效率3个/min，较人工套袋速度有较大提高，该机结构复杂，并未实际运用到果园套袋中。张凯等［11］研制了一种新型葡萄套袋机械手，该机采用机器视觉与传感器等先进技术，基本实现了葡萄的智能化套袋，全自动套袋成功率85%左右，单个套袋时间40s左右，该机仅针对葡萄套袋，适用性较窄。王胜会［12］研制了一种具有5自由度的套袋机器人，并建立了3种苹果幼果的障碍模型，对苹果幼果套袋的最优避障路径进行了相关研究。此外，林用满等［13］研制的6自由度水果采摘机械臂，初广丽等［14］研究的基于机器视觉的水果目标识别方法等相关研究均可为水果幼果套袋机的研制提供借鉴。

目前我国关于水果幼果套袋机的研究仍处于起步阶段，水果套袋绝大部分仍依靠纯手工作业，因此研制一种适宜圆形或椭圆形水果幼果的套袋机对提高我国水果的套袋机械化水平具有重要意义。

1整机结构与工作原理

1.1整机结构

如图1所示，手持式幼果连续套袋机主要由支架、主支撑臂、副支撑臂、移动臂、插针舵机、抽拉杆、转动杆、胶棒和加热封袋组件组成。舵机主要控制移动臂做上下或左右的移动动作，配合胶棒以及加热组件完成取袋、撑袋和封袋等主要套袋工序。

1.胶棒A2.插针3.胶棒B4.加热封袋组件5.抽拉杆6.移动臂7主支撑臂8.舵机A

9.转动连接杆10.舵机B11.支架12.副支撑臂图1整机结构Fig.1Whole

structure

1.2工作原理

作业前，将串起堆叠的袋子通过插针固定在副支撑臂的水平托板上，袋口朝外，初始状态下，袋口处于闭合状态。

取袋作业时，首先控制舵机B驱动其摆臂逆时针转动，进而通过转动连接杆下拉移动臂，使得移动臂上的胶棒B下压在顶层袋体上并与之粘结。然后控制舵机B驱动其摆臂顺时针转动，进而通过转动连接杆上推移动臂，在胶棒B的作用下顶层袋子上移直至脱离插针。

撑袋作业时，首先控制舵机A驱动其摆臂顺时针运动，进而驱动抽拉杆向外卜伸出，在胶棒B的作用下袋子向左移动直至移动到胶棒A的上方。然后控制舵机B驱动其摆臂逆时针转动，通过转动连接杆下拉移动臂，直至胶棒A和胶棒B压合，使得胶棒A与袋子粘合。最后控制舵机B驱动其摆臂顺时针转动，通过转动连接杆上推移动臂，在胶棒A和胶棒B的作用下，袋口被打开。

封袋作业时，手持套袋机向水果移动，使得水果经开口进入袋体内。通过控制舵机B下拉移动臂，袋口封闭时发热组件将袋体部分熔化，经过3~5s,通过发热组件的软胶条实现袋体开口的热塑缝合。

复位时，控制舵机B动作使得发热组件与袋子分离，然后控制舵机A动作使得抽拉杆右移，实现套袋机的复位，为下一次的套袋做准备。

该手持式幼果套袋机12V蓄电池供电，主支撑臂上安装有控制按钮和重复按钮，作业过程的动作均通过安装在主支撑臂上的控制按钮实现，每操作按钮一次实现一个动作，依次实现取袋、撑袋、封袋和复位功能。若作业过程中某个动作未实现，可通过操作重复按钮对该动作进行重复动作。

2关键零部件设计

2.1运动机构

如图2所示，手持式连续幼果套袋机的运动机构主要由舵机驱动，运动装置包括