茶叶采摘机器手采摘剪刀设计及仿真.pdf

《茶叶采摘机器手采摘剪刀设计及仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第39卷第6期西南师范大学学报(自然科学版)2014年6月Vo1．39No．6JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Jun．2014茶叶采摘机器手采摘剪刀设计及仿真①牟顺海，李少华四川职业技术学院，四川遂宁629000摘要：为解决我国茶叶采摘仍多为传统手工，部分机器采摘又不能做到茶叶标准统一的问题，研发茶叶采摘机器手具有重要意义．茶叶采摘机器手，不但能够把劳动力解放出来，提高效率，并且机器视觉部分能够做到对茶叶类别的选择，做到采摘茶叶标准统一

2、．采摘剪刀部分是茶叶采摘机器手的采摘执行机构部分，重点介绍了采摘剪刀的工作原理，利用软件Solidworks建立了三维模型，并通过软件仿真功能，进行了模型运动学仿真，真实再现了采摘剪刀的工况．结果表明，设计的茶叶采摘机器手满足实际的采摘工作需求．关键词：茶叶采摘；solidworks设计及仿真；曲柄连杆机构中图分类号：$225．99文献标志码：A文章编号：1000—5471(2014)6—0055—04茶叶采摘是茶园管理中历时最长，花工最多的劳动．在茶园集中而劳动力缺乏的地区，往往因采摘不及时而严重影响茶叶产量及品质．随着近几

3、年退耕还林等政策的实施，茶园面积迅速增大，采茶耗工也日益增大．因为劳动力缺乏，茶叶不能及时下树的现象很多，给茶叶生产造成的损失也越来越突出．茶叶的及时采摘，是茶叶生产及发展急待解决的重大问题．传统的手工采摘方法最大优点是标准划一，容易掌握，缺点是费工，成本高，难以做到及时采摘．目前使用的采茶机能够实现减少劳动力，降低生产成本，提高经济效益．但是，它的最大缺点是茶叶标准不一，很难掌握．目前名贵高档茶的采摘，由于茶叶标准要求高，还不能实行机械采茶，仍用手工采茶．茶叶采摘机器手能够解决效率和标准的问题，既能提高效率，又能做到标准统一

4、．采摘剪刀是机器手的执行机构，是整个系统的重要组成部分，它的设计及仿真为本文的研究重点．1采摘剪刀的工作原理采摘剪刀主要有曲柄连杆机构、茶叶护槽、刀片、机架组成，如图1和图2所示．压片压片叶片收集槽刀片叶片收集槽滑块导轨电机机架图1茶叶采摘机器手采摘剪刀正视图图2茶叶采摘机器手采摘剪刀后视图①收稿日期：2013一I1—07作者简介：牟顺海(1970一)，男，云南省巧家县人，工程硕士，主要从事农业机械方面的研究56西南师范大学学报(自然科学版)第39卷1．1刀片采摘剪刀刀片选用两片锯齿刀片，刀片被压片固定在叶片收集槽上．刀片相互

5、运动过程中，完成对茶叶的剪切，实现切割．1．2茶叶收集槽茶叶收集槽的主要作用是将刀片切割下来的茶叶收集起来，防止刀片剪切下的叶片丢失．剪切下的茶叶被包裹在收集槽内，直到机器手把茶叶放在收集茶叶的固定容器里．1．3曲柄连杆曲柄连杆机构由动力杆、连杆、滑块，导轨构成．当电机提供动力时，连杆机构带动固定在滑块上的叶片收集槽和刀片，实现采集茶叶的功能，并把所采的茶叶包裹在叶片收集槽里．2曲柄滑块机构运动分析1茶叶采摘机器手采摘剪刀曲柄连杆机构的结构示意图如图Jl。3所示[．已知曲柄长度为r，连杆长度为z，曲柄的角速度为叫，设曲柄转角为

6、，滑块到A1的位移为z．a滑块位移[]Iz—r(1一cos~)+Z(1一COsp)(1)，定义一÷2由于sin一手，sinp一手所以∞cosfl一(2)(4)(5)(6)(7)3采摘机器手运动机构的仿真3．1创建机构模型Solidworks强大的三维造型功能给产品开发带来了便利，其提供的参数化设计具有3D实体造型、单一资料库以及特征作为设计单位等特点．因此可使设计者随时计算出产品的体积、面积、质心、重量、惯性矩等．在对其进行尺寸修改时，其相关的2D或3D实体模型及装配、制造等也自动修改，这为机构的设计带来很大方便．要进行茶叶采

7、摘的运动学分析，必须建立采摘剪刀的各零件的三维模型，一边建立装配体．在Solid—58西南师范大学学报(自然科学版)http：／／xbbjb．swu．cn第39卷4结论1)利用Solidworks软件，设计并建立了机器手茶叶采摘剪刀的三维模型．2)对建立的模型进行了运动学分析，设计的茶叶采摘剪刀能够满足实际工作需求．参考文献：[1]曹立文，魏永庚，宋义林．SolidWorks2007产品设计基础与工程范例EM]．jb京：清华大学出版社，2008E2]李健，靳龙．桑叶采摘机手动操作机构的优化设计口]．农业机械学报，2005，36

8、(11)：72—74．E33江洪，陆利锋，魏峥．SolidWorks动画演示与运动分析实例解析EM]．北京：机械工业出版社，2006．E4](美)DSSolidWorks公司．SolidWorks(R)Motion运动仿真教程I-M]．北京：机械工业出版社，2012．OnDe