半自动多功能水果采摘器
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[摘 要]教育部就“十二五”期间实施“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划下发通知，要求各地高校做好計划实施工作。我校的方案从总体上，增加了学生社团对创业的影响、科学商店对创业的影响，按照《教育部关于启动“本科教学工程”大学生创新创业训练计划的通知》要求通过实施大学生创新创业训练计划，培养适应创新型国家建设需要、适应各行各业发展需要的高素质复合型创新人才。本文以“水果采摘”为研究项目主题，通过对其不断的探索和研究，具有一定的实用价值。
[关键词]安全;半自动化;高效;方便
[中图分类号]S225 [文献标识码]A
1 水果采摘现存的问题
1.1 水果采摘的实际问题
在许多地区，农业劳动力老龄化和农业劳动力不足的问题十分突出，于是手工采摘就会变得十分困难。
中国是农业大国，存在许多小农经济，他们一般种植几亩或者几十亩的果园，于是就处在人工采摘的低效性和水果机器人采摘的低经济效益性的进退两难的处境中。
在旅游业发展日新月异的情况下，农家乐的开发是许多地方政府扶贫的重点项目，人工或大型水果机器人采摘又会对果树造成一定的损害，使其失去观赏性。
1.2 水果采摘的效率问题
目前，果农从果树上采摘成熟的水果时，一般是雇用人工手工采摘水果。由于果树较高，均普遍采取架梯从树上用手把成熟的水果采摘下来，人在架梯上采摘水果既不安全，又费工费时，采果的工作效率也较低。
2 水果采摘器应该具有的特性
为了解决上述问题，我们所设计的水果采摘器应当具备这三个特性
2.1 安全性
目前，果农从果树上采摘成熟的水果时，一般是雇佣人工手工采摘水果。由于果树较高，均普遍采取架梯从树上用手把成熟的水果采摘下来，人在架梯上采摘水果既不安全。而我们设计的水果采摘器其中的一个目的就是避免人们再使用梯子等工具爬到树上，可直接站在地面上采摘水果。
2.2 时效性
时效性是我们设计的采摘期必须要解决的一个问题，很多水果成熟期短，保质期短，必须尽快地将果实全部采摘下来才能保证果农的最大收益，而以前采用的人工采摘方式效率过慢。我们所设计的水果采摘其必须要解决时效性这方面的问题，此事为重中之重。
2.3 低成本
中国是农业大国，存在许多小农经济，他们一般种植几亩或者几十亩的果园，于是就处在人工采摘的低效性和水果机器人采摘的低经济效益性的进退两难的处境中。而大型水果采摘器成本很高，不是小型果园所能承受，所以我们设计的水果采摘器的制作成本不能过高。
3 水果采摘器可采摘的水果
3.1 苹果
苹果是蔷薇科苹果亚科苹果属植物，其树为落叶乔木。苹果的果实富含矿物质和维生素，是人们经常食用的水果之一。一般在9-10月份成熟。苹果中营养成分可溶性大，易被人体吸收，故有“活水”之称。其有利于溶解硫元素，使皮肤润滑柔嫩。据说“每天一苹果，医生远离我”。苹果是世界四大水果之一，也是我国北方栽培面积最大、产量最高的水果。
3.2 梨子
梨，通常品种是一种落叶乔木或灌木，极少数品种为常绿，属于被子植物门双子叶植物纲蔷薇科苹果亚科，一般7-8月份成熟。中国梨栽培面积和产量仅次于苹果。安徽、河北、山东、辽宁四省是中国梨的集中产区，栽培面积约占一半左右，产量超过60%。主治热嗽，止咳。治咳热，中风不语，伤寒发热，解丹石热气，惊邪。利大小便，除贼风，止心烦气喘热狂。润肺凉心，消痰降炎，解 疮毒、酒毒。具有下火，治便秘功效。
河北、山东、辽宁三省是中国梨的集中产区，栽培面积约占一半左右，产量占60%，其中河北省年产量约占全国的1/3，2017总产量达到了1198.6万吨，梨产量最多的省是安徽、河北、山东、辽宁、江苏、四川、陕西等。主要梨产区有山东烟台，栽培品种有黄县长把梨、栖霞大香水梨、莱阳茌梨（慈梨）、莱西水晶梨和香水梨。
3.3 樱桃
樱桃是某些李属类植物的统称，包括樱桃亚属、酸樱桃亚属、桂樱亚属等，乔木，高2-6米，树皮灰白色。一般成熟于5-6月份。欧洲甜樱桃原产亚洲西部和欧洲东南部，目前我国甜樱桃分布主要集中在渤海湾沿岸，以烟台市和大连市郊区为最多。山东省是我国甜樱桃栽培面积最大、产量最多的一个省，除烟台市各区县外，青岛、威海、济南、日照、淄博、潍坊、枣庄、泰安、临沂等地也有分布。辽宁省集中分布在大连市的金州区和甘井子区。河北省主要分布在秦皇岛市山海关区、北戴河区及昌黎县。此外，北京、河南、山西、陕西、内蒙古、新疆、湖北、江西、四川等十几个省、自治区、直辖市也都有引种和栽培。
3.4 李子
李子是蔷薇科李属植物，别名嘉庆子、布霖、李子、玉皇李、山李子。其果实7～8月间成熟，饱满圆润，玲珑剔透，形态美艳，口味甘甜，是人们最喜欢的水果之一。一般成熟于7-8月份。李子味酸，能促进胃酸和胃消化酶的分泌，并能促进胃肠蠕动，因而有改善食欲，促进消化的作用，有利尿消肿的作用，对肝硬化有辅助治疗效果。李子中含有多种营养成分，有养颜美容、润滑肌肤的作用，李子中抗氧化剂含量高得惊人，堪称是抗衰老、防疾病的“超级水果”。
4 半自动水果采摘器
4.1 产品介绍
我们所设计的水果采摘器所使用的原理是：我们所采用的控制方式类似于自行车的刹车系统，最下面的把手相当于自行车的刹车把，我们所选用的控制线就是自行车的刹车线，线管包裹着刹车线，可沿刹车线自由滑动。线管有两层，里层为钢制，外层是橡胶。刹车线与线管均可有限度地弯曲（不能像毛线那样任意弯），但长度固定（忽略微小的改变量），既不能被拉长也不能被压短。线管的下端连接着一个钢制的L型管，这个管是不可以弯曲的。
当握下端把手时，刹车线往把手把方向运动，就会带动最上面的头子往下，而头子往下就会拉动剪刀头，使之闭合，达到一个剪断效果。
4.2 特色介绍
这是我们所设计的一个螺旋状网兜，不同于往常所见到的直筒型网兜，这种螺旋状网兜会在水果掉落到网兜后让水果做一个减速滚动，滚到最后速度几乎为0，起到一个很好的缓冲作用。这样就可以连续采摘水果，有效防止水果之间相互碰撞而损坏。
这次为了符合实际应用，我们准备了不同的方案。剪刀不止仅限于传统的半月型剪刀，刀头可以换成圆形剪刀，细长型剪刀头等，我们设计的采摘期是可以根据不同果树不同的果实来更换不同的剪刀头。
5 方案改进
5.1 材料问题
由于苹果树较高，人们使用苹果采摘器需要长时间地举起手臂。如果材料使用目前最便宜的不锈钢钢管材料，采摘器拥有很重的重量，这样就加大了使用者的手臂负担。
解决方案：经过查阅资料，铝合金具有很轻的质量以及较高的强度。很符合作为采摘器的原材料。因此我们打算使用铝合金作为采摘器的主要材料。但是这样也加大了项目的开销。
5.2 采摘头更换
长时间地使用采摘器，难免会遇到剪刀的破损崩坏等一系列问题。为了不影响继续使用，我们采用下列方案来快速更换剪刀。
解决方案：将剪刀做成可更换型的刀头并在采摘器上备用一把更换剪刀的刀头。
[参考文献]
[1] 刘洪.机械设计制造自动化在现代企业中的发展[J].现代制造技术与装备，2017（05）.
[2] 叶红.机械设计制造及自动化的发展方向[J].现代制造技术与装备，2017（05）.
[3] 陈广夺.现代机械制造工艺的发展现状及趋势[J].山东工业技术，2018（08）
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