猕猴桃削皮机

导读：　猕猴桃削皮机(共7篇)我爱发明削皮机 猕猴桃削皮机（发明人王胜锡 王云峰）[我爱发明] 20140306 削皮神机 本期视频主要内容： 陕西眉县一位农民经历重重困难发明了一台猕猴桃削皮机。利用两个电动机以及电磁分别带动转动轴以及刀盘。将刀盘上面的刀头逆时针180度有序旋转削皮，削好后迅速将猕猴桃弹出。速度超过人工几倍，...

篇一 猕猴桃削皮机
我爱发明削皮机 猕猴桃削皮机（发明人王胜锡 王云峰）

　　[我爱发明] 20140306 削皮神机   　　本期视频主要内容： 陕西眉县一位农民经历重重困难发明了一台猕猴桃削皮机。利用两个电动机以及电磁分别带动转动轴以及刀盘。将刀盘上面的刀头逆时针180度有序旋转削皮，削好后迅速将猕猴桃弹出。速度超过人工几倍，且无过多果肉损耗。本期视频将揭秘这台猕猴桃削皮机的神奇之处。   　　发明人：王胜锡18628622589、王云峰 13891950790   　　（《我爱发明》 20140306 削皮神机）  

篇二 猕猴桃削皮机
赵然种植猕猴桃：让猕猴桃回到从前

　　【导读】：怎样的猕猴桃才是绿色安全的?果园土壤里会有什么玄机?用什么办法可以替代化学药剂?看蒲江果农如何种出回归自然的猕猴桃。

让猕猴桃回到从前

　　【主持人】：农产品安全问题一直受到广大消费者的关注，然而，大多数人并不真正知道安全健康的果子是怎么种出来的。不久前，四川省蒲江县，举办了一个热闹非凡的猕猴桃品鉴大会，我们栏目的记者在那里尝到了久违了的鲜美味道，那里回到了从前的猕猴桃是怎么种出来的呢?

　　(字幕：四川省蒲江县 2013年10月25日)

　　【解说】：蒲江县是猕猴桃之乡，可谓强手如林，想在品鉴会上胜出并不容易。最初有好几十家大户送样过来，只有经过了层层的比拼选拔后，才有资格入围今天的决赛。

　　【采访】四川省土江县果品协会会长 陈唯君：还要从这六个大户的精英里面挑选，评选一名状元。

　　【解说】：前来参评的都是猕猴桃专业种植户，从几十家进入到前六强，并不是一件容易的事。到了这个最后决赛环节，评选的标准更加严格，近乎苛刻。

　　能进入决赛的猕猴桃，必然都符合大小适中，果形漂亮，无病斑，酸甜适口的基本要求，在这个环节，果型外观、口感、营养成分大家的得分不会有太大的差距，果园里的土壤好坏、施的肥料、以及病虫害防治技术的不同，将会拉开很大的分值。

　　虽说是比赛现场，气氛却很热闹轻松，评委们在认真看技术参数，参赛的种植户则忙着交流经验。

　　【采访】：

　　记者：你参赛了吗?

　　果农：参赛了。

　　记者：这次前六名有你吗?

　　果农：没有，没他们种得好，淘汰了。

　　陈唯君：这些农户还有些人还来找我，陈会长给我打高分，我就给他们说，你们要沉住气，是金子总会发光的。

　　【解说】：评委的专业打分占大头，种植户也有投票权。来看热闹的最开心，不光免费品尝，还有模有样的品头论足，跟赶大集一样。

　　记者：你选几号?

　　果农：3号，3号好，甜。

　　记者：你选几号?

　　果农：4号。

　　记者：4号为什么好?

　　果农：是我们家的。

　　记者：你选几号?

　　果农：三号，香甜，果形好。

　　【解说】：投票评比接近尾声了，大家都在期待着，到底谁种的猕猴桃能最后夺冠，现场的气氛慢慢地变得紧张起来了。

　　【采访】陈唯君：今天谁是冠军我都不知道的，我的心里现在也在怦怦地跳。

　　【解说】：夺冠的是三号猕猴桃!这个结果一公布，果农赵然笑的最开心，三号猕猴桃是他种的。

　　果农赵然：我也没想到我会获奖。

　　【解说】：为什么三号猕猴桃会胜出呢?不论尝起来，还是从外观上看，它和其它的好像区别也不大呀。原来，在最后的评比环节，已经不仅仅是比猕猴桃本身了，评选的标准几乎涵盖了猕猴桃生长的全过程。

　　【采访】质保专家 何其明：一个好的果子起码要从四个方面得到保障。从果子生长初期的土壤的基础，到它的均衡营养的平衡，再到它的病虫害的绿色防护，再到对一些自然和生态的安全性的控制和影响。

　　【解说】：专家介绍说，评委提前还去六家进入决赛的果园进行了实地评比，三号果农赵然之所以能夺冠，在于他家果园里的土壤、施肥、病虫害防治和植物生长调节等四个评分指标都比别人的得分高。

　　果园里的土壤和施肥等措施到底有啥不一样的?

　　赵然是蒲江县一位普通的猕猴桃种植大户，已经种了八年猕猴桃了。他说如今能获奖，全在于三年前对果园进行了全方位的整治。首先治理的就是土壤。我们先看看他果园里的土壤，土质疏松透气，养分均衡，很适合果树生长。

　　【采访】果农 赵然：猕猴桃其实一点都不好种，要求技术含量很高，如果一项没做好的话，就种不出好果子。

　　【采访】四川省土江县农发局县土肥科农艺师 张益军：如果土壤不健康，这果子生产出来就不能达到国家的标准，不是无公害，或者是有机食品。

　　【解说】：赵然讲这八年来，猕猴桃让他欢喜让他忧，尽管早已成了行家里手，很注重管理，然而到现在为止，园子里也并不是所有的树都能种得一模一样好。

　　【采访】果农 赵然：我种猕猴桃其实特别细心，像这样的不好的树我园子里还有。根系不好，树势叶子各方面长得不好，不出稍，像这种树是我前几年最头疼的事。

　　【解说】：树势弱，长不出梢，叶片稀少，对猕猴桃来说，别说开花结果了，就是活命都困难。现在他园子里这样的树也就零星几棵，不过几年前，这个现象却很严重。最初赵然以为是品种问题，可来年换了新品种还是一样。后来，请来专家一诊断，竟然让赵然一愣，问题不是出在树上，而是出在土里。

　　【采访】质保专家 何其明：树势长得好不好关键在于土壤。它首先需要一个良好的生态环境。

　　【解说】：我们人需要有一个能遮风避雨的房子住，树木也一样，不过它的居住环境是土壤，良好的土壤，是健康生长的前提。

　　【采访】质保专家 何其明：有一个好的土壤基础，它才可能形成健康的营养丰富的果子。

　　【解说】：土壤质量的好坏直接影响植物的生长和健康，只有好的土壤，才能保证植物的正常生长和对养分的需求。专家说，头些年赵然猕猴桃园里的土壤，就不是很适合树木生长。

　　【采访】技术员 詹邵军：其实它是土壤，水分和养分作物的根系是根本不能从这里面吸收的，就是俗称的板结的土壤。

　　【解说】：土壤板结大家都熟悉。土壤板结严重的话就会像一块块坚硬的石头，用手都很难掰开。

　　【采访】技术员 詹邵军：通气性不好，植物根系长不开，产量上不去。

　　【解说】：土壤是植物生长最基本的条件，没有好的土壤，它就很难正常生长。

　　【采访】质保专家 何其明：土壤是一个富有生命力的生态系统，土壤本身的团粒结构，这是它的一个最基本的组成部分。

　　【解说】：植物所需要的养分和水分都是来自于土壤。土壤它由无数细小的团粒构成。良好的土壤疏松通透，养分均衡，而且保水蓄肥的能力强，有机质含量大，微生物众多。

　　【采访】质保专家 何其明：通过土壤的水肥气热的协调运行，所以才会带来生态系统变得可持续。

　　【解说】：前几年，赵然的果园里很多棵猕猴桃树多长得不好，专家说一个重要原因就是因为土壤板结很严重，而土壤板结的问题则出在果园管理不当上。

　　【采访】技术员 詹邵军：近年来由于大量使用化学肥料，除草剂的施用导致了土壤的板结、酸化等一系列的土壤质量问题。

　　【解说】：种果树，大家都在想着法的提高产量，赵然也不例外。为了能多结果，结大果，他的化肥施用量一直很大，为了防止杂草争肥争水，除草剂也没少用，多年累积以后，土壤就不堪重负，一步一步恶化，板结得跟石头一样。

篇三 猕猴桃削皮机
育果袋机和多功能猕猴桃袋机价格

育果袋机和多功能猕猴桃袋机价格

NK-MZ03超声波无纺布果袋机JX107930YSG-16型全自动葡萄果袋机JX113519图片

NK-MZ03超声波无纺布果袋机JX107930YSG-16型全自动葡萄果袋机JX113519内容 型号:JX107930

机器用途：

用于生产一次性无纺布育果袋。无纺布育果袋是由无纺布环保纤维通过超声波压合而成，无妨布育果袋在不影响、不损害水果正常生长与成熟的前提下，不仅能隔离农药与环境污染使水果无公害，而且还能通过隔离病虫害及尘土的作用使成熟水果表面光洁、色泽鲜艳，提高了水果档次，效益显著。通俗的讲，无纺布育果袋就是水果的外衣，也是保护膜。

产品介绍:

全自动无纺布育果袋机是一台全自动的果袋制造设备，它从原材料入料，封边，裁切成品为一条线自动化作业，它以PP无纺布环保材料为原料，采用超声波无缝缝合，透气性更好，更适合无公害蔬果的生长和保护；它还能在一定范围内调节果袋尺寸，能满足于多种果袋的生产，如：苹果袋，桃袋，芒果袋等。

产品别名：

无纺布果袋机、无纺布育果袋机、超声波育果袋机、全自动育果袋机、水果套袋机、无纺布水果套袋机、无纺布果实保护套生产设备、无纺布果套机、无纺布水果套袋机、无纺布透气果实保护套生产设备

产品参数：

机器型号:NK-MZ03

机 台 尺 寸：3760* 950* 1780mm

电 压: 220V,50/60HZ

产 能: 40-120pcs/min

功 率: 5800W

气 压：4-6kg/cm2

产品特性：

1.设计紧凑小巧， 节省空间；

2.性能稳定，运行精准；

3.超声波焊接，尺寸可调；

4.成品美观，效率高；

5.全机台使用铝合金，美观坚固不生锈。

基本工艺流程：

上料→ 折叠 → 超声波粘合 → 裁剪 → 制袋→ 废料回收 → 计数

该流程可实现全部自动化，只需1~2人进行操作，可在一定范围内调节生产速度和产品尺寸； 全自动育果袋机运用触摸屏操作，配以步进式定长、光电跟踪（运行准确平稳），自动计数（可设定计数报警）等工控装置。同时，为了进一步实现节能环保的效果，在生产过程中具有余料回收功能，将生产过程中制袋所剩废料自动收集起来，有助于二次利用，减少了劳动强度，增加了工作效率。

型号:JX113519

YSG-16 万能果袋机（航母Ⅲ型）

额定电压：220/380V

额定功率：电机功率：1.5KW

机型尺寸：6386 X 1218 X 1800（mm）

重 量：2500KG

产袋速度：320个/分

产袋规格：宽度150—330（mm）长度150—450（mm）

单机操作：2人

袋口扎丝：自动镶丝 长短自调

产袋品种：葡萄袋（单双层）、芒果袋、枇杷袋、柠檬袋、石榴袋、脐橙袋、蜜柚袋、芭乐袋、夏橙袋、桃袋、番石榴袋、龙眼袋、哈密瓜袋、木瓜袋、瓦文瓜袋、甜瓜袋、苹果袋、梨袋等各种单双层果袋

本机特点：易学、稳定、更易上手。机械手拾袋，电子、机械双计数（达到预定数量自动弹出一个袋子），具有出袋整齐，计数准确，节省人力，效率极高;简单人性化的电动上纸设计，上纸更方便、快捷；本机采用了国际先进的变频调速技术，使用220伏照明用电，更具有安全、方便、节电特性;由于本机采用了最新的机械手拾袋、剪切断袋、变频降噪技术，更加有效降低设备运行噪音，优化了工作环境，提高了舒适度以及生产效率；整机采用全轴承传动，设备运行更稳定、机轴无磨损、整机使用寿命更长；本机采用了独特的全同步、双拉力、立体成型、刀把一次成型（刀把成形美观，生产易操作）、悬空上胶、镶丝自动调整、胶盒恒温加热技术（彻底解除了冬季做袋胶稠影响生产问题），本机在各种果袋生产成型以及对纸的适应性方面得到了最好的完善，从而真正达到了一机多能，即：可在同一台果袋机上生产立体葡萄袋、平面葡萄袋、普通果袋，把普通果袋机与立体果袋机作到了最完美的结合。特别部件采用特殊材料以及特殊加工工艺，整机结构稳定、持久耐用。可生产各种双立体、单立体、平面葡萄袋（带刀把、不带刀把）各种普通规格果袋，以及制作超市用水果蔬菜食品方便包装袋。

适用对象：果蔬种植专业合作社果农果园果袋厂保鲜库水果公司超市等

篇四 猕猴桃削皮机
有机猕猴桃形态特征

有机猕猴桃形态特征

落叶藤本；枝褐色，有柔毛，髓白色，层片状。叶近圆形或宽倒卵形，顶端钝圆或微凹，很少有小突尖，基部圆形至心形，边缘有芒状小齿，表面有疏毛，背面密生灰白色星状绒毛。花开时乳白色，后变黄色，单生或数朵生于叶腋。萼片5，有淡棕色柔毛；花瓣5—6，有短爪；雄蕊多数，花药黄色；花柱丝状，多数。浆果卵形成长圆形，横径约3厘米，密被黄棕色有分枝的长柔毛．花期5—6月，果熟期8—10月。猕猴桃的大小和一个鸡蛋差不多（约6厘米高、圆周约4.5至5.5厘米），一般是椭圆形的。深褐色并带毛的表皮一般不食用。而其内则是呈亮绿色的果肉和一排黑色的种子。因为果皮覆毛，貌似猕猴而得名。另有讹称猕猴喜食此水果，但其实猕猴可能一辈子都无缘见到猕猴桃。

猕猴桃的植株是分为雌雄的，雄株多毛，而叶小，雄株花也较早出现于雌花。然而雌株却少毛，或无毛，叶一大于雄花。

篇五 猕猴桃削皮机
破壁料理机食谱—猕猴桃杂果汁

莱希芙破壁料理机食谱——猕猴桃杂果汁

用料：

卷心菜 100g

芹菜 30g

黄瓜 50g

猕猴桃 50g

苹果 150g

柠檬 25g

水 400ml【猕猴桃削皮机】

冰块 适量

做法：

1、将猕猴桃，柠檬去皮，其余食材洗净

2、将所有食材放入L'EQUIP莱希芙破壁机

3、加入适量水，冰块

4、打开破壁机调至最高档，搅拌50秒

功效：

1. 芹菜含有纤维素，蛋白质，维生素和矿物质，具有养血补虚，清热解毒的功效。

2. 黄瓜具有美容减肥的功效，猕猴桃含有大量膳食纤维，让人产生饱腹感，达到代餐的功效。

篇六 猕猴桃削皮机
猕猴桃采摘机器人的研究与设计

2013年2月农机化研究第2期

猕猴桃采摘机器人的研究与设计

高

浩，王

虎，陈

军

712100）

（西北农林科技大学机电学院，陕西杨凌

摘

要：

设计了一种针对规范化种植的猕猴桃采摘机构，它能够在果实成熟期的果实分布平面内对果实进行识

别与定位，以夹持和扭转的方式摘取果实，实现果实的自动化采摘。所采用的传动方式简单有效，有利于在实际中推广，也为后续研究提供了基础。关键词：猕猴桃；采摘机器人；机械臂中图分类号：S225．93；TP242

文献标识码：A

文章编号：1003－188X（2013）02－0073－04

0引言

随着当前国内外农业生产日益呈现规模化以及农

示为较窄的宽度为2000mm，成熟后果实多分布在地面向上1500mm处至藤架之间

。

业劳动人口的日益减少，农业机器人的研究对现代农果实的采摘因周业的发展至关重要。在农业生产中，

期短，操作条件不便，是农业劳动中最为耗费人力资源的工作。因此，采摘机器人的研究是农业机器人开发的热点。

进入21世纪以来，世界各国都在进行着各种果蔬采摘自动化的研究。日本东京大学的草莓采摘机器人

［1］

［2］

、荷兰的黄瓜采摘机器人、中国农业大学的草

［3－6］

莓采摘机器人和茄子采摘机器人茄采摘机器人

［7－8］

、浙江大学的番

［9］

以及江苏大学的苹果采摘机器人

图1

Fig．1

猕猴桃果园种植环境

等都取得了重大研究成果。但由于猕猴桃种植的地域局限性，对于猕猴桃采摘的机械自动化研究还比较少。这些成果也存在系统设备复杂、成本较高和不便于推广等问题。

本文针对猕猴桃的种植与生长特点，对猕猴桃采摘机器人的主要组成单元—机械执行机构进行研究并设计样机，确定合适的控制方案，并对其采摘路径进行规划。

Environmentofkiwifruitinhillculture

猕猴桃生长环境较为规律，行株距宽松，机器人有为机器人采摘的实现充裕的活动空间进行复杂动作，

提供了可行性。猕猴桃果实形状多为较规则的椭圆形，易于实现机械手的夹持。

设计要求为猕猴桃采摘机器人能够驱动机械臂靠近果实，由末端执行器抓取果实并摘取，实现猕猴桃的机械化采摘。

1猕猴桃种植环境和作业要求

猕猴桃属落叶藤类植物，较为规范化的藤架高度

2机构形式和工作空间的确定

本文设计的采摘对象是猕猴桃，具有果实小、质量

约为2000mm，每垄宽度为2000～4000mm。图1所

收稿日期：2012－03－08

基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（2009JM3018）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（QN2009041）

（E－mail）作者简介：高浩（1987－），男，河南新密人，硕士研究生，

gaohao_nwsuaf@163．com。

通讯作者：陈

军（1971－），男，宁夏固原人，教授，博士生导师。

采摘机构首先会对藤叶进轻等特点。在果实成熟后，

行打理，使果实悬挂与藤叶平面下。因此，机器人的形式应尽可能简单、紧凑和轻巧。猕猴桃采摘时不要求保留果柄，夹持果实在垂直于果柄平面内轻微扭转即可将果实取下。综合以上特点，选择4自由度关节机器人，如图2所示。其中，包括两个转动关节和两个移动关节。

2013年2月农机化研究第2期

机器人腰部的旋转，带动整个大臂、小臂以及末端执行器的转动，使机器人能够面对同一水平面内不同方向的果实

。

1．腰部转动关节2．大臂移动关节3．小臂移动关节4．末端执行器转动关节

图2Fig．2

猕猴桃采摘机器人机构简图

1．腰部旋转盘2．蜗杆伸出轴3．步进电机4．腰部底盘

图4

Fig．4

猕猴桃采摘机器人腰部结构

Thewaiststructureofthekiwifruitpickingrobot

Thestructurediagramofkiwipickingrobot

3．2机械臂大臂结构

大臂结构如图5所示。采用步进电机驱动一对

采摘机器人的工作空间应当尽可能地覆盖到果实分布的整个范围，使末端执行器能够触及到每个果实。由猕猴桃果实的分布范围及所确定的机构形式，确定x为猕猴桃采摘机器人的工作空间如图3所示。其中，y为大臂可移动的最大距离大臂固定长度650mm，

650mm，z为小臂的最大移动距离600mm，l为腕部可微R为腰部的最大旋转角度180°

。动的距离400mm，

2：1的锥齿轮，减速后进而驱动丝杠螺母机构进行大（3），（7）和（2），（4）臂的伸出与收回运动。图5中，

分别是两对相对固定的圆形盘，丝杠螺母（9）固定在（2）盘上，通过丝杠螺母的相对转动完成了（2）和（4）盘的上下运动，实现大臂的伸出与收回【猕猴桃削皮机】【猕猴桃削皮机】

。

图3Fig．3

猕猴桃采摘机器人工作空间示意图TheSchematicdiagramoftheworkspaceofthekiwifruitpickingrobot

3

3．1

机械系统设计

机械臂腰部结构

采摘机器人要求能够准确抓取目标，因此驱动部

分均采用步进电机驱动。腰部采用仿照机床常用分如图4所示。在腰部旋转盘（1）与底盘度盘的设计，

（4）中间是一对相互啮合、传动比为40：1的涡轮蜗杆机构，蜗杆伸出轴（2）通过联轴器与步进电机（3）的输出轴相连，其中底盘（4）固定在机器人的行走机构上。通过机械臂腰部机构将步进电机的旋转转化为

Fig．5

1．步进电机2．滑动盘3．滑动上限盘4．最终运动盘5导杆

6．丝杠

7．底部支撑盘8．小锥齿轮9．螺母猕猴桃采摘机器人大臂结构

10．滑动轴承11．大锥齿轮12．底端滚动轴承13．轴承端盖

图5

Theboomofthekiwifruitpickingrobot

2013年2月3．3

机械臂小臂结构

农机化研究第2期

将其加载至机械臂3个关节的步进电机驱动向信号，

器上，驱动各个关节顺序动作，实现机械臂腰部的转AT89S52单片机动以及大小臂的伸出与收回。同时，

还负责接收机器人视觉系统给出的果实位置信号以及末端执行器部分的动作反馈信号，并在完成动作过程后向末端执行器发送驱动信号

。

小臂同样采用丝杠螺母机构，如图6所示。将螺步进电机（1）直接驱动丝杠（3）进行旋母（6）固定，

转，实现小臂与末端执行器接口板（7）的伸出与收回

。

1．步进电机2．支撑板3．丝杠4．螺母卡5．滑动轴承6．螺母7．末端执行器接口板8．支撑架9．导杆10．联轴器

图6Fig．6

猕猴桃采摘机器人小臂结构图Theforearmofthekiwifruitpickingrobot

图8Fig．8

机械臂驱动模块硬件结构

drivemoduleforarm

3．4末端执行器结构

根据人工采摘猕猴桃需要执行的3个动作，将机

4．2

Thehardwareof

如图7所示。电机Ⅱ驱动构设计为共有3个自由度，

丝杠转动，使与螺母相连的内壳连带手指向前靠近果实；当果实进入手指中间时，通过红外位置开关使电电机Ⅰ驱动左右旋丝杠使手指机Ⅱ停止运动；然后，

夹持，通过压力传感器确定停止位置；最后，电机Ⅲ驱扭转采下果实

。动整个外壳转动，

末端执行器控制系统

末端执行器是直接与果实接触的机构，由于果实

的形状差异，在对果实进行夹持时，各个关节的动作范围不能够精准预知，因此末端执行器采用了闭环控制方式，如图9所示。在AT89S52接收到机械臂控制系统的使动信号之后，产生3对脉冲信号与方向信号，将其加载至末端执行器的3个步进电机驱动器AT89S52接收红外传感上，实现其各个动作。同时，器、压力传感器和位置传感器所发送的信号，作为各个步进电机的驱动、停止和复位动作信号，并且向机以指示机械臂控制系统械臂控制系统反馈完成信号，进行下一步动作

。

1．导轨滑块组合2．电机Ⅰ3，11，13．霍尔接近传感器4．手指

5．压力传感器6．红外位置开关7．左右旋丝杠副8．内壳9．撑杆10．滚珠丝杠副12．外壳14．套筒

15．电机Ⅲ16．电机Ⅱ

图7Fig．7

猕猴桃采摘机器人末端执行器主体结构示意图Bodystructurediagramofend－effectorforkiwifruit

harvestingrobot

图9

Fig．9

末端执行器驱动模块硬件结构

Thehardwareofdrivemodulefortheendoftheactuator

4

4．1

控制系统设计

机械臂控制系统

本设计中，猕猴桃采摘机器人的动作部件均采用

5果实采摘路径规划

机器人的工作路径决定着果实的采摘效率。在采

步进电机驱动。由于步进电机能够实现精准定位，因此机械臂的控制采用了开环控制方式。主控方案为通过单片机产生的脉冲驱动步进电机的运动，如图8所示。AT89S52单片机分别产生3对脉冲信号与方

摘路径的规划过程中，应该遵循高效的原则，尽量避免每个关节不必要的动作。在图2和图3中，表明了机器人的工作空间是垂直于水平面的半圆柱面。首Y，Z），先，确定果实在三维空间中的坐标为（X，将水

2013年2月农机化研究第2期

Y）表示为极坐标形式，平面内的坐标变量（X，则果实r，z）。其中，的坐标为（θ，θ为在XOY平面内腰部的r为小臂的伸出距离，z为大臂在垂直平面旋转角度，

0，0）。内的伸出距离，机器人自身的坐标原点为（0，

θ=arctan

Y

X

果实的分布范围，末端执行器能够实现果实的采摘。

2）采用开环与闭环结合的控制方法，实现了机器人采摘果实的所需动作。

3）建立了机器人的空间坐标，对果实采摘路径进行了规划，为后续研究提供了基础。

r=Yz=Z

（1）

参考文献：

［1］EJvanHenten，BAJvanTuijl，G．－JHoogakker，etal．

Anautonomousrobotforde－leafingcucumberplantsgrowninahigh－wirecultivationsystem［J］．BiosystemsEngineering，2006，94（3）：317－323．

［2］ShigehikoHayashi，KentaShigematsu，SatoshiYamamoto，et

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［5］宋健．茄子采摘机器人结构参数的优化设计与仿真［J］．

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［8］梁喜凤，王永维，苗香雯．番茄收获机械手机构尺寸优化

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［9］马履中，杨文亮，王成军，等．苹果采摘机器人末端执行器

．农机化研究，2009，31（1）：65－的结构设计与试验［J］67．

猕猴桃果实在生长范围分布比较稠密，为了提高采摘效率，采用分层的方式对果实进行识别与采摘。即将θ与z轴划分为不同的采摘范围，批量处理每个范围内的果实，采摘完毕后再进入下一区域。机械臂r0，z0），的初始位置为（θ0，即腰部转动角度位于θ0位置，大臂升降纵坐标位于z0位置。

1）控制小臂的趋近坐标，完成其动作范围内0～600mm之间所有果实的采摘。每次采摘完毕后，小臂都恢复至初始位置r0放下果实。

2）完成后保持z0不变，驱动腰部转动达到下一角度θ1。重复1）过程，然后进入下一角度θ2，直至θ在

－90°～90°范围内全部完成。

3）使θ回到θ0位置，驱动大臂进入下一z平面z1，在z从0～650mm的范围内，重复1）和2）过程，从而完成在当前机器人所处位置其动作范围内所有果实的采摘。

6结论

1）以猕猴桃种植环境为基础，设计了一种猕猴桃

采摘机器人系统。其机械臂动作区间覆盖了猕猴桃

ResearchandDesignofKiwiFruitHarvestingRobot

GaoHao，WangHu，ChenJun

（DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering，NorthwestA＆FUniversity，Yangling712100，China）Abstract：Anautomaticpickingmechanismforkiwifruitisdesigned．Itcanidentifyandlocatethekiwifruit，andpickthefruitbythewayofclampingandreversingitinthematurity．Bydoingthis，itachievethegoalofpickingthekiwifruitautomatically．Themechanicaltransmissionissimpleandeffective，soit’sbenefittopromoteitinpractice．Moreimportant，itgivethebasisfortheresearchfollowed－up．Keywords：kiwifruit；pickingrobot；mechanicalarm

篇七 猕猴桃削皮机
猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的设计_陈子啸

猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的设计

陈子啸，王

滨，刘亚东，崔永杰

712100）

（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌

摘

要：针对猕猴桃采摘机器人在果园中的移动问题，结合猕猴桃棚架式栽培模式及采摘机器人的作业特点设

计了一种用于猕猴桃采摘机器人的柔性移动平台。首先，分析了猕猴桃棚架式生长环境及种植模式的参数特点，阐述了移动平台的作业要求以及其整体结构。其次，对该平台的高度调解机构建立几何模型，利用MatLab进行了力、角度等参数的分析计算，研究其高度调节范围和连杆角度的变化关系、液压缸的最佳安装点和调节极角。最后，利用ANSYSWOＲKBENCH在危险点对关键机构利用进行强度校核。本研究完成了柔性移动平台的总体设计，得出了平台作业的调节极角，通过对高度调节机构的分析校核，结果满足平台的作业要求。关键词：柔性移动平台；

高度调节机构；

四轮独立导向；采摘机器人；猕猴桃文献标识码：A

文章编号：1003－188X（2017）01－0072－06

中图分类号：S225．93；TP242．3

DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.01.015

0引言

采摘是果蔬生产链中费时费力的环节之一，且季

性要求有所差异。

综上所述，提出了猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的方案。该平台采用四轮独立转向的导向方式，可以在果园内部进行原地小半径转向，提高了平台在果园中的机动性；由轮毂电机提供行走动力，环保节能；并配备有水平调节机构，可实现对不平整地块的仿形的同时，保持平台稳定性和上部车体水平，提高了平台的作业柔性。

节性强、劳动强度大。中国是世界上猕猴桃栽培面积最大的国家，大力推广棚架式栽培模式有利于猕猴桃的综合管理。由于其采摘时间相对集中且较短，需要大量的人力，因此已有科研人员开始研究开发猕猴桃自动采摘机器人

［1］

近年来，国内外学者在果蔬采摘机器人方面做了大量的研究工作

［2］

，研制了多种农用机器人移动平

［3］

1猕猴桃采摘机器人的工作环境

本文所设计的猕猴桃采摘机器人移动平台适用于

台。例如，中国农业大学秦衡研制了一种适用于丘陵山区作业的全地形农用车辆

。华南农业大学罗锡

［4］

规范化种植的猕猴桃棚架式结构。猕猴桃属于藤蔓植物，果实生长需要搭架，目前最普遍的结构是棚架式，结构相对规整。猕猴桃果树的种植模式，如图1所示。棚架是由铁丝搭建而成的网架结构，果树枝条沿铁丝网生长，果实自然下垂。猕猴桃果树的行间距为400cm，株间距为300cm，果实成熟之后均匀分布在铁丝上，高度分布在130～170cm之间；果园内的地形环境较为复杂，存在低洼凸起的路况

［1］

文研制的用于精细农业的智能平台，其机械子系统

采用的是两个前轮独立驱动方式，靠驱动电机转速的不同实现转向。巴西的EduardoPaci∧enciaGodoy与巴西农业仪器研究公司等科研机构开发的网络控制的四轮导向精细农业移动机器人

［5］

，该农业机器人工

作平台特点是四轮独立驱动以及独立转向。瓦赫宁根大学的T．Bakkert和J．Bontsema等人试制的用于田间杂草识别的移动平台样机，采用四轮独立驱动

［6］

。

，

考虑到采摘机器人的采摘方式，移动平台应用间歇式行走的作业方式，轮毂电机相对于其他的动力装置，适宜频繁启停，而且控制精确方便，噪音污染也较小。由于果园空间限制，平台的转弯半径不宜过大，所以采用可全向转弯四轮独立转向方式，提高了平台的机动性和灵活性。

作业时，平台沿果园单侧间歇式运行，当行走到目标果实处即需采摘果实的区域内，制动停车，等待采摘机器人作业完毕。由于果园地形环境复杂，采摘

四轮转向也让移动平台在田间有更大的灵活性。这些移动平台主要针对田间作业，与猕猴桃棚架式栽培而且对移动平台的稳定性和柔模式的作业环境不同、

收稿日期：2016－01－06

基金项目：国家自然科学基金项目（61175099）

（E－mail）作者简介：陈子啸（1990－），男，陕西渭南人，硕士研究生，

chenzixiao1990@126．com。

男（朝鲜族），吉林图们人，副教授，博士通讯作者：崔永杰（1971－），

（E－mail）cuiyongjie@nwsuaf．edu．cn。生导师，

季节地面不甚平整，存在低洼以及凸起的地形条件，而且平台上的猕猴桃信息感知及采摘设备需要较高的平衡性和稳定性，所以需要平台具有四轮独立的水平调节仿形机构

。

组成，可实现四轮独立的任意角度转向，转向角度合理分配由转向控制器根据运动学模型完成，每个动力输出装置都配备有旋转编码器，来监测预期旋转角度与实际旋转角度的偏差。

高度调节机构由机架、摇杆、连架杆、连杆及液压缸组成，如图3所示。其中，机架与车身主体通过销钉固连，摇杆通过铰链和机架的上部安装点连接，连架杆通过铰链和机架的下部安装点连接，液压缸的一端通过铰链安装在机架中部铰链连接点上，另一端通过铰链与摇杆连接。四杆机构的机架固连在车身主4个腿部结体上，使得腿部结构车身主体成45°夹角，构分别安装在车身4个角上，连杆与转向机构通过连接法兰固连

。

图1猕猴桃棚架式栽培模式现场图

2

2．1

移动平台的总体结构

总体结构

基于猕猴桃的棚架式栽培模式，设计了用于猕猴

桃采摘的柔性移动机器人平台。其采用四轮独立导向方法，能在小范围内实现小半径的自由转向，且具备调整平台姿态的水平调节仿形机构以适应复杂的作业环境。

结合上述功能要求，设计的猕猴桃采摘机器人移动平台整体结构，如图2所示。其主要由车身主体、水平调节仿形机构、四轮独立转向机构、轮毂电机及轮胎组成。车身主体主要安装猕猴桃采摘机器人，放置电源及控制器

。

图3

1．液压缸

2．铰链Ⅰ

3．连杆

4．连接法兰Ⅰ7．机架

5．连架杆

6．铰链Ⅱ

移动平台单个腿部结构示意图

行星减速器、主转向动力输出机构主要由电机、

动齿轮、从动齿轮、滚动轴承、套筒、轴、轴承盖、安装壳及旋转编码器构成，如图4所示

。

1．安装云台2．控制器3．平台主体4．转向驱动机构

5．轮毂电机图2

6．轮胎7．高度调节机构

移动平台的整体结构示意图

水平调节仿形机构由4个独立高度可调的腿部结考虑到平行四杆机构运动平稳，相对杆角位构组成，

移、速度、加速度始终相等调节动力。

四轮独立转向是由4个独立的转向动力输出装置

［10］

，满足平台能平稳的进行

1．电机2．行星减速器3．安装壳4．主动齿轮12．凸台

5．主轴6．套筒

水平调节要求，故采用平行四杆机构，由液压缸提供

7．下轴承盖8．从动齿轮图4

9．滚动轴承10．上轴承盖

11．旋转编码器

转向动力输出机构

其中，电机与行星减速器连接，固连在安装壳上，

输出扭矩通过主动齿轮传输给从动齿轮，从动齿轮安装在轴上，轴上下安装滚动轴承，轴承两端分别用轴承端盖紧固；轴上端安装旋转编码器，下端转向动力输出与轮毂支架连接。2．2

工作原理

转向工作原理，如图5所示。其中，导向控制模块具有分配各轮转角、数模转换及反馈调节等功能。根据四轮独立转向的阿克曼转向模型，导向控制模块的主控制器计算出满足该模型的各个轮子的转角，分别传输给4个转向电机的控制器，控制器通过PWM波控制电机的旋转角度。电机旋转扭矩通过行星变速器放大，传送到主动齿轮，进而传送到从动齿轮，带动主轴转动；主轴转动的输出扭矩作用到轮毂支架上，实现轮子转动预定的角度。与此同时，主轴上端带动旋转编码器的输入轴转动（具体机构可参照图4），旋转编码器将主轴的实际旋转角度转变成模拟信号反馈给控制器，与预期的旋转角度比较，实现精确闭环控制

。

速度始终相等，满足平台能平稳地进行高度调节要求

［7－8］

。因此，由高度调节机构选用平行四杆机构，

液压缸提供动力。为了计算高度调节值与连杆运动参数之间的关系，对其构造几何模型，如图7所示。GB为液压缸，AE为机架，CD为连杆；AB1C1D1E其中，

AB2C2D2E为调节后的姿态

。为初始姿态，

图7高度调节范围分析简图

假设每个调高机构实时性相同，则可以对单个机构进行几何建模，可根据几何模型得到调高机构高度

H变化量ΔH与机构姿态决定角θ变化量Δθ的关系。

ED与X轴的夹角为（θ1－笛卡尔坐标系中，ππ

），ED1与X轴的夹角为（θ2－），则有22

YD1）=（bcos（θ1－（ΧD1，

图5

转向工作原理概念图

ππ

），bsin（θ1－））22

（1）

=（bsinθ1，bcosθ1）

ππ

（ΧD2，bsin（θ2－））YD2）=（bcos（θ2－），

22

=（bsinθ2，－bcosθ2）

式中

a—连杆的长度；b—连架杆的长度；

水平调节仿形机构工作原理：移动平台可整体抬高或降低平台主体的高度，也可根据地形条件仿形调整腿部结构，以保证平台主体的水平，从而保证以平台为载体的信息采集传感器以及采摘机器人的作业精度。图6为平台高度调整示意图。当作业需要调整整体高度或某个腿部机构的高度时，主控制器计算需调整的高度，通过4个独立的液压比例电磁阀控制4个液压缸的伸长或缩短，从而达到4个腿部机构高度的独立调整

。

c—液压缸在机架上安装点距离机架上铰链的距离；

d—液压缸在上连架杆安装点距离机架上铰链

的距离；

θ1—初始姿态时下连架杆与连杆之间的夹角；θ2—高度调节后下连架杆与连杆之间的夹角。由推导过程可知：在（－

ππ

）即调高机构的运22

图6高度调节效果图

3

3．1

有动行程内，

（ΧD，YD）=（bsinθ，bcosθ）（ΔΧ，YD1－YD2）ΔY）=（ΧD2－ΧD1，

（2）

主要工作部件研究

高度调节机构几何模型

相对杆角位移、速度、加平行四杆机构运动平稳，

高度调节机构的调高范围ΔΗ=ΔY=－bcosθ2+

2017年1月bcosθ1。

农机化研究

式中

a—连杆的长度；b—连架杆的长度；

第1期

为了使高度调节方便液压缸安装，且满足高度调节范围要求，高度调节机构极角θ1与θ2选取互补的一对角度。

图8反映了高度调节范围ΔΗ与θ1之间的关系。平台的高度调节范围在70～100cm之间能满足平台的作业要求。田间的田垄高度在20～30cm时，平台行驶的田间路况存在±15cm的隆起和低洼路况。为了使调节高度有一定的富余，以弥补采摘机器人可能存在的采摘盲区，所以选取调节高度为80cm，根据图示变化θ1、θ2分别取

π5π

。66

F。

c—液压缸在机架上安装点距离机架上铰链的距离；

d—液压缸在上连架杆安装点距离机架上铰链

的距离；

θ—连架杆与连杆之间的夹角；

α—液压缸和机架之间的夹角。

FD=0，YC=由DC的受力分析，可以得到XC=0，对整体受力分析，可以得到：

XA+FGcosα=0∑X=0，

YA+FGsinα+F=0∑Y=0，

Fbsinθ－FGcsinα=0∑ME=0，

FG=

Fbsinθ

=KFcsinαbsinθcsinαdsinθ

d+c－2dc·cosθ（4）

（5）（6）（7）

K=

sinα=

系数K决定了在高度调节过程中液压缸的受力

图8

高度调节范围ΔΗ与θ1之间的关系

大小，因此需要分析K的变化与安装点的变化关系。

对于规范化种植的猕猴桃棚架式结构，果园的行间距为400cm，棚架高度平均高度170cm，高度调节范a=围80cm。综合考虑以上数据，选取b=50cm，20cm，可以保证平台的行走通过性及满足采摘机器人的作业要求。

a=20cm，θ∈（综上选取的参数：b=50cm，5）。6

π，6

3．2高度调节机构力学研究

高度调节机构承载了整个平台的质量，有必要对

其进行力学分析，以确定动力液压缸最佳的安装点从而使其在高度调解过程中承受最小的压力。结合高度调节范围分析简图（见图7），对个腿部进行受力分析

［9－10］

，如图9所示

。

B分别选取在具有代由图7可知：将安装点G、

表性的12个点上；G点的位置使得AG的长度以AE长度的

1

为等差数列增加；B点分别选取在不同的43

1

为等差数列增加；而每4

个点使得AB以AC长度的

图9

高度调节机构力学分析简图

C内侧1cm处。个末尾点都选在铰链点E、

c取不同值时，K随θ变化图10分别反应了在a、

通过3个变量的变化关系，选取合适的安装的情况，

结合几何关系，可得到由图9的力学模型、

+c－2dc·cosθBG=sinθsinα

=BGdsinα=

dsinθ

+c－2dc·cosθd值。点，即合适的c、

（3）

K由图10可以发现：在高度调节在运动过程中，（b）、（c）中可发现：d关于θ正相关；对比图10（a）、

K随c的增大而θ在相同的变化区间时，取相同值，

2017年1月农机化研究

Κ1＞Κ2；当（

第1期

5）区间内变化时，Κ1＜Κ2，但是36

增大，所以为了使K值在可取范围内最小，并满足安

K取c=19cm。由图10（c）中可以发现：在c装空间，

K随d的增大而增大，值得注意的是取相同的值时，

（为了叙述方便，把d=37．5时的K值记作K1，把d=49时的K值记作Κ2），当θ在（

ππ

）区间增大时，63

考虑到液压缸的安装方便，故两者的数值相差很小，选取d=37．5

。

（a）c=7时k和θ的变化关系（b）c=14时k和θ的变化关系（c）c=19时k和θ的变化关系

图10c与d取不同值时k和θ的变化关系

3．3有限元分析

为保证上架杆的强度和可靠性，需要对其进行有

［11］

FG=KFXA=－FGcosαYA=－（FGsinα+F）YC=Fsinα=

dsinθ

d+c－2dccosθ

（

8

）

限元分析，将上连架杆的PＲOE三维模型通过中间

格式IGES导入ANSYS软件进行应力分析。

1）材料属性定义：首先对杆件的材料属进行定义，材料选取铝制型材，其材料属性如表1所示。

表1

上连架杆材料属性

弹性模量/GPa70

屈服强度/MPa455

根据以上各式可以求解各点的载荷状况

，

载荷加

泊松比

名称材料

密度/g．cm

－3

载位置如图12所示。

上连架杆铝合金2．690．33

2）网格划分：将杆件三维模型导入ANSYSWOＲK-BENCH，采用扫略网格划分方法，该部件共划分75484410378个节点，个单元，最后得到的网格划分结果如图11所示

。

图12

定义载荷图

4）静力分析

：

采用程序自动控制方式

，

提高运算速

度

，

得到应力云图如图13所示。

图11

划分网格

3）定义载荷约束：安装点已经确定后，根据前面章节的受力分析就可以得到上连架杆的载荷约束状况。实际作业过程中，外加载荷F已知。由图11可知：当d=37．5、θ=5π/6时各个点受力最大，发生破坏的可能性大，所以θ=5π/6为危险点，而且是机器的作业极限点。在此位置进行强度分析，则有

图13

上连架杆模型计算结果

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