一种苹果打包机的研究与设计

引言

在苹果产量日益增加的今天,不仅包装量增加,而且包装效率要求更高,这就导致繁琐的包装过程急需改革,因此我们提出了苹果打包机的研发方案,希望可以简化苹果包装过程,节省劳动成本,提高包装效率。

1项目背景

我国苹果生产现已形成四大主产区,包括渤海湾产区、西北黄土高原产区、黄河故道和秦岭北麓产区、西南冷凉高地产区,如图1所示。

我国的苹果产量日益增加,而苹果的打包装箱依旧是采用人工方式,工作环境污染大,工作效率低,每人每天费用在60~80元,工作量在100~120箱之间,大约2500个苹果,工作时间为每天8h。租单个模块(包装模块、装箱模块)每次300元,工作8h,以此累计,若超过租赁时填写时间,则加收50元/h。租整个机器,每次500元,工作8h,以此累计,若超过租赁时填写时间,则加收100元/h。

2功能介绍

本设计可以对苹果的大小进行检测及分类,然后使用发泡网包装苹果,实现套袋过程,再将包装好的苹果逐一装箱、封箱并送到出货口。

根据市场分析,现在对成熟苹果的包装都是利用手工进行的,所以如何花费较低的成本实现复杂的工作,为果业的包装环节提供较大改善,是本设计的目的。本设计由多个可拆装模块组成,能够针对不同的作业地形,完成不同形状的拼装。具体设备布局如图2所示。

苹果打包机的功能模块包含4个单元,分别是检测单元、传送单元、打包单元及装箱单元,如图3所示。

(1)检测单元:利用重量传感器对苹果大小进行检测并分类:

(2)传送单元:利用传送带把苹果送到各个位置:

(3)打包单元:利用打包机构对送到位的苹果进行发泡网的包装:

(4)装箱单元:利用机械臂对包装好的苹果进行装箱,最后封箱送到出货口。

3结构设计

3.1包装机器人的检测方式

使用传感器对一些位置进行监控,并对监控信息进行处理,以电信号的形式发送到控制系统。利用重量传感器进行苹果的检测,使用机械结构对不同重量的苹果进行分类,使误差控制在100g以内:利用红外传感器检测到的信息确定苹果位置。

3.2传送系统

利用传送带,根据传感器检测到的苹果位置对苹果进行传送,使苹果到达下一个加工位置,另外对包装结束的整箱苹果实施传送。

3.3工作流程

苹果包装流程如图4所示。

3.4驱动系统组成

设备驱动系统组成如图5所示。

3.5机械臂的整体结构

机械臂的关节采用球面形式设计与制作,包含肩关节、肘关节、腕关节。机械臂有6个自由度,分别为腕部3个、肩部2个和肘部1个,如图6所示。

手部结构仿人手设计,具备5个手指,每个手指3个关节,利用仿生原理进行工作,如图7所示。

4结语

将包装机器人应用在农业上进行苹果的包装与装箱,代替部分人力,打破了原始的人工包装与装箱工作节奏,不仅提高了工作效率,其优势还体现在传统的套袋方式要通过人工对苹果的大小、重量进行分类,存在一定的出错率,而苹果打包机实现了这一过程的自动化、程序化,能够节省大量的时间和劳动力,提高操作的正确率。

本设计以"快准稳"为设计理念,即"快速包装、标准包装、稳定耐用",以最高性价比为目标,提供苹果包装服务,保证日益增加的苹果包装工作能更快更好地完成。