科创中国

目前菠萝采摘依靠大量劳动力，劳动量巨大。分析菠萝采摘过程，本作品针对——果实扎手、果实沉重、保护幼芽、弯腰采摘易疲劳等问题，提出一种新型的单人操作的采摘装置。该装置主要包括采摘模块、外骨骼模块和控制模块三部分。采摘模块主要由三组周向不均布的夹持爪、减速电机、齿轮套和省力杠杆组成，工作时首先通过驱动模块驱动夹持爪夹紧菠萝，夹紧完成后，减速电机带动齿轮套转动将菠萝掰断。为了减小手掌提供的握力，本作品设计了一个省力杠杆以减轻劳动强度。针对采摘模块带来的力臂加长、手臂负载较大的问题，本作品利用外骨骼结构将手臂承受的力传递到肩部和背部，并通过电机做功来分担一部分的菠萝重量，从而减轻手臂负担。外骨骼模块主要由大小臂支撑件、柔性变刚度关节和钢丝线组成。小臂支撑件与采摘爪连接，保证手掌与把手的相位不变。钢丝线一端与小臂支撑件连接，一端与背部电机连接，背部电机做功时，钢丝线将小臂抬起，抵消菠萝部分重量。柔性变刚度关节将大小臂支撑件连接，起到了限位和缓冲的作用。使用本作品，可以实现菠萝的低损伤采摘（不伤害幼苗），防止扎手，避免重复弯腰。希望本作品可以为国内农业机械现代化、设备操作单人化提供一个较好的思路。