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“多自由度电动桑叶采摘器”
项目研究报告
目录
摘要 ..................................................................................................................................................... 1 第一章 研究背景 ......................................................................................................................... 1
一、国内研究现状...................................................................................................................... 1 二、区内研究现状...................................................................................................................... 1 三、研究意义 .............................................................................................................................. 1 第二章 总体设计 ............................................................................................................................. 2
一、机构设计思路和方法 .......................................................................................................... 2
2.1.1.行走机构结构的设计与制造 .................................................................................. 3 2.1.2.传动机构的设计与制造 .......................................................................................... 5 2.1.3.多自由度支撑杆的设计与制造 .............................................................................. 4 2.1.4.刀具的设计与制造 .................................................................................................. 5 二、电子电路控制设计 .............................................................................................................. 7
2.2.1.控制电机开关.......................................................................................................... 7 2.2.2.电机.......................................................................................................................... 8 三、最终完成的实物外观效果图 .............................................................................................. 8 第三章 设计参数及理论计算............................................................................................................ 8
一、设计参数.............................................................................................................................. 7
3.1.1.所选电动机参数...................................................................................................... 9 3.1.2.机器设计参数.......................................................................................................... 9 二、受力分析与计算.................................................................................................................. 9 三、各个构件的强度校核 .......................................................................................................... 8 第四章 工作原理及性能分析............................................................................................................ 9
一、工作原理.............................................................................................错误！未定义书签。 二、结构及性能.......................................................................................................................... 9 第五章 实验成果及展望 ................................................................................................................. 9
一、实验成果............................................................................................................................ 10 二、主要创新点........................................................................................................................ 10 三、推广应用价值..................................................................................................................... 11 参考文献： ........................................................................................................................................ 11 项目组员心得体会 ........................................................................................................................... 12
一份耕耘，一份收获................................................................................................................ 12 大学生广西高校大学生创新创业计划项目结题心得体会 .................................................... 14 项目心得体会............................................................................................................................ 19
“多自由度电动桑叶采摘器”项目研究报告
摘要：种桑养蚕在我国有着悠久的历史,近年来,我国桑蚕业发展很快,随着种桑面积的扩大,广大桑农也遇到了一些难题,比如桑叶目前只能靠手工采摘,效率很低.为此,研究一种以降低劳动强度,省工省时、工作效率高的多自由度电动桑叶采摘器,该机器适合桑叶机械采摘作业，从而提高采桑效率,获得更高的经济效益.多自由度电动桑叶采摘器，其特征在于：包括行走机构、偏心轮传动、刀具设计、多自由度设计。
关键词：桑叶采摘 多自由度 刀具
第一章 研究背景
一、国内研究现状
种桑养蚕在我国有着悠久的历史,近年来,我国桑蚕业发展很快,随着种桑面积的扩大,广大桑农遇到了一些难题,比如桑叶目前只能靠手工采摘,效率很低。我国有着桑蚕养殖的悠久传统和广袤的养殖地域，桑叶采摘是桑蚕养殖环节中的最为辛苦的一个环节，但是千百年来都沿袭着手工采摘桑叶的劳作方式，不仅效率低，而且对手伤害还很大，长期的桑叶采摘使桑农手指变形，骨节粗大。腱鞘炎已经成为桑农的职业病，我国是世界桑蚕产量最大国，全国二十多个省都有桑蚕养殖。但千百年来，桑蚕养殖都是沿袭手工采摘的方式，劳动强度大，效率低，伤手。
据查阅资料发现，目前在国内，尤其是在现代药品业与纺织业的蓬勃发展，对桑叶的需求量日益增长。桑叶在药品业中作为中药药材使用，还是很多药物的制作原料之一；而在纺织业中，作为蚕的重要食物来源，也起着至关重要的地位，故桑叶和我们的生活是密切相关的。可是目前桑叶的采摘仍停留在人工手动采摘，这大大限制了桑叶的发展，单纯靠手工采摘，已无法满足桑叶的增长需求。 二、区内研究现状
根据初步调研确立项目后，组员通过走访，电话咨询调查了各大农机销售商和区内高校的相关学院对桑叶采摘这方面的设备情况，了解到目前区内对这方面设备的缺乏。特意走访了区内桑叶种植地--河池，还采访了桑农，了解到桑农对桑叶的采摘仍停留在人工手动采摘，他们也急切的期盼研究出一种非手工采摘的产品。 三、研究意义
随着现代药品业与纺织业的蓬勃发展，对桑叶的需求量日益增长。桑叶在药
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品业中作为中药药材使用，还是很多药物的制作原料之一；而在纺织业中，作为蚕的重要食物来源，也起着至关重要的地位。对于桑蚕养殖，桑叶采摘是其环节中的最为辛苦的一个环节，但是千百年来都沿袭着手工采摘桑叶的劳作方式，不仅效率低，而且对手伤害还很大。长期的桑叶采摘使桑农手指变形，骨节粗大，腱鞘炎已经成为桑农的职业病。
为了提高效率，保护身体，设计一种多自由度电动桑叶采摘器来很好代替手工的机器，降低桑农的劳动强度；提高桑叶采摘速度和采摘率。让机构实现实用新型操作简单，制造方便，经济效益和社会效益显著，可采摘，省力、快速、方便，老少均可操作，熟练程度快；采摘每株桑叶只需2～3秒钟，且不伤害桑树皮，收采桑叶的速度比用手采摘快3～5倍。结构简单，重量轻，操作方便，对提高养蚕规模、经济效益和产业化水平有着重大的意义，适合种桑养蚕业推广。对现代药品业与纺织业有着重大意义。
第二章 总体设计
一、机构设计思路和方法
对于目前种桑养蚕中最耗劳动力的采摘桑叶的现状，手工采摘已经不能满足人们对蚕丝的需求，我们需要设计一种多自由度电动桑叶采摘器来很好代替手工的机器，降低桑农的劳动强度；提高桑叶采摘速度和采摘率。让机构实现实用新型操作简单，制造方便，经济效益和社会效益显著，可采摘，省力、快速、方便，老少均可操作，熟练程度快。
针对上述的问题本项目成员经讨论采用如下的设计方案： 1）设计多把小剪刀的刀具来剪桑叶，提高了采摘桑叶的效率。
2）设计出用偏心轮作为传动机构的重要组成部件，保证刀具的正常剪切动作。
3）连杆与机架杆不仅可以实现伸缩还可以实现360度旋转，同时连杆与刀具也能实现360度旋转，从而实现了机构的多个自由度，这样一来就大幅度增大了机器的工作范围。
4）为了机器的简单环保，选择用电来驱动机器的正常工作，而且这样可以实现电机工作是产生的噪音小。
5）为了进一步提高工作效率，以及保证机器多角度的操作灵活，实现设计结构简单合理，经济耐用，易于维护，便于操作。设计了所有杆的空心结构，既保证了机器工作时所需的强度，又减轻了机器自身重量，同时节约了材料。
多自由度电动桑叶采摘器的整体构思三维图如下所示：
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