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摘要：经调查，市面上豇豆采收的过程全由人工操作，劳动强度大、效率低、成本高。为了提高豇豆采收效率，降低人工成本，本文设计了一款全自动豇豆采收机。选用PLC光电传感器等控制元器件，步进电机、直流电机等执行设备，搭配相关机械结构，调整各元器件控制电路关系，再通过编写的控制程序操控所有机械设备，从而实现全自动采摘、打捆、顺序收纳的效果。

关键词：全自动豇豆采收机；plc控制程序；提高采收效率；顺序收纳

一、引言

豇豆是常见的蔬菜，通常采用单行种植，需多次采摘。目前豇豆的采摘、打捆、收纳邓全由人工完成，采收成本高时间长。尽管市面上已有部分自动化农业设备，但针对于豇豆采收的全自动机器仍然缺乏，所以本文在设计一种基于PLC的全自动豇豆采收装置，以弥补市场空白，并减少人工劳动力的投入。

二、控制结构搭建

（1）全自动豇豆采收机的结构

全自动豇豆采收装置能实现的主要功能：视觉识别，豇豆采收，对豇豆打捆并顺序收纳。而控制部分采用了西门子PLC 1214c来控制让采摘部分，打捆部分，顺序收纳部分，能依次按顺序运行，各个部分又能单独运行。

（2）控制系统的原理

控制系统在整个全自动豇豆采收机的控制起到了至关重要的一步。先由采收部分的视觉系统扫描豇豆，分辨出成熟和不成熟豇豆，将成熟豇豆位置发送到PLC程序当中，由PLC控制采摘部分去采集成熟豇豆，当豇豆采收到一定量后由采摘部分运送豇豆到打打捆部分，打包完成后的豇豆送入翻版部分，并控制其按顺序落入储存箱中，完成一个循环。流程不断循环，当储存箱满后，机器被送到田地旁更换储存箱，开始下一个循环，由此来实现全自动豇豆采收。

三、全自动豇豆采收机的程序设计

（1）控制程序设计

控制系统是基于PLC控制搭配电机的各部分机械机构来实现，通过获取安装在采摘机械爪顶部的视觉系统给PLC传递数据，结合编写的对应程序通过不同的输出口来控制各个电机执行相应的动作。

（2）电气与机械结合设计

1、采摘部分

采摘部分是全自动豇豆采收装置的核心部分，由一个机械臂和机械臂顶端的剪切、暂存部分组成，通过三个步进电机分别控制机械臂的转向、上升和前伸，让采摘手前端可以在较大的范围内运动，机械臂前端有剪切和暂存装置，通过PLC控制电磁阀对气动剪切装置进行控制，在剪切后通过传送带将豇豆运输到柔性暂存装置内部，传送带由2个直流电机驱动，由PLC根据剪切时机控制启停。

2、豇豆打捆部分

豇豆打包部分由两个直流电机、一个步进电机、一个U型板组成，通过PLC按顺序控制电机的旋转、刀片和勾杆伸出和缩回实现打捆，如图2。绑扎时使胶带旋转来模仿人工缠胶带，伸出刀片和拉动胶带来模仿人工剪断胶带。打捆完成后，通过步进电机控制U型板倒下，实现整个打捆部分。

3、顺序收纳部分

顺序收纳部分对于全自动豇豆采收机的储存起到了相当重要的作用。此部分由步进电机、三个翻版、传感器组成，如图3。由传感器检测豇豆是否落下，经过步进电机控制翻板的翻转角度和方向来控制豇豆最后落在储存箱里的位置。使其可以充分利用存储空间，减少运输频率从而提高采摘效率。

四、结论

本文设计的豇豆采收装置，可有效提高豇豆采收效率、降低人工劳动成本，填补了市场空白。未来真正推广，将为我国农业的机械化、智能化建设做出巨大贡献。

参考文献：

[1]吴圣勇，谢文，刘万才，等.我国豇豆蓟马研究进展及综合防控措施[J].植物保护，2024，50（02）：10-18.DOI：10.16688/j.zwbh.2023043.

[2]刘美珍.佛山市高明区豇豆绿色种植技术要点[J].南方农业，2023，17（22）：100-103.DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.22.031.

[3]雒旭康，丁晴，赵义茜，等.智慧农业发展现状、问题及对策研究[J].南方农机，2024，55（04）：100-103+107.

作者简介：邓子健（2004-3）男，汉族， 四川江油人， 大专、无职称，专业方向：模具设计与制造。樊呈龙（2004-11）男，汉族，四川简阳人，大专、无职称，专业方向模具设计与制造。