CN103548492B - 一种观测回收式林果采摘器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种观测回收式林果采摘器，涉及农业机器人领域。由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成。工作时，使圆筒伸入果树冠层，通过视频眼镜观察由微型摄像头所获得的近距离采摘场景，将圆筒准确对准果实。移动手柄，使圆筒接近果实，当果实接近圆筒时，传感器发出信号，使大行程电磁铁通电而推杆伸出，通过两连杆推动两包络爪合拢，两包络爪的近似半球面将果实可靠包拢住。随后将果梗拉断，果实进入圆筒，并通过斜侧口和软管安全落入储果箱。本发明实现了方便的采摘场景近距离观测和采摘器操作，利用包络爪、圆筒和软管组合，实现了不受冠层空间、林果位置限制的林果采摘和回收，结构简单，操作方便，成功率高，可应用于林果的采摘器。

Description

一种观测回收式林果采摘器

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种观测回收式林果采摘器。

背景技术

由于果树的高大，林果人工采摘的难度大且危险性。普遍采用的振动式机械采摘方式，其采摘成功率受到果梗连接强度的限制，容易造成果实及树木的损伤。手持式林果采摘器受到欢迎并得到了广泛应用，但现有林果采摘器仍具有明显不足。

首先，林果采摘时操作人员需保持仰视，观察并对准果实完成采摘，由于距离较远且角度不佳，通过观察对准果实和完成采摘的难度很大，且操作人员极易疲劳。专利(申请公布号：CN103081648A)提出用无线摄像头和显示器，但造成采摘器尺寸过大和过重，不便于操作人员操作和观察。

其次，多数采摘器直接切断使果实落地，造成果实的损伤严重。在实际应用时，由于树木冠层之间枝、叶、果实的密杂分布造成空间有限，大敞口式回收装置在冠层内移动不便甚至难以接近果实，而窄口式回收装置则无法保证软管口始终位于果实正下方，造成接果的失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种观测回收式林果采摘器，实现采摘场景近距离观测、准确采摘和果实的安全回收。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种观测回收式林果采摘器，其特征在于：由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成；

所述机体包括圆筒(10)、长杆(12)、开关(13)、电池(14)、手柄(15)。长杆(12)安装于圆筒(10)和手柄(15)之间，手柄(15)内装有电池(14)，手柄(15)上安装开关(13)；

所述观测装置包括微型摄像头(9)和视频眼镜(11)，微型摄像头(9)安装于圆筒(10)前端外侧，视频眼镜(11)由操作人员佩戴；

所述采摘装置包括大行程电磁铁(4)、连杆(5)，包络爪(6)、接近传感器(7)、弹簧(8)。两个相对圆筒(10)中心轴线对称的包络爪(6)通过摆动铰链(16)安装于圆筒(10)前端，包络爪(6)外侧和圆筒(10)外侧之间通过弹簧(8)连接；接近传感器(7)安装于圆筒(10)前端与微型摄像头(9)相对的另外一侧；大行程电磁铁(4)的壳体固定于圆筒(10)外侧，大行程电磁铁(4)的推杆与两连杆(5)铰接，两连杆(5)分别通过驱动铰链(18)连接于包络爪(6)的外侧；

所述回收装置包括储果箱(1)和软管(2)；软管(2)的上端安装于圆筒(10)的斜侧口(3)上并与圆筒(10)相贯通；储果箱(1)位于软管(2)下端的正下方，且口径大于软管(2)的口径；软管(2)的口径大于待采摘的林果大小。

所述包络爪(6)的内侧轮廓面为近似半球面(17)。

所述斜侧口(3)开在所述圆筒(10)的斜下方位置上。

所述林果为高处生长且适宜单果采摘的苹果、柑橘、梨、桃中的任一种。

本发明的工作过程为：操作人员两手分别握持手柄(15)和长杆(12)举起本发明装置，使圆筒(10)伸入果树冠层，通过视频眼镜(11)观察由微型摄像头(9)所获得的近距离采摘场景，从而将圆筒(10)准确对准果实。进而操作手柄(15)移动，使圆筒(10)接近果实。当果实到达圆筒(10)正前方的采摘位置时，接近传感器(7)发出信号，使大行程电磁铁(4)通电而推杆伸出，通过两连杆(5)推动两包络爪(6)合拢，两包络爪(6)的近似半球面(17)将果实可靠包拢住。随后将果梗拉断，果实进入圆筒(10)，并通过斜侧口(3)和软管(2)安全落入储果箱(1)。

本发明具有有益效果。本发明利用微型摄像头(9)和视频眼镜(11)实现了方便的采摘场景近距离观测和采摘器操作，利用包络爪(6)、圆筒(10)和软管(2)组合，实现了不受冠层空间、林果位置限制的林果采摘和回收，结构简单，操作方便，成功率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的包络爪结构示意图。

图中，1.储果箱，2.软管，3.斜侧口，4.大行程电磁铁，5.连杆，6.包络爪，7.接近传感器，8.弹簧，9.微型摄像头，10.圆筒，11.视频眼镜，12.长杆，13.开关，14.电池，15.手柄，16.摆动铰链，17.近似半球面，18.驱动铰链。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。

以桃果实的采摘为例。

如图1所示，本发明由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成。

其中机体包括圆筒10、长杆12、开关13、电池14、手柄15。长杆12安装于圆筒10和手柄15之间，长杆12和圆筒10、长杆12和手柄15间均为可拆卸连接。手柄15内装有电池14，手柄15上安装开关13。

观测装置包括微型摄像头9和视频眼镜11，微型摄像头9安装于圆筒10前端，微型摄像头9的信号通过无线传输给视频眼镜11，视频眼镜11由操作人员佩戴。

采摘装置包括大行程电磁铁4、连杆5，包络爪6、接近传感器7、弹簧8。由图1和图2，包络爪6具有近似半球面17，两对称包络爪6通过摆动铰链16安装于圆筒10前端，两对称包络爪6外侧和圆筒10外侧之间分别安装弹簧8。接近传感器7安装于圆筒10前端。大行程电磁铁4安装于圆筒10外侧，大行程电磁铁4的推杆与两连杆5铰接，两连杆5分别通过驱动铰链18连接于包络爪6的外侧。

回收装置包括储果箱1、软管2。圆筒10的斜下方具有斜侧口3，软管2上端安装于圆筒10的斜侧口3上并与圆筒10相贯通。软管2下端置入储果箱1。

进行桃子采摘作业时，操作人员佩戴好视频眼镜11，手持手柄15并打开开关13，电池14为大行程电磁铁4、接近传感器7和微型摄像头9供电，观测回收式桃子采摘器进入工作状态。操作人员举起观测回收式桃子采摘器，使圆筒10伸入桃树冠层，通过视频眼镜11观察由微型摄像头9所获得的近距离采摘场景，从而将圆筒10准确对准桃子。进而操作手柄15移动，使圆筒10接近桃子。当桃子到达圆筒10正前方的采摘位置时，接近传感器7发出信号，使大行程电磁铁4动作，大行程电磁铁4的推杆伸出，通过两连杆5推动两包络爪6合拢，两包络爪6的近似半球面17将桃子可靠包拢住。随后操作人员将桃子梗拉断，桃子进入圆筒10，并通过斜侧口3和软管2安全落入储果箱1。当桃子落入圆筒10后，接近传感器7信号消失，大行程电磁铁4断电，两包络爪6在弹簧8的作用下回复到敞开状态，继续下次采摘作业。采摘作业完成后，操作人员关闭开关13，并将圆筒10、长杆12和手柄15拆开以便携带和运输。

Claims (4)

1.一种观测回收式林果采摘器，其特征在于：由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成；

所述机体包括圆筒（10）、长杆（12）、开关（13）、电池（14）、手柄（15）；长杆（12）安装于圆筒（10）和手柄（15）之间，手柄（15）内装有电池（14），手柄（15）上安装开关（13）；

所述观测装置包括微型摄像头（9）和视频眼镜（11），微型摄像头（9）安装于圆筒（10）前端外侧，视频眼镜（11）由操作人员佩戴；

所述采摘装置包括大行程电磁铁（4）、连杆（5），包络爪（6）、接近传感器（7）、弹簧（8）；两个相对圆筒（10）中心轴线对称的包络爪（6）通过摆动铰链（16）安装于圆筒（10）前端，包络爪（6）外侧和圆筒（10）外侧之间通过弹簧（8）连接；接近传感器（7）安装于圆筒（10）前端与微型摄像头（9）相对的另外一侧；大行程电磁铁（4）的壳体固定于圆筒（10）外侧，大行程电磁铁（4）的推杆与两连杆（5）铰接，两连杆（5）分别通过驱动铰链（18）连接于包络爪（6）的外侧；

所述回收装置包括储果箱（1）和软管（2）；软管（2）的上端安装于圆筒（10）的斜侧口（3）上并与圆筒（10）相贯通；储果箱（1）位于软管（2）下端的正下方，且口径大于软管（2）的口径；软管（2）的口径大于待采摘的林果大小。

2.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器，其特征在于：所述包络爪（6）的内侧轮廓面为近似半球面（17）。

3.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器，其特征在于：所述斜侧口（3）开在所述圆筒（10）的斜下方位置上。

4.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器，其特征在于：所述林果为高处生长且适宜单果采摘的苹果、柑橘、梨、桃中的任一种。