CN104396446B - 一种扭簧式果实采摘装置 - Google Patents

Abstract

一种扭簧式果实采摘装置，该采摘装置的夹紧部分由左掌、右掌组成，螺旋式扭转弹簧套在转轴上，螺旋式扭转弹簧一端固定在掌上，另一端固定在转轴上；转轴一端穿过掌，另一端穿过固定圆环与伺服电机的联轴器相连，压力传感器呈曲面圆均匀对称分布在两个掌的内侧，放大器将压力传感器采集到的微弱电压信号进行放大；A/D转换器将经过放大器处理后的模拟信号转变为数字信号，并将数字信号传输给中央处理器，中央处理器接收到信号后通过接口电路控制相应伺服电机的控制器，控制器便控制相应的伺服电机工作。本发明通过连接件固定连接在机械臂上实现各类采摘作业，操作灵活、结构简单，能够满足多方位、高效率工作。

Description

一种扭簧式果实采摘装置

技术领域

本发明专利涉及手工机械技术领域，尤其涉及一种扭簧式果实采摘装置。

背景技术

现阶段，水果采摘一部分是人站在凳子上或梯子上用手直接采摘，或者利用一些专用工具，如套袋、剪刀等采摘水果；然而，手工采摘主要仅限于离地面高度比较低、劳动强度不大等场合。手工采摘可能出现的问题有采摘过程中手易被树枝刮伤，高处作业时容易摔伤，单手采摘时还有可能弄伤水果、或者使得水果出现脱蒂等现象。水果采摘还有一部分是通过采果器采摘。采果器主要由采果剪、操作杆、盛果网等组成。使用者在地面操作，这类采果器存在的不足为：其一，使用者在操作时容易滑离采果剪或剪刃，易对水果造成刮伤；其二，盛果网为固定式，容易遮挡使用者的视线，使得定位不够准确或捕捉太难。另外，近年来随着农业采摘机器人的发展，果实采摘机器人也取得了较快的发展，末端执行器也有多种，但是其突出的问题有：成本昂贵、通用性差、调试安装过程繁复。特别集成度较高的末端执行器若是发生故障，其维修成本也较高。

本发明专利涉所要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的问题，提供一种扭簧式果实采摘装置，利用该装置就可以使得在采摘时比较准确地实现对果实的定位及采摘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扭簧式果实采摘装置，在满足传统采果器前提下，使得在水果采摘时更为准确地实现对水果的定位及采摘，并通过连接件固定连接在机械臂上实现各类采摘作业，操作灵活、结构简单，满足多方位、高效率工作。

本发明的技术方案是：一种扭簧式果实采摘装置，包括夹紧部分、伺服电机、压力传感器、放大器、A/D转换器、中央处理器、螺旋式扭转弹簧、转轴、定轴、固定圆环、控制器以及接口电路，其特征在于，所述的夹紧部分由左掌、右掌组成，螺旋式扭转弹簧套在转轴上，螺旋式扭转弹簧一端固定在掌上，另一端固定在转轴上；转轴一端穿过掌，另一端穿过固定圆环通过联轴器相与伺服电机连接，压力传感器呈曲面圆均匀对称分布在两个掌的内侧，放大器将压力传感器采集到的微弱电压信号进行放大；A/D转换器将经过放大器处理后的模拟信号转变为数字信号，并将数字信号传输给中央处理器，中央处理器接收到信号后通过接口电路控制相应伺服电机的控制器，控制器便控制相应的伺服电机工作。

所述转轴一端穿过掌，另一端穿过固定圆环通过联轴器与伺服电机相连，位置与对侧固定在固定圆环上的定轴处于一条线上；

所述固定圆环的外侧套有足够长的变截面(上宽下窄)式盛果网。

所述夹紧部分的左掌、右掌分别都能绕着各自的旋转轴旋转。

本发明突出优点在于：

1、与传统采果器相比，增加了伺服电机、压力传感器、放大器、A/D转换器、中央处理器、螺旋式扭转弹簧等部件，使得在水果采摘时对水果的定位更为准确，而且在对水果定位好后，该一种扭簧式果实采摘装置会在两侧绷紧的螺旋式扭转弹簧扭转力矩的作用下分别带动左掌和右掌绕着各自的轴线同时向上旋转，左掌和右掌上的密齿状的刀具迅速咬合，在扭转弹簧回复力所产生的巨大冲击力作用下，实现了对水果果蒂(特别适合于柑橘果梗木质化程度高、短且坚硬的特点)一个自动剪切的动作。

2、该装置还可以通过一定的连接件固接在机械臂上实现各类采摘作业，操作灵活、结构简单，能够满足多方位高效率工作。

3、与传统采果器相比，使用者只需做好初级定位，该装置便可以自动实现采摘动作，这样便使得使用者不易感到作业疲劳。

附图说明

图1为本发明所述的扭簧式果实采摘装置的结构示意图。

图2为本发明所述的扭簧式果实采摘装置的背视图。

图3为本发明所述的扭簧式果实采摘装置的俯视图。

图4为本发明所述的扭簧式果实采摘装置的螺旋式扭转弹簧轴测视图。

图5为本发明所述的扭簧式果实采摘装置的工作原理示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明所述的扭簧式果实采摘装置，包括左掌1、右掌2、第一螺旋式扭转弹簧3、第一伺服电机4、固定圆环5、盛果网6、第二转轴7、第一定轴8、第二定轴9、第一转轴10、压力传感器11、第二伺服电机12、第二螺旋式扭转弹簧13、密齿状刀具14。各部分的连接方式为：

所述左掌1可以绕着第二转轴7、第二定轴9旋转，右掌2可以绕着第一定轴8、第一转轴10旋转；所述的第一螺旋式扭转弹簧3套在第一转轴10上，第一螺旋式扭转弹簧3一端固定在右掌2上，另一端固定在第一转轴10上；所述的第二螺旋式扭转弹簧13套在第二转轴7上，第二螺旋式扭转弹簧13一端固定在左掌1上，另一端固定在第二转轴7上；所述第一转轴10一端穿过右掌2，这样右掌2便可以绕着第一转轴10旋转相当于固定铰链，另一端穿过固定圆环5与第一伺服电机4通过联轴器相连，位置与对侧固接在固定圆环上的第一定轴8处于一条线上；所述第二转轴7一端穿过左掌1，这样左掌1便可以绕着第二转轴7旋转相当于固定铰链，另一端穿过固定圆环5与第二伺服电机12通过联轴器相连，位置与对侧固接在固定圆环上的第二定轴9处于一条线上；所述的固定圆环5为固定件，固定圆环5的外侧套有足够长的盛果网6；所述的压力传感器11呈曲面圆均匀对称分布在两个掌的内侧，主要用来进一步感应水果的位置。

工作原理及过程：

该采摘装置通过连接件固接在机械臂上实现各类采摘作业，当使用者在完成初级定位以后，该采摘装置在水平面上完全可以将水果包裹住，纵向平面留有一定的距离，这样方便使用者不至于盛果网而挡住自己在水平面上定位捕捉水果的视线。接着中央处理器发出信号通过接口电路控制相应伺服电机的控制器，控制器便控制相应的伺服电机开始工作。第一伺服电机4运转带动右掌2绕着第一定轴8、第一转轴10向下旋转，同时使得第一螺旋式扭转弹簧3绕着第一转轴10处于绷紧状态；第二伺服电机12运转带动左掌1绕着第二定轴9、第二转轴7向下旋转，同时使得第二螺旋式扭转弹簧13绕着第二转轴7处于绷紧状态；此时左掌、右掌处于图2所示的状态，两个伺服电机都处于通电待机状态。接着，只需让一种扭簧式果实采摘装置沿着纵向做直线运动，当压力传感器11感受到预先设定的压力(此设定值取决于所采摘果实重量的平均下幅值)以后会产生微弱的电压信号，经过放大器处理以后便可以成为容易识别的电压信号并将该信号传递给A/D转换器，A/D转换器于是将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器，与此同时中央处理器接收到A/D转换器传递而来的数字信号后通过接口电路立即控制相应伺服电机的控制器，伺服电机便停止工作，两侧绷紧的螺旋式扭转弹簧便在扭转力矩的作用下分别带动左掌1和右掌2绕着各自的轴线同时向上旋转，此时左掌、右掌处于图1所示的状态，左掌1和右掌2上相啮合处密齿状的刀具便迅速咬合，并在扭转弹簧回复所产生的巨大冲击力作用下，实现了对水果果蒂一个自动剪切的动作，水果便在重力的作用下沿着固定圆环5的外侧套有足够长的盛果网6滑落到盛果筐里，完成水果的自动收获过程。

Claims (4)

1.一种扭簧式果实采摘装置，包括夹紧部分、伺服电机、压力传感器、放大器、A/D转换器、中央处理器、螺旋式扭转弹簧、转轴、定轴、固定圆环、控制器以及接口电路，其特征在于，所述的夹紧部分由左掌、右掌组成，螺旋式扭转弹簧套在转轴上，螺旋式扭转弹簧一端固定在掌上，另一端固定在转轴上；转轴一端穿过掌，另一端穿过固定圆环通过联轴器与伺服电机连接，压力传感器呈曲面圆均匀对称分布在两个掌的内侧，放大器将压力传感器采集到的微弱电压信号进行放大；A/D转换器将经过放大器处理后的模拟信号转变为数字信号，并将数字信号传输给中央处理器，中央处理器接收到信号后通过接口电路控制相应伺服电机的控制器，控制器便控制相应的伺服电机工作。

2.根据权利要求1所述的扭簧式果实采摘装置，其特征在于，所述转轴一端穿过掌，另一端穿过固定圆环通过联轴器与伺服电机相连，位置与对侧固定在固定圆环上的定轴处于一条线上。

3.根据权利要求1所述的扭簧式果实采摘装置，其特征在于，所述固定圆环的外侧套有足够长的上宽下窄式变截面盛果网。

4.根据权利要求2所述的扭簧式果实采摘装置，其特征在于，所述夹紧部分的左掌、右掌分别都能绕着各自的转轴、定轴旋转。