CN106612955A - 一种农用半自动水果采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农作物采摘领域，尤其涉及一种农用半自动水果采摘装置。包括运输小车、底部支撑基座、棘轮控制机构、液压支撑体、果实输送通道、机械臂架体、电动机、机械前臂、采摘机械手、齿轮齿条伸缩装置、机械臂、操作显示器、采摘控制手柄、防护座椅、农用电动三轮车、连接块、显示器支架、基座、液压控制手柄，所述运输小车与农用电动三轮车连接，所述底部支撑基座通过螺栓固定在农用电动三轮车上，所述棘轮控制机构与采摘控制手柄分别固定在底部支撑基座的左右两边。有益效果：结构简单合理，解决了果树高处果实的采摘问题，实现了农用电动三轮车与半自动水果采摘装置的对接，减小了果农的劳动强度，缩短了采摘时间，增强了采摘作业的安全性。

Description

一种农用半自动水果采摘装置

技术领域

本发明涉及农作物采摘领域，尤其涉及一种农用半自动水果采摘装置。

背景技术

我国是一个发展中国家，同时也是一个农业大国，水果产业是我国农业产业中的重要组成部分。水果种植产业最重要的操作环节便是果实成熟时的采摘作业，其劳动强度大、消耗时间长，同时由于树高的限制，高处的果实很难采摘，也具有一定的危险性。

随着科技的发展，工业生产逐步向自动及半自动化的方向发展，在农业生产中也出现了许多新型的农用机械。目前国内外的采摘机械普遍运用智能采摘系统和模式识别方法，实现全自动化采摘，但整套设备价格昂贵，一般的果农难以承受；高新技术的应用使得采摘机器人的操作流程复杂，难以在短时间内掌握，对于文化程度较低的果农来说是一项高难度的挑战；目前大部分的采摘机器人还停留在实验阶段，主要用于实验研究，未能真正地应用于实际生产中。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种农用半自动水果采摘装置，它能够实现农用电动三轮车与半自动水果采摘装置的对接，解决了果树高处果实的采摘问题，减小了果农的劳动强度，缩短了采摘时间，增强了采摘作业的安全性，其采用的技术方案如下：

一种农用半自动水果采摘装置，包括运输小车、底部支撑基座、棘轮控制机构、液压支撑体、果实输送通道、机械臂架体、电动机、机械前臂、采摘机械手、齿轮齿条伸缩装置、机械臂、操作显示器、采摘控制手柄、防护座椅、农用电动三轮车、连接块、显示器支架、基座、液压控制手柄，所述运输小车与农用电动三轮车连接，所述底部支撑基座通过螺栓固定在农用电动三轮车上，所述棘轮控制机构与采摘控制手柄分别固定在底部支撑基座的左右两边，所述液压支撑体的上端与机械臂架体连接，所述机械臂架体与机械臂连接，所述果实输送通道一端与运输小车连接，另一端与采摘机械手连接，所述机械臂架体与底部支撑基座铰接，所述电动机固定在机械臂架体的一侧，所述机械前臂的一端通过连接块与机械臂连接，另一端与采摘机械手连接，所述机械臂的下端与基座连接，所述机械臂上设有齿轮齿条伸缩装置，所述操作显示器的上端设置有一个微型摄像头，所述操作显示器固定在显示器支架上，所述防护座椅安装在底部支撑基座上，所述显示器支架通过螺栓与底部支撑基座连接，基座的下端固定在底部支撑基座上。

优选的，所述底部支撑基座包括底座、底盘、旋转支撑气缸、底部支撑架，所述底盘的一端与底座连接，另一端与旋转支撑气缸连接，所述底部支撑架穿过旋转支撑气缸上的孔与旋转支撑气缸连接，所述底盘和底座通过螺栓固定到农用电动三轮车上。

优选的，所述棘轮控制机构包括粗轴、细轴、滚筒、连杆、弹簧、支架、手柄、棘爪、棘轮、旋转轴、箱体，所述粗轴和细轴固定在箱体外壁上，且细轴位于粗轴的正上方，所述箱体的侧壁上开有两个通孔，所述旋转轴穿过棘轮、滚筒和箱体上的通孔将棘轮、滚筒与箱体连接在一起，所述棘爪的一端与连杆连接，另一端与棘轮连接，所述连杆远离棘爪的一端与支架连接，所述弹簧一端与支架连接，另一端与手柄连接。

优选的，所述采摘机械手包括扭簧、绳轮、绳端、复位弹簧、辅剪、主剪、接头、剪刀管、销轴，所述扭簧的两端与机械前臂连接，所述绳轮固定在机械前臂的一侧，所述复位弹簧一端与绳端连接，另一端与辅剪连接，所述剪刀管的一端通过接头与主剪连接，另一端与扭簧连接，所述剪刀管上开有通孔，所述销轴穿过剪刀管上的通孔将剪刀管和机械前臂连接在一起。

优选的，所述齿轮齿条伸缩装置包括齿条、滑轮组、底部轴承座、第二链轮、齿轮、机械小臂、上部轴承座、第一带轮、普通V带、第一链轮、链条、第二带轮，所述齿条的下端面与滑轮组连接，所述滑轮组固定在机械臂架体上，所述底部轴承座和上部轴承座都固定在机械臂架体的侧面，所述链条分别与第二链轮和第一链轮配合，所述齿轮与齿条配合，所述机械小臂的一端与连接块连接，另一端与齿条连接，所述普通V带分别与第一带轮和第二带轮配合，所述第二带轮与电动机的输出轴连接，所述底部轴承座用于支撑连接第二链轮和第一带轮的轴，所述上部轴承座用于支撑连接齿轮和第一链轮的轴。

优选的，所述防护座椅包括调节阀、座椅、靠背、头靠、防护架、天窗，所述座椅的一端与靠背的下端连接，所述调节阀置于座椅和靠背连接处的侧面，所述靠背的上端设有头靠，所述天窗位于防护架远离靠背的一端，所述防护架的另一端固定在靠背的外侧，所述座椅的下端面通过底部支撑架与旋转支撑气缸连接。

本发明具有如下优点：结构简单合理、使用方便，解决了果树高处果实的采摘问题，实现了农用电动三轮车与半自动水果采摘装置的对接，减小了果农的劳动强度，缩短了采摘时间，增强了采摘作业的安全性，降低了劳动成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1：本发明一种农用半自动水果采摘装置的整体结构示意图；

附图2：本发明一种农用半自动水果采摘装置防护座椅处的结构示意图；

附图3：本发明一种农用半自动水果采摘装置齿轮齿条伸缩装置处的结构示意图；

附图4：本发明一种农用半自动水果采摘装置采摘机械手处的结构示意图；

附图5：本发明一种农用半自动水果采摘装置的棘轮控制机构处的结构示意图。

符号说明：

1、运输小车，2、底部支撑基座，3、棘轮控制机构，4、液压支撑体，5、果实输送通道，6、机械臂架体，7、电动机，8、机械前臂，9、采摘机械手，10、齿轮齿条伸缩装置，11、机械臂，12、操作显示器，13、采摘控制手柄，14、防护座椅，15、农用电动三轮车，16、连接块，17、显示器支架，18、基座，19、液压控制手柄，2-1、底座，2-2、底盘，2-3、旋转支撑气缸，2-4、底部支撑架，3-1、粗轴，3-2、细轴，3-3、滚筒，3-4、连杆，3-5、弹簧，3-6、支架，3-7、手柄，3-8、棘爪，3-9、棘轮，3-10、旋转轴，3-11、箱体，9-1、扭簧，9-2、绳轮，9-3、绳端，9-4、复位弹簧，9-5、辅剪，9-6、主剪，9-7、接头，9-8、剪刀管，9-9、销轴，10-1、齿条，10-2、滑轮组，10-3、底部轴承座，10-4、第二链轮，10-5、齿轮，10-6、机械小臂，10-7、上部轴承座，10-8、第一带轮，10-9、普通V带，10-10、第一链轮，10-11、链条，10-12、第二带轮，14-1、调节阀，14-2、座椅，14-3、靠背，14-4、头靠，14-5、防护架，14-6、天窗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-5所示，本发明一种农用半自动水果采摘装置，包括运输小车1、底部支撑基座2、棘轮控制机构3、液压支撑体4、果实输送通道5、机械臂架体6、电动机7、机械前臂8、采摘机械手9、齿轮齿条伸缩装置10、机械臂11、操作显示器12、采摘控制手柄13、防护座椅14、农用电动三轮车15、连接块16、显示器支架17、基座18、液压控制手柄19，所述运输小车1与农用电动三轮车15连接，具体的，所述运输小车1与农用电动三轮车15通过螺栓螺母连接在一起，所述底部支撑基座2通过螺栓固定在农用电动三轮车15上，所述棘轮控制机构3与采摘控制手柄13分别固定在底部支撑基座2的左右两边，所述液压支撑体4的上端与机械臂架体6连接，所述机械臂架体6与机械臂11连接，所述果实输送通道5一端与运输小车1连接，另一端与采摘机械手9连接，所述机械臂架体6与底部支撑基座2铰接，所述电动机7固定在机械臂架体6的一侧，所述机械前臂8的一端通过连接块16与机械臂11连接，另一端与采摘机械手9连接，所述机械臂11的下端与基座18连接，所述机械臂11上设有齿轮齿条伸缩装置10，所述操作显示器12的上端设置有一个微型摄像头，所述操作显示器12固定在显示器支架17上，所述防护座椅14安装在底部支撑基座2上，所述显示器支架17通过螺栓与底部支撑基座2连接，基座18的下端固定在底部支撑基座2上。

优选的，所述底部支撑基座2包括底座2-1、底盘2-2、旋转支撑气缸2-3、底部支撑架2-4，所述底盘2-2的一端与底座2-1连接，另一端与旋转支撑气缸2-3连接，所述底部支撑架2-4穿过旋转支撑气缸2-3上的孔与旋转支撑气缸2-3连接，所述底盘2-2和底座2-1通过螺栓固定到农用电动三轮车15上，所述旋转支撑气缸2-3既能起到支撑作用，又能实现装置的旋转动作。

优选的，所述棘轮控制机构3包括粗轴3-1、细轴3-2、滚筒3-3、连杆3-4、弹簧3-5、支架3-6、手柄3-7、棘爪3-8、棘轮3-9、旋转轴3-10、箱体3-11，所述粗轴3-1和细轴3-2固定在箱体3-11外壁上，且细轴3-2位于粗轴3-1的正上方，所述箱体3-11的侧壁上开有两个通孔，所述旋转轴3-10穿过棘轮3-9、滚筒3-3和箱体3-11上的通孔将棘轮3-9、滚筒3-3与箱体3-11连接在一起，所述棘爪3-8的一端与连杆3-4连接，另一端与棘轮3-9连接，所述连杆3-4远离棘爪3-8的一端与支架3-6连接，所述弹簧3-5一端与支架3-6连接，另一端与手柄3-7连接。

优选的，所述采摘机械手9包括扭簧9-1、绳轮9-2、绳端9-3、复位弹簧9-4、辅剪9-5、主剪9-6、接头9-7、剪刀管9-8、销轴9-9，所述扭簧9-1的两端与机械前臂8连接，所述绳轮9-2固定在机械前臂8的一侧，所述复位弹簧9-4一端与绳端9-3连接，另一端与辅剪9-5连接，所述剪刀管9-8的一端通过接头9-7与主剪9-6连接，另一端与扭簧9-1连接，所述剪刀管9-8上开有通孔，所述销轴9-9穿过剪刀管9-8上的通孔将剪刀管9-8和机械前臂8连接在一起。

优选的，所述齿轮齿条伸缩装置10包括齿条10-1、滑轮组10-2、底部轴承座10-3、第二链轮10-4、齿轮10-5、机械小臂10-6、上部轴承座10-7、第一带轮10-8、普通V带10-9、第一链轮10-10、链条10-11、第二带轮10-12，所述齿条10-1的下端面与滑轮组10-2连接，所述滑轮组10-2固定在机械臂架体6上，所述底部轴承座10-3和上部轴承座10-7都固定在机械臂架体6的侧面，所述链条10-11分别与第二链轮10-4和第一链轮10-10配合，所述齿轮10-5与齿条10-1配合，所述机械小臂10-6的一端与连接块16连接，另一端与齿条10-1连接，所述普通V带10-9分别与第一带轮10-8和第二带轮10-12配合，所述第二带轮10-12与电动机7的输出轴连接，所述底部轴承座10-3用于支撑连接第二链轮10-4和第一带轮10-8的轴，所述上部轴承座10-7用于支撑连接齿轮10-5和第一链轮10-10的轴。

优选的，所述防护座椅14包括调节阀14-1、座椅14-2、靠背14-3、头靠14-4、防护架14-5、天窗14-6，所述座椅14-2的一端与靠背14-3的下端连接，所述调节阀14-1置于座椅14-2和靠背14-3连接处的侧面，用于调节靠背14-3的倾角以调节舒适度，所述靠背14-3的上端设有头靠14-4，所述天窗14-6位于防护架14-5远离靠背14-3的一端，所述防护架14-5的另一端固定在靠背14-3的外侧，所述座椅14-2的下端面通过底部支撑架2-4与旋转支撑气缸2-3连接。

本发明在使用时，将所述农用半自动水果采摘装置驾驶到果园的采摘位置，尽量避免树枝的遮挡，到达采摘地点后，果农坐在防护座椅14上，防护座椅14既能保护果农的安全，又能提供舒适的操作环境，可以通过手动控制液压控制手柄19来实现液压支撑体4的起落，进而带动与液压支撑体4连接的机械臂架体6的起落，通过机械臂架体6的起落带动机械臂11的起落，按动操作显示器12下方的按钮启动电动机7，电动机7的转动带动第二带轮10-12的转动，进而通过普通V带10-9带动第一带轮10-8的转动，第一带轮10-8的转动通过连接第二链轮10-4和第一带轮10-8的轴将动力传递给第二链轮10-4，再经链条10-11将动力传递给第一链轮10-10，转动的第一链轮10-10通过连接齿轮10-5和第一链轮10-10的轴带动齿轮10-5的转动，齿轮10-5驱动齿条10-1，实现机械臂11的伸缩，齿条10-1的运动通过机械小臂10-6和连接块16带动机械前臂8的伸缩，进而可将采摘机械手9送往至高处。齿条10-1的下端面装有滑轮组10-2，减少了齿条10-1伸缩滑动时的摩擦阻力。

钢丝绳的一端固定在滚筒3-3上，另一端依次穿过机械臂11、机械前臂8、绳轮9-2后固定在绳端9-3上，向靠近支架3-6的方向推动手柄3-7，支架3-6由于受到弹簧3-5的弹力而带动连杆3-4拉动棘爪3-8运动，方向与手柄3-7的运动方向相同，松开手柄3-7，弹簧3-5的弹力会让棘爪3-8带动棘轮3-9向远离支架3-6的方向转动，进而带动滚筒3-3的转动，通过固定在滚筒3-3上的钢丝绳的牵拉作用实现采摘机械手9的上下摆动；采摘控制手柄13通过穿过机械臂11、机械前臂8、剪刀管9-8固定于辅剪9-5的钢丝绳来控制辅剪9-5的运动，从而实现主剪9-6和辅剪9-5的张开与闭合，复位弹簧9-4及扭簧9-1具有复位的作用，摘下的果实通过柔性的果实输送通道5输送到运输小车1；在操作显示器12的上端设置有一个微型摄像头，微型摄像头可以将采集到的图片或视频信息传送到显示器12，因此通过操作显示器12可以清晰地看到高处的采摘状况，及时进行反馈，便于操作人员的控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：包括运输小车、底部支撑基座、棘轮控制机构、液压支撑体、果实输送通道、机械臂架体、电动机、机械前臂、采摘机械手、齿轮齿条伸缩装置、机械臂、操作显示器、采摘控制手柄、防护座椅、农用电动三轮车、连接块、显示器支架、基座、液压控制手柄，所述运输小车与农用电动三轮车连接，所述底部支撑基座通过螺栓固定在农用电动三轮车上，所述棘轮控制机构与采摘控制手柄分别固定在底部支撑基座的左右两边，所述液压支撑体的上端与机械臂架体连接，所述机械臂架体与机械臂连接，所述果实输送通道一端与运输小车连接，另一端与采摘机械手连接，所述机械臂架体与底部支撑基座铰接，所述电动机固定在机械臂架体的一侧，所述机械前臂的一端通过连接块与机械臂连接，另一端与采摘机械手连接，所述机械臂的下端与基座连接，所述机械臂上设有齿轮齿条伸缩装置，所述操作显示器的上端设置有一个微型摄像头，所述操作显示器固定在显示器支架上，所述防护座椅安装在底部支撑基座上，所述显示器支架通过螺栓与底部支撑基座连接，基座的下端固定在底部支撑基座上。

2.根据权利要求1所述的一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：所述底部支撑基座包括底座、底盘、旋转支撑气缸、底部支撑架，所述底盘的一端与底座连接，另一端与旋转支撑气缸连接，所述底部支撑架穿过旋转支撑气缸上的孔与旋转支撑气缸连接，所述底盘和底座通过螺栓固定到农用电动三轮车上。

3.根据权利要求1所述的一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：所述棘轮控制机构包括粗轴、细轴、滚筒、连杆、弹簧、支架、手柄、棘爪、棘轮、旋转轴、箱体，所述粗轴和细轴固定在箱体外壁上，且细轴位于粗轴的正上方，所述箱体的侧壁上开有两个通孔，所述旋转轴穿过棘轮、滚筒和箱体上的通孔将棘轮、滚筒与箱体连接在一起，所述棘爪的一端与连杆连接，另一端与棘轮连接，所述连杆远离棘爪的一端与支架连接，所述弹簧一端与支架连接，另一端与手柄连接。

4.根据权利要求1所述的一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：所述采摘机械手包括扭簧、绳轮、绳端、复位弹簧、辅剪、主剪、接头、剪刀管、销轴，所述扭簧的两端与机械前臂连接，所述绳轮固定在机械前臂的一侧，所述复位弹簧一端与绳端连接，另一端与辅剪连接，所述剪刀管的一端通过接头与主剪连接，另一端与扭簧连接，所述剪刀管上开有通孔，所述销轴穿过剪刀管上的通孔将剪刀管和机械前臂连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：所述齿轮齿条伸缩装置包括齿条、滑轮组、底部轴承座、第二链轮、齿轮、机械小臂、上部轴承座、第一带轮、普通V带、第一链轮、链条、第二带轮，所述齿条的下端面与滑轮组连接，所述滑轮组固定在机械臂架体上，所述底部轴承座和上部轴承座都固定在机械臂架体的侧面，所述链条分别与第二链轮和第一链轮配合，所述齿轮与齿条配合，所述机械小臂的一端与连接块连接，另一端与齿条连接，所述普通V带分别与第一带轮和第二带轮配合，所述第二带轮与电动机的输出轴连接，所述底部轴承座用于支撑连接第二链轮和第一带轮的轴，所述上部轴承座用于支撑连接齿轮和第一链轮的轴。

6.根据权利要求1所述的一种农用半自动水果采摘装置，其特征在于：所述防护座椅包括调节阀、座椅、靠背、头靠、防护架、天窗，所述座椅的一端与靠背的下端连接，所述调节阀置于座椅和靠背连接处的侧面，所述靠背的上端设有头靠，所述天窗位于防护架远离靠背的一端，所述防护架的另一端固定在靠背的外侧，所述座椅的下端面通过底部支撑架与旋转支撑气缸连接。