CN107439150A - 一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，包括主体、移动机构、收集分类机构、中控机构、伸缩机构和采摘机构，收集分类机构包括壳体、过滤网、收集组件和分类组件，收集组件包括驱动单元和条形齿轮，分类组件包括控制单元和振动单元，伸缩机构包括气泵、连接管和伸缩杆，采摘机构包括晃动组件和机械爪，晃动组件包括第三电机、第三驱动轴、第二齿轮和移动框。该基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人中，通过采摘机构摇晃树枝使果实掉落，实现了果实高效率的采摘，通过伸缩机构能够对不同高度的果实进行采摘，通过收集分类机构，可以对果实进行分类收集，通过这些机构，大大加强了采摘机器人的实用性。

Description

一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人。

背景技术

在水果种植业上，由于农业劳动力老龄化和农业劳动力不足的问题，每当水果成熟时，果农们常常会加班工作，十分辛苦，而且采摘高处的果实时，也十分危险，非常的不便。虽然目前也有一些用于果树采摘的机器人，但是这些机器人还是存在一些问题，比如采摘效率低、高处采摘不着等问题，而且果实采摘下来后果农们需要对其进行分类也是一个重大的难题，对果实的大小进行分类的难度不低于采摘果实，这些问题不解决的话将大大降低采摘机器人的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，包括主体、移动机构、收集分类机构、中控机构、伸缩机构和采摘机构，所述移动机构设置在主体的下方，所述收集分类机构设置在主体的内部，所述中控机构、伸缩机构和采摘机构均设置在主体的上方，所述采摘机构通过伸缩机构与主体传动连接，所述移动机构、收集分类机构、伸缩机构和采摘机构均与中控机构电连接；

所述收集分类机构包括壳体、过滤网、收集组件和分类组件，所述过滤网设置在壳体内部，所述收集组件与壳体传动连接，所述分类组件与过滤网传动连接且设置在壳体的内部；

所述收集组件包括驱动单元和条形齿轮，所述驱动单元设置在条形齿轮的下方，所述驱动单元包括第一电机、第一驱动轴和第一齿轮，所述第一电机通过第一驱动轴与第一齿轮传动连接，所述条形齿轮水平设置在第一齿轮的上方，所述条形齿轮与第一齿轮啮合，所述条形齿轮的一端与壳体相连；

当需要收集果实时，此时第一电机正转启动，第一齿轮随之转动，因为条形齿轮水平设置在第一齿轮的上方，条形齿轮与第一齿轮啮合，故条形齿轮从主体的内部移出，又因为条形齿轮的一端与壳体相连，故壳体伸出主体的内部，对果实进行收集。

所述分类组件设置在壳体的内部且位于过滤网的一侧，所述分类组件包括控制单元和振动单元，所述控制单元与振动单元传动连接，所述控制单元包括第二电机、第二驱动轴、驱动轮和凸轮，所述第二电机设置在壳体的内部，所述驱动轮与凸轮的基准圆的圆心同轴设置，所述第二电机通过第二驱动轴与驱动轮传动连接，所述第二电机通过第二驱动轴与凸轮传动连接；

所述振动单元包括固定杆、传动带、从动轮、第一连杆、第二连杆、滑动块和固定框，所述固定杆竖向设置，所述凸轮的基准圆的圆心位于固定杆的竖向中心轴线上，所述固定杆的上端与过滤网的中心处连接，所述固定杆的下端与凸轮抵触，所述从动轮设置在驱动轮的一侧，所述驱动轮通过传动带与从动轮传动连接，所述第一连杆的一端与从动轮远离圆心处铰接，所述第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与滑动块铰接，所述滑动块设置在固定框的内部且在固定框的内部滑动，所述固定框设置在过滤网的一侧；

当需要对果实进行分类时，此时第二电机启动，因为驱动轮与凸轮的基准圆的圆心同轴设置，故驱动轮和凸轮同时开始转动，又因为固定杆的上端与过滤网的中心处连接，固定杆的下端与凸轮抵触，故固定杆上下移动，带动过滤网进行上下移动，同时，因为从动轮设置在驱动轮的一侧，驱动轮通过传动带与从动轮传动连接，故从动轮开始转动，又因为第一连杆的一端与从动轮远离圆心处铰接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与滑动块铰接，滑动块设置在固定框的内部且在固定框的内部滑动，故第二连杆带动固定框左右移动，因为固定框设置在过滤网的一侧，故固定框带动过滤网左右移动，因此，过滤网的整体在进行晃动，果实掉入过滤网后晃动，因为过滤网分为上下两层，位于上层的过滤网的孔径大于位于下层的过滤网的孔径，故比较小的果实从上层过滤网的大孔径掉入下层过滤网，比较大的果实留在过滤网的上层，这样实现了果实大小的分类。

所述伸缩机构包括气泵、两根连接管和两个伸缩杆，所述连接管与伸缩杆一一对应，所述气泵设置在主体的内部，所述气泵通过连接管与伸缩杆连通，两个伸缩杆中，其中一个伸缩杆竖向设置在主体的上方，另一个伸缩杆水平设置在其中一个伸缩杆的上端；

当机器人机械爪需要接近果树时，因为气泵通过连接管与伸缩杆连通，故气泵对伸缩杆充气时，故伸缩板开始伸长，因为两个伸缩杆中，其中一个伸缩杆竖向设置在主体的上方，另一个伸缩杆水平设置在其中一个伸缩杆的上端，通过调节不同伸缩杆的长度，来实现机械爪对果树树干的抓取。

所述采摘机构和水平设置在伸缩杆相连，所述采摘机构包括晃动组件和机械爪，所述水平设置的伸缩杆通过晃动组件和机械爪相连；

所述晃动组件包括第三电机、第三驱动轴、第二齿轮和移动框，所述第三电机固定在水平设置的伸缩杆一端的内部，所述第三驱动轴水平设置，所述第二齿轮的外周的齿沿着第二齿轮二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第三电机通过第三驱动轴与第二齿轮传动连接，所述第二齿轮设置在移动框的内部，所述移动框内壁的两侧分别设有若干与第二齿轮啮合的从动齿，所述机械爪与移动框相连。

当需要采摘果树时，机械爪抓紧果树树干，因为第三电机固定在水平设置的伸缩杆一端的内部，此时，第三电机启动，第二齿轮随之转动，因为第二齿轮的外周的齿沿着第二齿轮二分之一的圆外周周向均匀分布，第二齿轮设置在移动框的内部，移动框内壁的两侧分别设有若干与第二齿轮啮合的从动齿，故移动框开始进行来回移动，又因为机械爪与移动框相连，故机械爪也会来回移动，因此当机械爪抓紧果树树干来回移动时，果树树干被左右晃动，成熟的果实因为树干晃动会脱落下来，这样采摘果实十分高效便捷，比起传统机械臂采摘更有优势。

作为优选，为了收获后对不同大小的果实进行分类，所述过滤网分为上下两层，位于上层的过滤网的孔径大于位于下层的过滤网的孔径。

作为优选，为了使条形齿轮水平移动的更加平稳，所述条形齿轮的上方设有燕尾槽，所述燕尾槽设置在主体的内部，所述条形齿轮上端面设有固定块，所述固定块与条形齿轮固定连接，所述固定块与燕尾槽匹配。

作为优选，为了使机器人自动移动，所述移动机构包括第四电机、第四驱动轴和移动轮，所述第四电机通过第四驱动轴与移动轮传动连接，所述第四电机设置在主体的内部。

作为优选，为了检测前进道路上的状况，所述主体一侧设有红外线探测器，所述红外线探测器与中控机构电连接。

作为优选，所述中控机构包括显示界面、控制按键、状态指示灯和PLC，所述显示界面、控制按键和状态指示灯均与PLC电连接。

作为优选，为了观察的更加清楚，所述显示界面为液晶显示屏。

作为优选，为了方便手动调节按键，所述控制按键为轻触按键。

作为优选，为了检测机械爪是否抓紧树干，所述机械爪内部设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。

作为优选，为了能够远程遥控机器人工作，所述主体的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人中，通过采摘机构摇晃树枝使果实掉落，实现了对果实高效率的采摘，通过伸缩机构能够对不同高度的果实进行采摘，通过收集分类机构，可以很好的对果实进行分类收集，减轻果农的劳动压力，通过这些机构，大大加强了采摘机器人的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的结构示意图；

图2是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的收集组件的结构示意图；

图3是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的分类组件的结构示意图；

图4是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的伸缩机构的结构示意图；

图5是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的晃动组件的结构示意图；

图6是本发明的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人的中控机构的结构示意图；

图中：1.主体，2.移动机构，3.收集分类机构，4.中控机构，5.伸缩机构，6.晃动组件，7.机械爪，8.红外线探测器，9.第一电机，10.第一齿轮，11.条形齿轮，12.壳体，13.过滤网，14.燕尾槽，15.固定块，16.第二电机，17.凸轮，18.固定杆，19.驱动轮，20.传动带,21.从动轮，22.第一连杆，23.第二连杆，24.滑动块，25.固定框，26.气泵，27.连接管，28.伸缩板，29.第三电机，30.第二齿轮，31.移动框，32.显示界面，33.控制按键，34.状态指示灯。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图6所示，一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，包括主体1、移动机构2、收集分类机构3、中控机构4、伸缩机构5和采摘机构，所述移动机构2设置在主体1的下方，所述收集分类机构3设置在主体1的内部，所述中控机构4、伸缩机构5和采摘机构均设置在主体1的上方，所述采摘机构通过伸缩机构5与主体1传动连接，所述移动机构2、收集分类机构3、伸缩机构5和采摘机构均与中控机构4电连接；

所述收集分类机构3包括壳体12、过滤网13、收集组件和分类组件，所述过滤网13设置在壳体12内部，所述收集组件与壳体12传动连接，所述分类组件与过滤网13传动连接且设置在壳体12的内部；

所述收集组件包括驱动单元和条形齿轮11，所述驱动单元设置在条形齿轮11的下方，所述驱动单元包括第一电机9、第一驱动轴和第一齿轮10，所述第一电机9通过第一驱动轴与第一齿轮10传动连接，所述条形齿轮11水平设置在第一齿轮10的上方，所述条形齿轮11与第一齿轮10啮合，所述条形齿轮11的一端与壳体12相连；

当需要收集果实时，此时第一电机9正转启动，第一齿轮10随之转动，因为条形齿轮11水平设置在第一齿轮10的上方，条形齿轮11与第一齿轮10啮合，故条形齿轮11从主体1的内部移出，又因为条形齿轮11的一端与壳体12相连，故壳体12伸出主体1的内部，对果实进行收集。

所述分类组件设置在壳体12的内部且位于过滤网13的一侧，所述分类组件包括控制单元和振动单元，所述控制单元与振动单元传动连接，所述控制单元包括第二电机16、第二驱动轴、驱动轮19和凸轮17，所述第二电机16设置在壳体12的内部，所述驱动轮19与凸轮17的基准圆的圆心同轴设置，所述第二电机16通过第二驱动轴与驱动轮19传动连接，所述第二电机16通过第二驱动轴与凸轮17传动连接；

所述振动单元包括固定杆18、传动带20、从动轮21、第一连杆22、第二连杆23、滑动块24和固定框25，所述固定杆18竖向设置，所述凸轮17的基准圆的圆心位于固定杆18的竖向中心轴线上，所述固定杆18的上端与过滤网13的中心处连接，所述固定杆18的下端与凸轮17抵触，所述从动轮21设置在驱动轮19的一侧，所述驱动轮19通过传动带20与从动轮21传动连接，所述第一连杆22的一端与从动轮21远离圆心处铰接，所述第一连杆22的另一端与第二连杆23的一端铰接，所述第二连杆23的另一端与滑动块24铰接，所述滑动块24设置在固定框25的内部且在固定框25的内部滑动，所述固定框25设置在过滤网13的一侧；

当需要对果实进行分类时，此时第二电机16启动，因为驱动轮19与凸轮17的基准圆的圆心同轴设置，故驱动轮19和凸轮17同时开始转动，又因为固定杆18的上端与过滤网13的中心处连接，固定杆18的下端与凸轮17抵触，故固定杆18上下移动，带动过滤网13进行上下移动，同时，因为从动轮21设置在驱动轮19的一侧，驱动轮19通过传动带20与从动轮21传动连接，故从动轮21开始转动，又因为第一连杆22的一端与从动轮21远离圆心处铰接，第一连杆22的另一端与第二连杆23的一端铰接，第二连杆23的另一端与滑动块24铰接，滑动块24设置在固定框25的内部且在固定框25的内部滑动，故第二连杆23带动固定框25左右移动，因为固定框25设置在过滤网13的一侧，故固定框25带动过滤网13左右移动，因此，过滤网13的整体在进行晃动，果实掉入过滤网13后晃动，因为过滤网13分为上下两层，位于上层的过滤网13的孔径大于位于下层的过滤网13的孔径，故比较小的果实从上层过滤网13的大孔径掉入下层过滤网13，比较大的果实留在过滤网13的上层，这样实现了果实大小的分类。

所述伸缩机构5包括气泵26、两根连接管27和两个伸缩杆28，所述连接管27与伸缩杆28一一对应，所述气泵26设置在主体1的内部，所述气泵26通过连接管27与伸缩杆28连通，两个伸缩杆28中，其中一个伸缩杆28竖向设置在主体1的上方，另一个伸缩杆28水平设置在其中一个伸缩杆28的上端；

当机器人机械爪7需要接近果树时，因为气泵26通过连接管27与伸缩杆28连通，故气泵26对伸缩杆28充气时，故伸缩板28开始伸长，因为两个伸缩杆28中，其中一个伸缩杆28竖向设置在主体1的上方，另一个伸缩杆28水平设置在其中一个伸缩杆28的上端，通过调节不同伸缩杆28的长度，来实现机械爪7对果树树干的抓取。

所述采摘机构和水平设置在伸缩杆28相连，所述采摘机构包括晃动组件6和机械爪7，所述水平设置的伸缩杆28通过晃动组件6和机械爪7相连；

所述晃动组件6包括第三电机29、第三驱动轴、第二齿轮30和移动框31，所述第三电机29固定在水平设置的伸缩杆28一端的内部，所述第三驱动轴水平设置，所述第二齿轮30的外周的齿沿着第二齿轮30二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第三电机29通过第三驱动轴与第二齿轮30传动连接，所述第二齿轮30设置在移动框31的内部，所述移动框31内壁的两侧分别设有若干与第二齿轮30啮合的从动齿，所述机械爪7与移动框31相连。

当需要采摘果树时，机械爪7抓紧果树树干，因为第三电机29固定在水平设置的伸缩杆28一端的内部，此时，第三电机29启动，第二齿轮30随之转动，因为第二齿轮30的外周的齿沿着第二齿轮30二分之一的圆外周周向均匀分布，第二齿轮30设置在移动框31的内部，移动框31内壁的两侧分别设有若干与第二齿轮30啮合的从动齿，故移动框31开始进行来回移动，又因为机械爪7与移动框31相连，故机械爪7也会来回移动，因此当机械爪7抓紧果树树干来回移动时，果树树干被左右晃动，成熟的果实因为树干晃动会脱落下来，这样采摘果实十分高效便捷，比起传统机械臂采摘更有优势。

作为优选，为了收获后对不同大小的果实进行分类，所述过滤网13分为上下两层，位于上层的过滤网13的孔径大于位于下层的过滤网13的孔径。

作为优选，为了使条形齿轮11水平移动的更加平稳，所述条形齿轮11的上方设有燕尾槽14，所述燕尾槽14设置在主体1的内部，所述条形齿轮11上端面设有固定块15，所述固定块15与条形齿轮11固定连接，所述固定块15与燕尾槽14匹配。

作为优选，为了使机器人自动移动，所述移动机构2包括第四电机、第四驱动轴和移动轮，所述第四电机通过第四驱动轴与移动轮传动连接，所述第四电机设置在主体1的内部。

作为优选，为了检测前进道路上的状况，所述主体1一侧设有红外线探测器8，所述红外线探测器8与中控机构4电连接。

作为优选，所述中控机构4包括显示界面32、控制按键33、状态指示灯34和PLC，所述显示界面32、控制按键33和状态指示灯34均与PLC电连接。

作为优选，为了观察的更加清楚，所述显示界面32为液晶显示屏。

作为优选，为了方便手动调节按键，所述控制按键33为轻触按键。

作为优选，为了检测机械爪7是否抓紧树干，所述机械爪7内部设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。

作为优选，为了能够远程遥控机器人工作，所述主体1的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。

与现有技术相比，该基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人中，通过采摘机构摇晃树枝使果实掉落，实现了对果实高效率的采摘，通过伸缩机构5能够对不同高度的果实进行采摘，通过收集分类机构3，可以很好的对果实进行分类收集，减轻果农的劳动压力，通过这些机构，大大加强了采摘机器人的实用性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，包括主体(1)、移动机构(2)、收集分类机构(3)、中控机构(4)、伸缩机构(5)和采摘机构，所述移动机构(2)设置在主体(1)的下方，所述收集分类机构(3)设置在主体(1)的内部，所述中控机构(4)、伸缩机构(5)和采摘机构均设置在主体(1)的上方，所述采摘机构通过伸缩机构(5)与主体(1)传动连接，所述移动机构(2)、收集分类机构(3)、伸缩机构(5)和采摘机构均与中控机构(4)电连接；

所述收集分类机构(3)包括壳体(12)、过滤网(13)、收集组件和分类组件，所述过滤网(13)设置在壳体(12)内部，所述收集组件与壳体(12)传动连接，所述分类组件与过滤网(13)传动连接且设置在壳体(12)的内部；

所述收集组件包括驱动单元和条形齿轮(11)，所述驱动单元设置在条形齿轮(11)的下方，所述驱动单元包括第一电机(9)、第一驱动轴和第一齿轮(10)，所述第一电机(9)通过第一驱动轴与第一齿轮(10)传动连接，所述条形齿轮(11)水平设置在第一齿轮(10)的上方，所述条形齿轮(11)与第一齿轮(10)啮合，所述条形齿轮(11)的一端与壳体(12)相连；

所述分类组件设置在壳体(12)的内部且位于过滤网(13)的一侧，所述分类组件包括控制单元和振动单元，所述控制单元与振动单元传动连接，所述控制单元包括第二电机(16)、第二驱动轴、驱动轮(19)和凸轮(17)，所述第二电机(16)设置在壳体(12)的内部，所述驱动轮(19)与凸轮(17)的基准圆的圆心同轴设置，所述第二电机(16)通过第二驱动轴与驱动轮(19)传动连接，所述第二电机(16)通过第二驱动轴与凸轮(17)传动连接；

所述振动单元包括固定杆(18)、传动带(20)、从动轮(21)、第一连杆(22)、第二连杆(23)、滑动块(24)和固定框(25)，所述固定杆(18)竖向设置，所述凸轮(17)的基准圆的圆心位于固定杆(18)的竖向中心轴线上，所述固定杆(18)的上端与过滤网(13)的中心处连接，所述固定杆(18)的下端与凸轮(17)抵触，所述从动轮(21)设置在驱动轮(19)的一侧，所述驱动轮(19)通过传动带(20)与从动轮(21)传动连接，所述第一连杆(22)的一端与从动轮(21)远离圆心处铰接，所述第一连杆(22)的另一端与第二连杆(23)的一端铰接，所述第二连杆(23)的另一端与滑动块(24)铰接，所述滑动块(24)设置在固定框(25)的内部且在固定框(25)的内部滑动，所述固定框(25)设置在过滤网(13)的一侧；

所述伸缩机构(5)包括气泵(26)、两根连接管(27)和两个伸缩杆(28)，所述连接管(27)与伸缩杆(28)一一对应，所述气泵(26)设置在主体(1)的内部，所述气泵(26)通过连接管(27)与伸缩杆(28)连通，两个伸缩杆(28)中，其中一个伸缩杆(28)竖向设置在主体(1)的上方，另一个伸缩杆(28)水平设置在其中一个伸缩杆(28)的上端；

所述采摘机构和水平设置在伸缩杆(28)相连，所述采摘机构包括晃动组件(6)和机械爪(7)，所述水平设置的伸缩杆(28)通过晃动组件(6)和机械爪(7)相连；

所述晃动组件(6)包括第三电机(29)、第三驱动轴、第二齿轮(30)和移动框(31)，所述第三电机(29)固定在水平设置的伸缩杆(28)一端的内部，所述第三驱动轴水平设置，所述第二齿轮(30)的外周的齿沿着第二齿轮(30)二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第三电机(29)通过第三驱动轴与第二齿轮(30)传动连接，所述第二齿轮(30)设置在移动框(31)的内部，所述移动框(31)内壁的两侧分别设有若干与第二齿轮(30)啮合的从动齿，所述机械爪(7)与移动框(31)相连。

2.如权利要求1所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述过滤网(13)分为上下两层，位于上层的过滤网(13)的孔径大于位于下层的过滤网(13)的孔径。

3.如权利要求1所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述条形齿轮(11)的上方设有燕尾槽(14)，所述燕尾槽(14)设置在主体(1)的内部，所述条形齿轮(11)上端面设有固定块(15)，所述固定块(15)与条形齿轮(11)固定连接，所述固定块(15)与燕尾槽(14)匹配。

4.如权利要求1所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述移动机构(2)包括第四电机、第四驱动轴和移动轮，所述第四电机通过第四驱动轴与移动轮传动连接，所述第四电机设置在主体(1)的内部。

5.如权利要求1所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述主体(1)一侧设有红外线探测器(8)，所述红外线探测器(8)与中控机构(4)电连接。

6.如权利要求1所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述中控机构(4)包括显示界面(32)、控制按键(33)、状态指示灯(34)和PLC，所述显示界面(32)、控制按键(33)和状态指示灯(34)均与PLC电连接。

7.如权利要求6所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述显示界面(32)为液晶显示屏。

8.如权利要求6所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述控制按键(33)为轻触按键。

9.如权利要求6所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述机械爪(7)内部设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。

10.如权利要求6所述的基于物联网的用于果实采摘分类的智能机器人，其特征在于，所述主体(1)的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。