CN107580875A - 一种自走式苹果自动采摘机 - Google Patents

Abstract

一种自走式苹果自动采摘机，属于苹果采摘机械技术领域，用于自动进行苹果采摘。其技术方案是：它由行走部分、摇树部分、苹果收集部分、苹果传送部分组成，四个车轮安装在车身下部，驱动装置安装在车身上，驱动装置与车轮相连接，摇树夹和摇动驱动装置安装在车身的前部，摇树夹前端伸出车身的前端与树木相对，可张开合拢的布兜位于摇树部分的上方，布兜打开装置与布兜相连接，苹果传送部分安装在车身的后部，苹果传送部分的前端与苹果收集部分相对，苹果传送部分的后端与收集苹果的车辆相对。本发明改变了传统的人工采摘工序，实现了采摘苹果过程的全自动化，有效地提高了生产效率，降低了人工成本，减少采摘苹果的时间，具有显著的经济效益。

Description

一种自走式苹果自动采摘机

技术领域

本发明涉及一种能够自动进行苹果采摘的机械，属于苹果采摘机械技术领域。

背景技术

目前，国内大部分苹果园采摘苹果仍然是人工一个个采摘，采摘后放到收集筐中，最后人工搬运到车上拉出果园，对于那些长在高处的苹果则采用高凳或者梯子辅助采摘。而国外一些小型果园采用同样的方法采摘，对于大型果园，使用专门用于采摘和运输于一体的车辆，工人站在车上进行采摘，采摘下来后直接放到车上，高处的苹果人站在车上便可采摘。还有较为先进一些的采摘方式是先把苹果摇晃到地上，通过圆形收集器把苹果“扫”到收集车上。总之，目前国内外的苹果采摘过程都需要大量的人工进行协同工作，工人劳动强度大，生产效率低，耗时长。此外，国内外都有用于快速采摘苹果的机械和工具的发明，但是未能普及开来，原因是太小众化或者在使用中效果欠佳，不具有实用性。因此，设计实用性强的能够自动采摘苹果的机械是技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自走式苹果自动采摘机，这种自动采摘机能够完全替代人工采摘，实现苹果采摘过程的自动化，以达到节省劳动力资源、提高了生产效率的目的

解决上述问题的技术方案是：

一种自走式苹果自动采摘机，它由行走部分、摇树部分、苹果收集部分、苹果传送部分组成，行走部分包括车身、车轮和驱动机构，四个车轮安装在车身下部，驱动装置安装在车身上，驱动装置与车轮相连接，摇树部分包括摇树夹和摇动驱动装置，摇树夹和摇动驱动装置安装在车身的前部，摇树夹前端伸出车身的前端与树木相对，苹果收集部分包括可张开合拢的布兜和布兜打开装置，布兜位于摇树部分的上方，布兜打开装置与布兜相连接，苹果传送部分安装在车身的后部，苹果传送部分的前端与苹果收集部分相对，苹果传送部分的后端伸出车身的后端与收集苹果的车辆相对。

上述自走式苹果自动采摘机，所述摇树部分的摇树夹为两根平行的夹杆，摇动驱动装置由卧式振动电机、伸缩电机、两根夹杆滑动轴、两个滑动轴连接套管、四个夹杆滑套、两根振动轴、四个振动轴固定座、四个振动恢复弹簧组成，两根夹杆滑动轴水平平行，两根夹杆滑动轴的轴向与夹杆的长度方向垂直，每根夹杆后部的上表面前后焊接两个夹杆滑套，每根夹杆的两个夹杆滑套分别与两根平行的夹杆滑动轴套装滑动配合，两根夹杆滑动轴的两端分别与一个滑动轴连接套管焊接连接，两个滑动轴连接套管分别套装在两根振动轴中部，两根振动轴的两端分别焊接有振动轴固定座，振动轴固定座通过螺栓连接在车身的下面，四个振动恢复弹簧分别套装在振动轴固定座和滑动轴连接套管之间的振动轴上，卧式振动电机通过螺栓固定在一侧夹杆下方，伸缩电机位于两个夹杆之间，伸缩电机的两端分别与两个夹杆相连接。

上述自走式苹果自动采摘机，所述苹果收集部分包括布兜、布兜杆、布兜杆支撑、传送过渡盘、三相步进电机、步进电机座、布兜杆旋转头，其中三相步进电机、步进电机座、布兜杆旋转头组成布兜打开装置，布兜杆支撑为U型的支撑框架，布兜杆支撑安装在车身前部上方，传送过渡盘的前端架设在布兜杆支撑上，传送过渡盘的前端两侧分别固定焊接两个步进电机座，两个三相步进电机分别固定在步进电机座中，布兜杆为长杆，布兜杆的后端与布兜杆旋转头相连接，两个布兜杆旋转头下端套管与两个三相步进电机的电机轴相连接，两个布兜杆旋转头下端套管分别固定焊接在传送过渡盘两侧，布兜为圆锥面，布兜圆锥面沿着圆锥面半径有一个开口，与三相步进电机的电机轴相连接的两个布兜杆的杆体沿着布兜圆锥面开口且相连接，与焊接在传送过渡盘两侧的布兜旋转头相连接的两个布兜杆的杆体分别连接在布兜圆锥面上，这两个布兜杆之间的布兜圆弧长度与这两个布兜杆分别与布兜开口的布兜圆弧长度相等，四个布兜杆的杆体分别架在布兜杆支撑的框架上。

上述自走式苹果自动采摘机，所述苹果收集部分还有吹果装置，吹果装置包括空气压缩机、高压气体管道、喷头管道、喷头固定架和高压气体喷头，空气压缩机固定在电瓶后方的车身上，高压气体管道固定在车身边缘，高压气体管道的一端连接空气压缩机气体出口，另一端连接喷头管道，喷头管道穿过传送过渡盘的中间孔，并与传送过渡盘焊接在一起，喷头固定架通过螺栓固定在喷头管道的上部，四个高压气体喷头固定在喷头固定架上，高压气体喷头与喷头管道相连接。

上述自走式苹果自动采摘机，所述行走部分由车身、车轮、车轮轴、动力电机、减速器、前轮转向套、前轮转向步进电机、步进电机固定架、前轮短轴组成，两个后车轮通过车轮轴安装在车身后部，两个前车轮分别通过前轮短轴与前轮转向套的上部轴套相连接，前轮转向套的下部与前轮转向步进电机的电机轴相连接，前轮转向步进电机通过步进电机固定架由螺栓固定在车身前部两侧，动力电机、减速器和电瓶固定在车身后部，动力电机与减速器相连接，减速器与车轮轴相连接，电瓶与动力电机相连接。

上述自走式苹果自动采摘机，所述苹果传送部分由输送带支架、传输滚子、输送带、输送电机组成，输送带支架焊接固定在车身上，多个传输滚子顺序安装在输送带支架上，输送带铺设在传输滚子上，输送电机与输送带支架端部的传输滚子相连接，输送带的一端与传送过渡盘的出口相对，输送带的另一端伸出车身与收集苹果的车辆相对。

本发明的有益效果是：

本发明的行走部分可以带动整个自动采摘机在果园进行行走采摘工作；摇树夹在摇动驱动装置的驱动下对苹果树进行摇动，使成熟的苹果落下；可张开合拢的苹果收集布兜可以收集落下的苹果，喷出气体可以防止苹果磕碰；输送带可以将苹果输送到苹果收集车辆中。

本发明是苹果采摘工作中的首创，本发明改变了传统的人工采摘工序，也取消了其他采摘苹果机械需要配置的大量人力，实现了采摘苹果过程的全自动化。本发明设计合理、结构简单、操作简便、工作稳定、效果良好，一个人操作便可完成整个采摘过程，有效地提高了生产效率，降低了人工成本，减少采摘苹果的时间，且制作容易，可以广泛推广使用，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的右视图；

图4是图1的仰视图；

图5是行走部分的前车轮结构示意图；

图6是行走部分的后车轮结构示意图；

图7是摇树部分的结构示意图；

图8是图7的仰视图；

图9是苹果收集部分的结构示意图；

图10是苹果收集部分的布兜图；

图11是苹果收集部分的高压气体喷头示意图；

图12是苹果传送部分的结构示意图。

图中标记如下：摇树夹1、布兜2、布兜杆3、输送带支架4、传输滚子5、输送带6、车轮7、电瓶8、车身9、振动恢复弹簧10、滑动轴连接套管11、卧式振动电机12、前轮转向套13、前轮转向步进电机14、高压气体管道15、高压气体喷头16、三相步进电机17、步进电机座18、布兜杆旋转头19、空气压缩机20、动力电机21、减速器22、传送过渡盘23、车轮轴24、布兜杆支撑25、伸缩电机26、夹杆滑动轴27、振动轴28、步进电机固定架29、夹杆滑套30、振动轴固定座31、前轮短轴32、喷头管道33、喷头固定架34、中间孔35、过渡盘弧形挡板36。

具体实施方式

本发明由行走部分、摇树部分、苹果收集部分、苹果传送部分组成。行走部分可以带动整个自动采摘机在果园进行行走采摘工作；摇树部分对苹果树进行摇动，使成熟的苹果落下；苹果收集部分可以收集落下的苹果，并喷出气体可以防止苹果下落时磕碰；苹果传送部分的输送带可以将苹果输送到苹果收集车辆中。

本发明的行走部分由车身9、车轮7、车轮轴24、动力电机21、减速器22、前轮转向套13、前轮转向步进电机14、步进电机固定架29、前轮短轴32组成。

图中显示，两个前车轮分别通过前轮短轴32与前轮转向套13的上部轴套相连接，前轮转向套13的下部与前轮转向步进电机14的电机轴相连接，前轮转向步进电机14通过步进电机固定架29由螺栓固定在车身9前部两侧。行走时，前轮转向步进电机14进行转动，带动前轮转向套13转动，前轮转向套13通过前轮短轴32带动前轮进行转向，实现车辆转向。

图中显示，两个后车轮通过车轮轴24安装在车身9后部，动力电机21、减速器22和电瓶8固定在车身9后部。电瓶8与动力电机21相连接，动力电机21与减速器22相连接，减速器22与车轮轴24相连接。行走时，电瓶8通过动力电机21、减速器22驱动车轮轴24转动，带动后车轮转动行走。

本发明的摇树部分由摇树夹1、卧式振动电机12、伸缩电机26、两根夹杆滑动轴27、两个滑动轴连接套管11、四个夹杆滑套30、两根振动轴28、四个振动轴固定座31、四个振动恢复弹簧10组成。

图中显示，摇树夹1为两根平行的夹杆，两根夹杆滑动轴27水平平行，两根夹杆滑动轴27的轴向与夹杆的长度方向垂直，每根夹杆后部的上表面前后焊接两个夹杆滑套30，每根夹杆的两个夹杆滑套30分别与两根平行的夹杆滑动轴27套装滑动配合。摇树夹1的两根夹杆可以沿着夹杆滑动轴27左右滑动，对树木进行夹紧或防松。两根夹杆的内侧安装有压力传感器，压力传感器可以将压力值传送到控制装置，以使摇树夹1以合适的压力夹紧树干。

图中显示，两根夹杆滑动轴27的两端分别与一个滑动轴连接套管11焊接连接，两个滑动轴连接套管11分别套装在两根振动轴28中部，两根振动轴28的两端分别焊接有振动轴固定座31，振动轴固定座31通过螺栓连接在车身9的下面，四个振动恢复弹簧10分别套装在振动轴固定座31和滑动轴连接套管11之间的振动轴28上。滑动轴连接套管11可以在振动轴28上前后滑动，带动夹杆滑动轴27和摇树夹前后振动，振动恢复弹簧10起复位作用。

图中显示，卧式振动电机12通过螺栓固定在摇树夹1的一侧夹杆下方，伸缩电机26位于摇树夹1的两个夹杆之间，伸缩电机26的两端分别与摇树夹的两个夹杆相连接。伸缩电机26可以使摇树夹1的两个夹杆向中间移动，以夹紧树木，或向两侧移动，松开树木。卧式振动电机12可使摇树夹1前后振动，晃动树木，使苹果落下。

本发明的一个实施例的卧式振动电机12的型号为ZDS-10-4型，伸缩电机26的型号为SMC:MB1B32-300，均可以由市场上购置。

本发明的苹果收集部分包括布兜2、布兜杆3、布兜杆支撑25、传送过渡盘23、三相步进电机17、步进电机座18、布兜杆旋转头19，其中三相步进电机17、步进电机座18、布兜杆旋转头19组成布兜打开装置。

图中显示，布兜2为圆锥面，布兜2圆锥面沿着圆锥面半径有一个开口，在不进行工作时，布兜2从开口处向两侧合起。布兜杆3为四根长杆，用于托起布兜2和合起布兜2。布兜杆支撑25为U型的支撑框架，布兜杆支撑25安装在车身9前部上方，用于支撑布兜杆3。

图中显示，两个布兜杆3的后端分别与两个布兜杆旋转头19相连接，这两个布兜杆旋转头19下端套管与两个三相步进电机17的电机轴相连接，两个三相步进电机17分别固定在步进电机座18中，两个步进电机座18分别固定焊接在传送过渡盘23的前端两侧。这两个布兜杆3的杆体沿着布兜2圆锥面开口且相连接。两个三相步进电机17转动时带动两个布兜旋转头19转动，布兜旋转头19带动两个布兜杆3绕布兜旋转头19转动，两个布兜杆3带着布兜2开口合拢，使布兜2圆锥面封闭，对落下的苹果进行收集。

图中显示，另外两个布兜杆3的后端分别与两个布兜杆旋转头19相连接，这两个布兜杆旋转头19下端套管分别固定焊接在传送过渡盘23两侧，这两个布兜杆3的杆体分别连接在布兜2的圆锥面上，这两个布兜杆3之间的布兜2圆弧长度与这两个布兜杆3分别与布兜2开口的布兜2圆弧长度相等。四个布兜杆3的杆体分别架在布兜杆支撑25的框架上。

图中显示，传送过渡盘23的前端架设在布兜杆支撑25上，传送过渡盘23的盘面向后方倾斜，盘面上为泡沫层，传送过渡盘23的出口与苹果传送部分相对，传送过渡盘23的边缘垂直安装过渡盘弧形挡板36，用于防止苹果掉出。

图中显示，苹果收集部分还有吹果装置，吹果装置包括空气压缩机20、高压气体管道15、喷头管道33、喷头固定架34和高压气体喷头16。空气压缩机20固定在电瓶8后方的车身9上，高压气体管道15固定在车身9边缘，高压气体管道15的一端连接空气压缩机20气体出口，另一端连接喷头管道33，喷头管道33穿过传送过渡盘23的中间孔35，并与传送过渡盘23焊接在一起。喷头固定架34通过螺栓固定在喷头管道33的上部，四个高压气体喷头16固定在喷头固定架34上，高压气体喷头16与喷头管道33相连接。在苹果落下时，高压气体喷头16向上喷射高压气体，减缓苹果落下的速度，避免苹果磕碰损伤。

本发明的苹果传送部分由输送带支架4、传输滚子5、输送带6、输送电机组成。

图中显示，输送带支架4焊接固定在车身9上，多个传输滚子5顺序安装在输送带支架5上，输送带6铺设在传输滚子5上，输送电机与输送带支架4端部的传输滚子5相连接。

本发明的工作过程如下：

摇树：

开始时，摇树夹1处于张开状态，启动动力电机21后，动力电机21带动减速器22工作，经减速后将动力传动至车轮轴24，从而使自动摘果机移动到苹果树前，调整方向，直至摇树夹1处于合适位置，苹果树在摇树夹1里面，自动摘苹果机停止前进，伸缩电机26收缩，摇树夹1的左右两个夹杆向中间移动，两个夹杆上的压力传感器达到一定压力值后，摇树夹1停止夹紧并保持。之后，置于摇树夹1夹杆下端的卧式振动电机12开始工作，在振动恢复弹簧10作用下，带动处于夹杆滑动轴27上的摇树夹1做前后摇晃动作，摇晃完毕后，布兜杆3在三相步进电机17作用下回到初始位置，伸缩电机26伸长，带动摇树夹1回到初始位置，摇树动作完成一个循环。

苹果收集：

开始时，固定布兜2的四个布兜杆3合拢搭在布兜杆支撑25上，自动摘苹果机的摇树夹1以合适的力度夹紧苹果树后，前面的两个布兜杆3分别在两个三相步进电机17带动下，以一定的水平夹角向前张开并交叉合拢，后面的两个布兜杆3处于原位，使布兜2处于完全包围苹果树的状态。空气压缩机20产生的气体经过高压气体管道15由处于布兜2中央的四个高压气体喷头16喷射而出，减缓苹果下落速度，以达到减少苹果磕坏数量的效果，摇晃完毕后，前面的两个布兜杆3在三相步进电机17带动下恢复到四个布兜杆3合拢的状态。

苹果传送：

摇晃下来的苹果经布兜2滚落到具有一定斜度的表层为泡沫层的传送过渡盘23上，传送过渡盘23的尾端承接输送带6首端，苹果在重力作用下经传送过渡盘23滚落到输送带6首端，输送带6将苹果传送到装运苹果的车上。

Claims (6)

1.一种自走式苹果自动采摘机，其特征在于：它由行走部分、摇树部分、苹果收集部分、苹果传送部分组成，行走部分包括车身（9）、车轮（7）和驱动机构，四个车轮（7）安装在车身（9）下部，驱动装置安装在车身（9）上，驱动装置与车轮（7）相连接，摇树部分包括摇树夹（1）和摇动驱动装置，摇树夹（1）和摇动驱动装置安装在车身（9）的前部，摇树夹（1）前端伸出车身（9）的前端与树木相对，苹果收集部分包括可张开合拢的布兜（2）和布兜打开装置，布兜（2）位于摇树部分的上方，布兜打开装置与布兜（2）相连接，苹果传送部分安装在车身（9）的后部，苹果传送部分的前端与苹果收集部分相对，苹果传送部分的后端伸出车身（9）的后端与收集苹果的车辆相对。

2.根据权利要求1所述的自走式苹果自动采摘机，其特征在于：所述摇树部分的摇树夹（1）为两根平行的夹杆，摇动驱动装置由卧式振动电机（12）、伸缩电机（26）、两根夹杆滑动轴（27）、两个滑动轴连接套管（11）、四个夹杆滑套（30）、两根振动轴（28）、四个振动轴固定座（31）、四个振动恢复弹簧（10）组成，两根夹杆滑动轴（27）水平平行，两根夹杆滑动轴（27）的轴向与夹杆的长度方向垂直，每根夹杆后部的上表面前后焊接两个夹杆滑套（30），每根夹杆的两个夹杆滑套（30）分别与两根平行的夹杆滑动轴（27）套装滑动配合，两根夹杆滑动轴（27）的两端分别与一个滑动轴连接套管（11）焊接连接，两个滑动轴连接套管（11）分别套装在两根振动轴（28）中部，两根振动轴（28）的两端分别焊接有振动轴固定座（31），振动轴固定座（31）通过螺栓连接在车身（9）的下面，四个振动恢复弹簧（10）分别套装在振动轴固定座（31）和滑动轴连接套管（11）之间的振动轴（28）上，卧式振动电机（12）通过螺栓固定在一侧夹杆下方，伸缩电机（26）位于两个夹杆之间，伸缩电机（26）的两端分别与两个夹杆相连接。

3.根据权利要求1所述的自走式苹果自动采摘机，其特征在于：所述苹果收集部分包括布兜（2）、布兜杆（3）、布兜杆支撑（25）、传送过渡盘（23）、三相步进电机（17）、步进电机座（18）、布兜杆旋转头（19），布兜杆支撑（25）为U型的支撑框架，布兜杆支撑（25）安装在车身（9）前部上方，传送过渡盘（23）的前端架设在布兜杆支撑（25）上，传送过渡盘（23）的前端两侧分别固定焊接两个步进电机座（18），两个三相步进电机（17）分别固定在步进电机座（18）中，布兜杆（3）为长杆，布兜杆（3）的后端与布兜杆旋转头（19）相连接，两个布兜杆旋转头（19）下端套管与两个三相步进电机（17）的电机轴相连接，另外两个布兜杆旋转头（19）下端套管分别固定焊接在传送过渡盘（23）两侧，布兜（2）为圆锥面，布兜（2）圆锥面沿着圆锥面半径有一个开口，与三相步进电机（17）的电机轴相连接的两个布兜杆（3）的杆体沿着布兜（2）圆锥面开口且相连接，与焊接在传送过渡盘（23）两侧的布兜旋转头（19）相连接的两个布兜杆（3）的杆体分别连接在布兜（2）圆锥面上，这两个布兜杆（3）之间的布兜圆弧长度与这两个布兜杆（3）分别与布兜开口的布兜圆弧长度相等，四个布兜杆（3）的杆体分别架在布兜杆支撑（25）的框架上。

4.根据权利要求3所述的自走式苹果自动采摘机，其特征在于：所述苹果收集部分还有吹果装置，吹果装置包括空气压缩机（20）、高压气体管道（15）、喷头管道（33）、喷头固定架（34）和高压气体喷头（16），空气压缩机（20）固定在电瓶（8）后方的车身（9）上，高压气体管道（15）固定在车身（9）边缘，高压气体管道（15）的一端连接空气压缩机（20）气体出口，另一端连接喷头管道（33），喷头管道（33）穿过传送过渡盘（23）的中间孔（35），并与传送过渡盘（23）焊接在一起，喷头固定架（34）通过螺栓固定在喷头管道（33）的上部，四个高压气体喷头（16）固定在喷头固定架（34）上，高压气体喷头（16）与喷头管道（33）相连接。

5.根据权利要求1所述的自走式苹果自动采摘机，其特征在于：所述行走部分由车身（9）、车轮（7）、车轮轴（24）、动力电机（21）、减速器（22）、前轮转向套（13）、前轮转向步进电机（14）、步进电机固定架（29）、前轮短轴（32）组成，两个后车轮通过车轮轴（24）安装在车身（9）后部，两个前车轮分别通过前轮短轴（32）与前轮转向套（13）的上部轴套相连接，前轮转向套（13）的下部与前轮转向步进电机（14）的电机轴相连接，前轮转向步进电机（14）通过步进电机固定架（29）由螺栓固定在车身（9）前部两侧，动力电机（21）、减速器（22）和电瓶（8）固定在车身（9）后部，动力电机（21）与减速器（22）相连接，减速器（22）与车轮轴（24）相连接，电瓶（8）与动力电机（21）相连接。

6.根据权利要求1所述的自走式苹果自动采摘机，其特征在于：所述苹果传送部分由输送带支架（4）、传输滚子（5）、输送带（6）、输送电机组成，输送带支架（4）焊接固定在车身（9）上，多个传输滚子（）顺序安装在输送带支架（4）上，输送带（6）铺设在传输滚子（5）上，输送电机与输送带支架（4）端部的传输滚子（5）相连接，输送带（6）的一端与传送过渡盘（23）的出口相对，输送带（6）的另一端伸出车身（9）与收集苹果的车辆相对。