CN107750627B

CN107750627B - 一种无线遥控水果采摘机械手

Info

Publication number: CN107750627B
Application number: CN201710985678.3A
Authority: CN
Inventors: 杨芳; 张立群; 俞国燕; 曾嘉煜; 庄集超; 韩卫国; 邱宏屿
Original assignee: Guangdong Ocean University
Current assignee: Guangdong Ocean University
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN107750627A

Abstract

本发明涉及农业机械的技术领域，更具体地，涉及一种无线遥控水果采摘机械手，包括采摘装置、传动装置、伸缩装置以及可控制采摘装置开合的控制系统，所述控制系统包括通信连接的红外接收装置与无线遥控器，所述红外接收装置接收无线遥控器发送的信号，向所述传动装置发送顺时针转动或逆时针转动的信号。本发明通过无线遥控控制和伸缩装置的设置，可远距离控制采摘机械手工作，在地面即可操作，避免了登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度，降低了水果损伤率，且能够增加农家乐采摘服务的趣味性以吸引更多的游客前来游玩，提高果农的经济效益；另外，仅需一人即可操作完成采摘过程，无需辅助人员，节省了人力成本，提高了采摘效率。

Description

一种无线遥控水果采摘机械手

技术领域

本发明涉及农业机械的技术领域，更具体地，涉及一种无线遥控水果采摘机械手。

背景技术

随着社会人口的老龄化和农业劳动力的逐步减少，一些繁重、单调的农业生产越来越需要机械来代替部分劳动力。水果是我国除粮食、蔬菜外的第三大种植作物，已经成为许多地区农村经济发展的一大支柱产业。但是，我国果园生产的机械化水平还处于起步阶段，水果采收机械化程度低。

目前我国的水果采摘绝大部分以人工采摘为主，采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采容易造成果实的损伤,一些水果长在较高的枝条上或用手难采摘到的地方，果农用竹竿捅，就会掉落到地上，非碎即烂，不但容易导致水果的损坏，还会造成经济上没必要的损失；并且现有我国农家乐采摘水果的服务项目内容单一，无法吸引游客，采摘高果困难，设备形式简单。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实用性强、可改变手柄长度以采摘不同高度水果的无线遥控水果采摘机械手。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种无线遥控水果采摘机械手，包括采摘装置、传动装置、伸缩装置、可控制采摘装置开合的控制系统以及外壳，所述采摘装置与所述传动装置活动连接；所述传动装置与所述控制系统通信连接，安装于外壳内；所述采摘装置设于外壳的一端，所述伸缩装置设于外壳的另一端；所述控制系统包括通信连接的红外接收装置与无线遥控器，所述红外接收装置接收无线遥控器发送的信号，向所述传动装置发送顺时针转动或逆时针转动的信号。

本发明的无线遥控水果采摘机械手，通过无线遥控器向红外接收装置发送信号，红外接收装置驱动传动装置顺时针或逆时针旋转，带动采摘装置张开或闭合，仅一人即可完成水果的采摘，无需辅助人员，节省了人力成本；还可通过拉伸或收紧伸缩装置调整伸缩装置的长度以方便果农采摘不同高度的水果，从而省却登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度；且采摘装置在水果采摘时将水果夹在采摘装置内，可避免水果采摘过程中的损伤。

进一步地，所述采摘装置包括第一底座、第二底座以及若干均布于所述第一底座外周上的机械爪；所述第一底座与所述第二底座之间连接有与传动装置连接的螺纹杆，所述机械爪与所述第一底座铰接，所述第二底座与所述机械爪之间铰接连接有连接件。第二底座随螺纹杆的旋进或旋出做轴向运动，而第一底座固定在外壳上；通过旋进或旋出螺纹杆可改变第一底座与第二底座之间的距离，机械爪在连接件的作用下即可张开或缩紧；在机械爪张开时，将张开的机械爪对准要采摘的水果，并移动到包围住水果；当机械爪碰到水果时，机械爪缩紧形成狭小空间夹住水果；保持以缩紧的状态将夹住的水果采摘下来。

优选地，所述第一底座上设有若干环绕成圆形的第一连接座，若干所述连接座之间固装有第一圆盘，所述机械爪的一端与所述第一连接座铰接；所述第二底座上设有若干环绕成圆形的第二连接座，若干所述第二连接座之间固装有第二圆盘，所述连接件的一端与所述第二连接座铰接。机械爪呈正多边形分布，使得水果受力均匀，能够避免采摘过程中造成的破损。

优选地，所述机械爪的一端设有勾头，若干所述勾头间环绕形成与水果配合的空腔。向空腔内部弯曲的勾头的设置使得水果的夹持更为牢固，有效避免施加外力采摘水果时导致水果滑离机械爪。

进一步地，所述传动装置包括直流电机、主动齿轮以及从动齿轮，所述主动齿轮连接于所述直流电机的输出轴，所述主动齿轮与所述从动齿轮配合，螺纹杆固装于所述从动齿轮的中心轴线处。直流电机工作时带动主动齿轮顺时针或逆时针旋转，主动齿轮将动力传输至从动齿轮，从动齿轮带动螺纹杆旋进或旋出，从而增大或减小第一圆盘与第二圆盘之间的距离，机械爪在连接件的作用下缩紧或张开，以实现机械爪运动的自动化，从而实现远距离处水果的采摘。

优选地，所述主动齿轮与所述从动齿轮间连接有双层齿轮，所述双层齿轮包括第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮与所述主动齿轮啮合，所述第二齿轮与所述从动齿轮啮合。双层齿轮的设置使得动力传输更为稳定，保证机械爪张开或收紧动作的平稳进行，防止机械爪对水果表面造成损伤；另外，双层齿轮的设置使得传动装置的结构紧凑，占用体积小。

优选地，所述从动齿轮与所述螺纹杆的连接处设有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承与所述第二轴承分别设于所述从动齿轮的两端。第一轴承与第二轴承的设置用于确定螺杆轴与其他零部件的相对运动位置，起支承或导向作用，主动齿轮、从动齿轮、双层齿轮均智能转动，不能轴向移动，从而保证从动齿轮转动带动螺纹杆轴向移动。

优选地，所述传动装置还包括前支座、后支座以及电机支座，所述前支座上设有与第一轴承相配合的轴承孔，所述后支座上设有与第二轴承相配合的轴承孔，所述电机固装于所述电机支座上；所述前支座与所述后支座外表面上紧贴设有外支座，所述外支座与所述外壳固定连接。这样设置是为了将传动装置固定于外壳内，防止齿轮传动过程中误伤采摘人员；且结构紧凑，外表美观，具有较好的经济性和安全性。

进一步地，所述伸缩装置包括底座、第一伸缩杆以及第二伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与所述底座活动连接，另一端与所述第二伸缩杆活动连接；所述底座与外壳的一端固定连接。第一伸缩杆与第二伸缩杆的长度可以调节，采用无线遥控水果采摘机械手采摘不同高度的水果，仅仅在地面即可操作，避免了登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度。

优选地，所述底座上设有向外壳外延伸的凸台，所述凸台与所述第一伸缩杆活动连接，所述凸台的中心轴线与外壳的中心轴线重合。可拆卸连接的设置使得伸缩装置便于安装、拆卸与更换，便于采摘机械手的收纳与携带。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）调整伸缩装置的长度以采摘不同高度的水果，在地面即可操作，避免了登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度。

（2）使用无线遥控控制，可远距离控制采摘机械手工作，可增加农家乐采摘服务的趣味性以吸引更多的游客前来游玩，提高果农的经济效益。

（3）采摘装置设置有多个机械爪均匀分布，将水果的受力平均分布在多个机械爪上，避免了水果在采摘过程中受到损伤，提高果农的经济效益。

（4）仅一人即可操作完成采摘过程，无需辅助人员，节省了人力成本，提高了采摘效率。

附图说明

图1为本发明的无线遥控水果采摘机械手的结构示意图。

图2为无线遥控水果采摘机械手的立体图。

图3为无线遥控水果采摘机械手的采摘装置的结构示意图。

图4为无线遥控水果采摘机械手图1中局部A的放大图。

图5为无线遥控水果采摘机械手的传动装置的结构示意图。

图6为无线遥控水果采摘机械手的控制系统的结构示意图。

图7为无线遥控水果采摘机械手的无线遥控器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机械手或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图7所示为本发明的无线遥控水果采摘机械手的第一实施例，包括采摘装置1、传动装置2、伸缩装置3、可控制采摘装置开合的控制系统4以及外壳，采摘装置1与传动装置2活动连接；传动装置2与控制系统4通信连接，安装于外壳5内；采摘装置1设于外壳5的一端，伸缩装置3设于外壳5的另一端；如图6至图7所示，控制系统4包括通信连接的红外接收装置41与无线遥控器42，红外接收装置41接收无线遥控器42发送的信号，向传动装置2发送顺时针转动或逆时针转动的信号。

本实施例在工作时，通过无线遥控器42向红外接收装置41发送信号，红外接收装置41驱动传动装置2顺时针或逆时针旋转，带动采摘装置1张开或闭合，仅一人即可完成水果的采摘，无需辅助人员，节省了人力成本；还可通过拉伸或收紧伸缩装置调整伸缩装置3的长度以方便果农采摘不同高度的水果，从而省却登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度；且采摘装置1在水果采摘时将水果夹在采摘装置1内，可避免水果采摘过程中的损伤。

在本实施例中，如图3所示，采摘装置1包括第一底座11、第二底座12以及若干均布于第一底座11外周上的机械爪13；第一底座11与第二底座12之间连接有与传动装置2连接的螺纹杆14，机械爪13与第一底座11铰接，第二底座12与机械爪13之间铰接连接有连接件15；通过旋进或旋出螺纹杆14可改变第一底座11与第二底座12之间的距离，机械爪13在连接件15的作用下即可张开或缩紧。

其中，如图1所示，第一底座11上设有若干环绕成圆形的第一连接座，若干连接座之间固装有第一圆盘16，机械爪13的一端通过销轴与第一连接座铰接；第二底座12上设有若干环绕成圆形的第二连接座，若干连接座之间固装有第二圆盘17，连接件15的一端通过销轴与第二连接座铰接；机械爪13的一端设有勾头18，若干勾头18间环绕形成与水果配合的空腔；机械爪13呈正多边形分布，使得水果受力均匀，能够避免采摘过程中造成的破损。

在本实施例中，如图4至图5所示，传动装置2包括直流电机21、主动齿轮22以及从动齿轮23，主动齿轮22连接于直流电机21的输出轴，主动齿轮22与从动齿轮23配合，螺纹杆14固装于从动齿轮23的中心轴线处；主动齿轮22与从动齿轮23间连接有双层齿轮24，双层齿轮包括第一齿轮和第二齿轮；第一齿轮与主动齿轮22啮合，第二齿轮与从动齿轮23啮合。双层齿轮24的设置使得动力传输更为稳定，保证机械爪14张开或收紧动作的平稳进行，防止机械爪13对水果表面造成损伤；另外，双层齿轮24的设置使得传动装置2的结构紧凑，占用体积小。

其中，如图4至图5所示，从动齿轮23与螺纹杆14的连接处设有第一轴承25和第二轴承26，第一轴承25与第二轴承26分别设于从动齿轮23的两端；传动装置2还包括前支座27、后支座28以及电机支座29，前支座27上设有与第一轴承25相配合的轴承孔，后支座28上设有与第二轴承26相配合的轴承孔，直流电机21固装于电机支座29上；前支座27与后支座28外表面上紧贴设有外支座，外支座与外壳5固定连接。本实施例的第一轴承25为圆柱滚子轴承，第二轴承26为法兰轴承，从动齿轮23上设有凸台，凸台上设有螺纹内孔，与螺纹杆14形成螺旋传动，从动齿轮23凸台和圆柱滚子轴承内径配合，圆柱滚子轴承安装在前支座27轴承孔中，法兰轴承安装在后支座28轴承孔中，螺纹杆14的一端固定有螺母19，各齿轮只能转动，不能轴向移动，从而从动齿轮23转动使螺纹杆14轴向移动。

在本实施例中，如图1至图2所示，伸缩装置3包括底座31、第一伸缩杆32以及第二伸缩杆33，底座31通过螺栓固定在外壳5的下端位置，底座31上设有凸台34，且凸台34上开有内螺纹孔，第一伸缩杆32的两端设有外螺纹，第二伸缩杆33开有内螺纹孔，第一伸缩杆32的一端和底座31凸台内螺纹孔形成螺纹配合，另一端和第二伸缩杆33内螺纹孔配合，通过旋出或旋进螺纹，可调节第一伸缩杆32与第二伸缩杆33的长度；可采摘不同高度的水果，仅仅在地面即可操作，避免了登高设施的使用，提高了安全性，减少了劳动强度。

本实施例的具体实施方式如下：

首先，通过旋进或旋出底座31与第一伸缩杆32之间配合的螺纹、第一伸缩杆32与第二伸缩杆33之间配合的螺纹，调节伸缩装置3的长度，从而适应采摘不同高度的水果；手持第二伸缩杆33，把张开的机械爪13对准即将要采摘的水果，将张开的机械爪13位置移动到包围住果实。

然后，按下无线遥控器42发送缩紧信号，红外接收装置41接收信号并驱动直流电机21电机轴逆时针转动，从而主动齿轮22逆时针转动，通过与双层齿轮24啮合，从动齿轮23逆时针转动，和螺纹杆14形成螺旋传动，使螺纹杆14沿伸缩装置3的轴向方向移动，使固定在螺纹杆14一端的第一圆盘16和第一底座11也随螺纹杆14轴向移动，通过连接件15拉紧个机械爪13缩紧，当机械爪13碰到果实，随后继续缩紧形成狭小空间夹住水果，使用无线遥控器42发送停止信号，使个机械爪13保持缩紧状态。

最后，手持第二伸缩杆33并拉动，将夹住的水果采摘下来，随后操作调节机械爪13，使机械爪13张开，取出水果，将水果放入篮子，以此完成了水果的采摘，之后上述重复步骤进行下一个水果采摘。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，包括采摘装置（1）、传动装置（2）、伸缩装置（3）、可控制采摘装置（1）开合的控制系统（4）以及外壳（5），所述采摘装置（1）与所述传动装置（2）活动连接；所述传动装置（2）与所述控制系统（4）通信连接，安装于外壳（5）内；所述采摘装置（1）设于外壳（5）的一端，所述伸缩装置（3）设于外壳（5）的另一端；所述控制系统（4）包括通信连接的红外接收装置（41）与无线遥控器（42），所述红外接收装置（41）接收无线遥控器（42）发送的信号，向所述传动装置（2）发送顺时针转动或逆时针转动的信号；

所述采摘装置（1）包括第一底座（11）、第二底座（12）以及若干均布于所述第一底座外周上的机械爪（13）；所述第一底座（11）与所述第二底座（13）之间连接有与传动装置（2）连接的螺纹杆（14），所述机械爪（13）与所述第一底座（11）铰接，所述第二底座（12）与所述机械爪（13）之间铰接连接有连接件（15）；

所述第一底座（11）上设有若干环绕成圆形的第一连接座，若干所述第一连接座之间固装有第一圆盘（16），所述机械爪（13）的一端与所述第一连接座铰接；所述第二底座（12）上设有若干环绕成圆形的第二连接座，若干所述第二连接座之间固装有第二圆盘（17），所述连接件（15）的一端与所述第二连接座铰接；

所述传动装置（2）包括直流电机（21）、主动齿轮（22）以及从动齿轮（23），所述主动齿轮（22）连接于所述直流电机（21）的输出轴，所述主动齿轮（22）与所述从动齿轮（23）配合，螺纹杆（14）固装于所述从动齿轮（23）的中心轴线处；

从动齿轮（23）上设有第一凸台，第一凸台上设有螺纹内孔，与螺纹杆（14）形成螺旋传动。

2.根据权利要求1所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述机械爪（13）的一端设有勾头（18），若干所述勾头（18）间环绕形成与水果配合的空腔。

3.根据权利要求1所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述主动齿轮（22）与所述从动齿轮（23）间连接有双层齿轮（24），所述双层齿轮（24）包括第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮与所述主动齿轮（22）啮合，所述第二齿轮与所述从动齿轮（23）啮合。

4.根据权利要求1所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述从动齿轮（23）与所述螺纹杆（14）的连接处设有第一轴承（25）和第二轴承（26），所述第一轴承（25）与所述第二轴承（26）分别设于所述从动齿轮（23）的两端。

5.根据权利要求1至4任一项所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述传动装置（2）还包括前支座（27）、后支座（28）以及电机支座（29），所述前支座（27）上设有与第一轴承（25）相配合的轴承孔，所述后支座（28）上设有与第二轴承（26）相配合的轴承孔，所述直流电机（21）固装于所述电机支座（29）上；所述前支座（27）与所述后支座（28）外表面上紧贴设有外支座（6），所述外支座（6）与所述外壳（5）固定连接。

6.根据权利要求1所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述伸缩装置（3）包括第三底座（31）、第一伸缩杆（32）以及第二伸缩杆（33），所述第一伸缩杆（32）的一端与所述第三底座（31）连接，另一端与所述第二伸缩杆（33）活动连接；所述第三底座（31）与外壳（5）的一端活动连接。

7.根据权利要求6所述的无线遥控水果采摘机械手，其特征在于，所述第三底座（31）上设有向外壳（5）外延伸的第二凸台（34），所述第二凸台（34）与所述第一伸缩杆（32）活动连接。