CN108243720A - 凌空采果机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凌空采果机器人,包括固定支架，固定支架上设有伸缩电缸，伸缩电缸的杆头经第一连接部连接有第一转动臂，第一转动臂一端两侧设有限位轮，第一转动臂另一端连接有第一传动部，第一传动部上经第二传动部、第三传动部和第四传动部依次连接有第三转动臂、第四转动臂和第五转动臂，第五转动臂端部设有电动转臂，电动转臂端部设有垂直于电动转臂的安装臂，安装臂上设有采果圆环，采果圆环下方设有固定在电动转臂上的收集圆环，收集圆环底部设有收集网。本发明能够实现对水果的自动采摘，并具有生产和运营成本低、稳定性好的特点。

Description

凌空采果机器人
技术领域
本发明涉及一种水果采摘装置，特别是一种凌空采果机器人。
背景技术
随着社会需求的增大，水果的种植规模也越来越大，因此将水果快速、稳定的从树上采摘下来则是目前种植户所面临的重要工作。传统对水果的采摘方式是通过人工采摘，采摘效率低、安全性差，而随着科技技术的发展和自动化设备的快速更新，能够实现自动采摘的机械产品则逐渐取代了手工采摘的作业方式。目前的采摘机械大多采用摆臂式的结构实现对高空水果的采摘，导致机械为了适应水果的高度需要将摆臂的长度设置较长，这种结构不仅需要增大油缸等伸缩设备对摆臂的顶推力和推出距离，造成生产和运营成本的提高，并且摆臂在转动和采摘过程中还容易使机械的重心偏离底座，导致设备在崎岖不平的泥地上容易出现倾翻的现象，稳定性差。因此，现有的采摘机器存在生产和运营成本高、稳定性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种凌空采果机器人。它具有生产和运营成本低、稳定性好的特点。
本发明的技术方案：凌空采果机器人，包括固定支架，固定支架两端设有减速电机，减速电机两端连接有车轮，所述固定支架一侧的车轮经滚动带相互连接，滚动带表面均匀分布有若干梯形台阶，固定支架下端间隔排列有第一安装架、第二安装架和第三安装架，第一安装架和第二安装架底部中心经螺栓连接有伸缩电缸，伸缩电缸的杆头经第一连接部连接有第一转动臂，第一转动臂一端两侧设有限位轮，两侧限位轮下端均设有限位导轨，限位导轨两端分别连接第二安装架和第三安装架，第一转动臂另一端连接有第一传动部，第一转动臂中部连接有第二连接部，第二连接部下端经固定座连接第三安装架，第二连接部上经第一拉杆连接第一传动部，第一传动部上经多个连接辊组固定连接有第二转动臂，第二转动臂上端连接有第二传动部，第二传动部一端设有第二拉杆，第二拉杆下端连接第一转动臂，第二传动部上经多个连接辊组固定连接有第三转动臂，第三转动臂上端连接有第三传动部，第三传动部一端设有第三拉杆，第三拉杆下端连接第二转动臂，第三传动部上经多个连接辊组固定连接有第四转动臂，第四转动臂上端连接有第四传动部，第四传动部一端设有第四拉杆，第四拉杆下端连接第三转动臂，第四传动部上经多个连接辊组固定连接有第五转动臂，第五转动臂端部设有电动转臂，电动转臂端部设有垂直于电动转臂的安装臂，安装臂上设有采果圆环，采果圆环下方设有固定在电动转臂上的收集圆环，收集圆环底部设有收集网。
前述的的凌空采果机器人中，所述第一转动臂包括并排设置的转动板，转动板一端连接限位轮，转动板之间经多个连接辊组相互连接，所述第一连接部、第二连接部第二拉杆分别经连接辊组连接第一转动臂。
前述的的凌空采果机器人中，所述第二转动臂、第三转动臂和第四转动臂的结构相同，包括臂体，臂体上设有矩形槽，所述连接辊组均设置在矩形槽内。
前述的的凌空采果机器人中，所述第一传动部、第二传动部、第三传动部和第四传动部的结构相同，包括并排设置的传动板，传动板之间经多个连接辊组相互连接，所述第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第四转动臂和第五转动臂均设置在传动板之间。
前述的的凌空采果机器人中，所述第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆的结构相同，包括第二螺纹轴，第二螺纹轴两端经螺纹连接有三通连接件，三通连接件上设有通孔。
前述的的凌空采果机器人中，所述连接辊组包括第一螺纹轴，第一螺纹轴上设有多个固定螺母。
前述的的凌空采果机器人中，所述相邻梯形台阶之间设有10-15mm的间隔。
前述的凌空采果机器人的使用方法：减速电机旋转后经车轮和滚动带带动固定支架前进，固定支架在移动过程中伸缩电缸伸出杆头使第一转动臂朝竖直方向倾斜，并通过限位轮和限位导轨的配合使第一传动部在第一转动臂的倾斜过程中向上抬升，通过第二连接部使第一传动部在抬升过程中沿逆时针方向转动并使第二转动臂转动至竖直位置，第二转动臂转动至竖直位置后通过第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆的配合分别使第二传动部、第三传动部、第四传动部进行转动，从而使第三转动臂、第四转动臂和第五转动臂均转动至竖直状态并将电动转臂提高至高位，电动转臂到高位状态后通过旋转使采果圆环对果实进行采摘，果实采摘掉落后经收集圆环落入收集网内，完成对果实的采摘工作。
与现有技术相比，本发明通过伸缩电缸的水平顶推控制第一转动臂的倾斜角度，并通过连接部、拉杆和传动部的配合使第一转动臂在倾斜后带动各转动臂向上抬升并转动至竖直状态，从而实现对电动转臂的自动举升，各转动臂在转动过程中和采摘时可以使自身的位置保持在固定支架内，从而防止重心偏移造成机器人的倾翻，稳定性好；通过各转动臂之间折叠上升的方式可以使伸缩电缸的顶推行程得到最大化的利用，使电动转臂的举升高度可以达到伸缩电缸顶推行程的数倍以上，因此只需选用顶推行程较短的伸缩电缸便能得到所需的举升高度，降低了机器人的生产和运营成本，并且由于电动转臂在举升过程中的横向偏移幅度较小，使可以工人通过调节伸缩电缸的伸出长度控制电动转臂在任意中间位置进行采摘，稳定性高、适用性好；各转动臂在采摘完成后还可以通过收缩折叠缩小自身的占用空间，方便工人的移动和存放；通过第二转动臂、第三转动臂和第四转动臂上的矩形槽，可以在不降低受力强度的同时减小自身的重量，从而降低了伸缩电缸的顶推力和减速电机的驱动力，并方便了对机器人的搬运，进一步降低了机器人的生产和运营成本；通过滚动带和梯形台阶的结构配合，增加了对地面的接触面积和摩擦力使机器人可以适应各种地形，进一步提高了设备的稳定性；通过连接辊组的连接结构可以在不影响连接稳定性和受力强度的同时进一步降低了机器人整体的重量和机器人的生产、运营成本。
附图说明
图1是本发明在伸缩电缸收缩时的结构示意图；
图2是本发明在伸缩电缸顶出时的结构示意图；
图3是图2的A向视图；
图4是图2的B向视图；
图5是图2的C向视图；
图6是滚动带的剖面视图。
附图中的标记为：1-固定支架，2-减速电机，3-车轮，4-滚动带，5-第一安装架，6-第二安装架，7-第三安装架，8-伸缩电缸，9-第一连接部，10-第一转动臂，11-限位轮，12-限位导轨，13-第一传动部，14-第二连接部，15-固定座，16-第一拉杆，17-连接辊组，18-第二转动臂，19-第二传动部，20-第二拉杆，21-第三转动臂，22-第三传动部，23-第三拉杆，24-第四转动臂，25-第四传动部，26-第四拉杆，27-第五转动臂，28-电动转臂，29-安装臂，30-采果圆环，31-收集圆环，32-收集网，33-臂体，34-传动板，101-转动板，401-梯形台阶，161-第二螺纹轴，162-三通连接件，163-通孔，171-第一螺纹轴，172-固定螺母，331-矩形槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。凌空采果机器人，构成如图1-6所示，包括固定支架1，固定支架1两端设有减速电机2，减速电机2可选用精密行星齿轮减速电机，减速电机2两端连接有车轮3，所述固定支架1一侧的车轮3经滚动带4相互连接，滚动带4表面均匀分布有若干梯形台阶401，固定支架1下端沿水平方向间隔排列有第一安装架5、第二安装架6和第三安装架7，第一安装架5和第二安装架6底部中心经螺栓连接有伸缩电缸8，伸缩电缸8的杆头经第一连接部9连接有第一转动臂10，第一转动臂10一端两侧设有限位轮11，两侧限位轮11下端均设有限位导轨12，限位导轨12两端分别连接第二安装架6和第三安装架7，第一转动臂10另一端连接有第一传动部13，第一转动臂10中部连接有第二连接部14，第二连接部14下端经固定座15连接第三安装架7，第二连接部14上经第一拉杆16连接第一传动部13，第一传动部13上经多个连接辊组17固定连接有第二转动臂18，第二转动臂18上端连接有第二传动部19，第二传动部19一端设有第二拉杆20，第二拉杆20下端连接第一转动臂10，第二传动部19上经多个连接辊组17固定连接有第三转动臂21，第三转动臂21上端连接有第三传动部22，第三传动部22一端设有第三拉杆23，第三拉杆23下端连接第二转动臂18，第三传动部22上经多个连接辊组17固定连接有第四转动臂24，第四转动臂24上端连接有第四传动部25，第四传动部25一端设有第四拉杆26，第四拉杆26下端连接第三转动臂21，第四传动部25上经多个连接辊组17固定连接有第五转动臂27，第五转动臂27端部设有电动转臂28，电动转臂28通过电机驱动转臂旋转，电动转臂28端部设有垂直于电动转臂28的安装臂29，安装臂29上设有采果圆环30，采果圆环30下方设有固定在电动转臂28上的收集圆环31，收集圆环31底部设有收集网32。
所述第一转动臂10包括并排设置的转动板101，转动板101一端连接限位轮11，转动板101之间经多个连接辊组17相互连接，所述第一连接部9、第二连接部14和第二拉杆20分别经连接辊组17连接第一转动臂10。
所述第二转动臂18、第三转动臂21和第四转动臂24的结构相同，包括臂体33，臂体33上设有矩形槽331，所述连接辊组17均设置在矩形槽331内。
所述第一传动部13、第二传动部19、第三传动部22和第四传动部25的结构相同，包括并排设置的传动板34，传动板34之间经多个连接辊组17相互连接，所述第一转动臂10、第二转动臂18、第三转动臂21、第四转动臂24和第五转动臂27均设置在传动板34之间。
所述第一拉杆16、第二拉杆20、第三拉杆23和第四拉杆26的结构相同，包括第二螺纹轴161，第二螺纹轴161两端经螺纹连接有三通连接件162，三通连接件162上设有通孔163。
所述连接辊组17包括第一螺纹轴171，第一螺纹轴171上设有多个固定螺母172，通过固定螺母172可以固定各转动板101、传动板34和三通连接件162的相对位置。
所述相邻梯形台阶401之间设有10-15mm的间隔。
所述凌空采果机器人的工作原理：减速电机2旋转后经车轮3和滚动带4带动固定支架1前进，车轮3在工作过程中通过滚动带4可以增加与地面的摩擦力，使机器人可以适用于不同地形；固定支架1在移动过程中伸缩电缸8伸出杆头使第一转动臂10朝竖直方向倾斜，第一转动臂10在倾斜后通过限位轮11和限位导轨12的限位作用使第一传动部13向上抬升，并通过第二连接部14使第一传动部13在抬升过程中沿逆时针方向转动从而使第二转动臂18转动至竖直位置，第二转动臂18在转动后按相同原理通过第二传动部19、第三传动部22、第四传动部25和第二拉杆20、第三拉杆23和第四拉杆26的配合，使第三转动臂21、第四转动臂24和第五转动臂27逐渐旋转为竖直状态并将电动转臂28举升至高位，电动转臂28举升到位后通过电机驱动旋转，使采果圆环30对水果进行剪切让水果掉落，驱动电机的电源线可固定在各转动臂侧壁上并延伸至固定支架1内；水果掉落后经采果圆环30和收集圆环31的限位落入收集网32内，完成对水果的采摘工作，由于各转动臂在转动过程中的重心均控制在固定支架1内，使电动转臂28可以在任意举升高度下进行采摘作业，并具有良好的稳定性。

Claims (8)

1.凌空采果机器人，其特征在于：包括固定支架(1)，固定支架(1)两端设有减速电机(2)，减速电机(2)两端连接有车轮(3)，所述固定支架(1)一侧的车轮(3)经滚动带(4)相互连接，滚动带(4)表面均匀分布有若干梯形台阶(401)，固定支架(1)下端间隔排列有第一安装架(5)、第二安装架(6)和第三安装架(7)，第一安装架(5)和第二安装架(6)底部中心经螺栓连接有伸缩电缸(8)，伸缩电缸(8)的杆头经第一连接部(9)连接有第一转动臂(10)，第一转动臂(10)一端两侧设有限位轮(11)，两侧限位轮(11)下端均设有限位导轨(12)，限位导轨(12)两端分别连接第二安装架(6)和第三安装架(7)，第一转动臂(10)另一端连接有第一传动部(13)，第一转动臂(10)中部连接有第二连接部(14)，第二连接部(14)下端经固定座(15)连接第三安装架(7)，第二连接部(14)上经第一拉杆(16)连接第一传动部(13)，第一传动部(13)上经多个连接辊组(17)固定连接有第二转动臂(18)，第二转动臂(18)上端连接有第二传动部(19)，第二传动部(19)一端设有第二拉杆(20)，第二拉杆(20)下端连接第一转动臂(10)，第二传动部(19)上经多个连接辊组(17)固定连接有第三转动臂(21)，第三转动臂(21)上端连接有第三传动部(22)，第三传动部(22)一端设有第三拉杆(23)，第三拉杆(23)下端连接第二转动臂(18)，第三传动部(22)上经多个连接辊组(17)固定连接有第四转动臂(24)，第四转动臂(24)上端连接有第四传动部(25)，第四传动部(25)一端设有第四拉杆(26)，第四拉杆(26)下端连接第三转动臂(21)，第四传动部(25)上经多个连接辊组(17)固定连接有第五转动臂(27)，第五转动臂(27)端部设有电动转臂(28)，电动转臂(28)端部设有垂直于电动转臂(28)的安装臂(29)，安装臂(29)上设有采果圆环(30)，采果圆环(30)下方设有固定在电动转臂(28)上的收集圆环(31)，收集圆环(31)底部设有收集网(32)。
2.根据权利要求1所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述第一转动臂(10)包括并排设置的转动板(101)，转动板(101)一端连接限位轮(11)，转动板(101)之间经多个连接辊组(17)相互连接，所述第一连接部(9)、第二连接部(14)和第二拉杆(20)分别经连接辊组(17)连接第一转动臂(10)。
3.根据权利要求1所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述第二转动臂(18)、第三转动臂(21)和第四转动臂(24)的结构相同，包括臂体(33)，臂体(33)上设有矩形槽(331)，所述连接辊组(17)均设置在矩形槽(331)内。
4.根据权利要求1所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述第一传动部(13)、第二传动部(19)、第三传动部(22)和第四传动部(25)的结构相同，包括并排设置的传动板(34)，传动板(34)之间经多个连接辊组(17)相互连接，所述第一转动臂(10)、第二转动臂(18)、第三转动臂(21)、第四转动臂(24)和第五转动臂(27)均设置在传动板(34)之间。
5.根据权利要求1或2所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述第一拉杆(16)、第二拉杆(20)、第三拉杆(23)和第四拉杆(26)的结构相同，包括第二螺纹轴(161)，第二螺纹轴(161)两端经螺纹连接有三通连接件(162)，三通连接件(162)上设有通孔(163)。
6.根据权利要求1、2或4所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述连接辊组(17)包括第一螺纹轴(171)，第一螺纹轴(171)上设有多个固定螺母(172)。
7.根据权利要求1所述的凌空采果机器人，其特征在于：所述相邻梯形台阶(401)之间设有10-15mm的间隔。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的凌空采果机器人的使用方法，其特征在于：减速电机旋转后经车轮和滚动带带动固定支架前进，固定支架在移动过程中伸缩电缸伸出杆头使第一转动臂朝竖直方向倾斜，并通过限位轮和限位导轨的配合使第一传动部在第一转动臂的倾斜过程中向上抬升，通过第二连接部使第一传动部在抬升过程中沿逆时针方向转动并使第二转动臂转动至竖直位置，第二转动臂转动至竖直位置后通过第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆的配合分别使第二传动部、第三传动部、第四传动部进行转动，从而使第三转动臂、第四转动臂和第五转动臂均转动至竖直状态并将电动转臂提高至高位，电动转臂到高位状态后通过旋转使采果圆环对果实进行采摘，果实采摘掉落后经收集圆环落入收集网内，完成对果实的采摘工作。
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