CN108370723A - 一种苹果采摘机 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明公开了一种苹果采摘机，包括采摘车体，所述采摘车体上设有升降机架，所述升降机架上设有能够伸缩的采摘机械手，所述采摘车体与所述升降机架之间设有驱动所述升降机架旋转的底盘回转装置，所述升降机架的顶端设有支撑并调整所述采摘机械手的俯仰角度的俯仰装置，所述采摘车体上设有收集箱。本发明的苹果采摘机，抓取不同距离的苹果，无需频繁对装置进行移位，适应性好；控制方便，反应迅速；摇杆连杆组件与夹持指构成三关节结构，使夹持指弯曲角度便于控制，动作更加灵活；集成程度高，结构紧凑，占用空间小；机械手伸缩灵活，快速伸缩，滑行平稳；苹果采摘机行走灵活，转向方便。
Description
技术领域
本发明涉及农业设备技术领域，更具体地说，它涉及一种苹果采摘机。
背景技术
自20世纪70年代，我国对于果园采摘机械的研发才真正开始,先后制造出了与手扶拖拉机配套的机械振动式山楂采果机、气囊式采果器和手持电动采果器，后两者实际上还是用以人工作业的辅助机械，在保护果实不受损伤方面确实做得较好，但是还是面临效率低的问题。自80年代以后，我国开始了切割型采摘器的研究和制造，正式从人工使用剪刀的果园采摘方式发展到使用机械装置采摘。其中，电机式采摘器主要是利用果柄引导突片，先将果柄引向切刀，再用微型电机带动切刀，缓慢的作往复运动，从而把果柄切断。此外，还有一种振摇式采摘器，是利用拨叉伸入果枝连接处，再用电机摆动拨叉而振落果实。省时省力是切割式采摘的优点之一，这种方法对果实的损伤也相对较小。此后旧有了更多的如液压剪枝升降平台等辅助工具，这些工具可用来提升工人的工作位置，利于采摘作业。看来相对国外人工采摘机器人的发展，我国在采摘研究领域中的人工智能机器人的研发还仍处于起步阶段。现有技术中遇到的技术问题是：第一、如何在复杂多变的环境下实现对苹果的寻觅察找：第二、如何在初步确定苹果所在空间位置的情况下，实现对苹果准确的跟踪定位：第三、如何在准确定位苹果之后，实现对苹果的剪断和收集。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供了一种可伸缩、行动方便、适应性好的苹果采摘机。
为实现上述目的，本发明提供了一种苹果采摘机，包括采摘车体，所述采摘车体上设有升降机架，所述升降机架上设有能够伸缩的采摘机械手，所述采摘车体与所述升降机架之间设有驱动所述升降机架旋转的底盘回转装置，所述升降机架的顶端设有支撑并调整所述采摘机械手的俯仰角度的俯仰装置，所述采摘车体上设有收集箱。
进一步的，所述采摘机械手包括设置于所述俯仰装置上的机械臂伸缩装置和可旋转的设于所述机械臂伸缩装置前端的抓手。
更进一步的，所述机械臂伸缩装置包括设置于所述俯仰装置上的机械臂，所述机械臂上设有能够滑动的滑座，所述滑座上设有沿其滑动方向延伸设置的伸缩臂，所述抓手可旋转的设于所述伸缩臂的前端；所述机械臂上设有驱动所述滑座滑动的滑行驱动机构；所述机械臂上设有收集支架和收集网。
更进一步的，所述抓手包括在所述伸缩臂前端设有的能够旋转的抓手支架和在所述抓手支架前端设有的能够向内夹紧、向外张开的夹持指，所述抓手支架与所述夹持指之间设有连接二者的摇杆连杆组件，所述抓手支架与所述伸缩臂之间设有旋转驱动机构。
更进一步的，所述旋转驱动机构包括在所述伸缩臂前端设有的驱动所述抓手支架旋转的第五驱动电机，所述第五驱动电机上设有穿过所述抓手支架设置的导向杆，所述导向杆上套设有与所述摇杆连杆组件的摇杆铰接的滑动件，所述抓手支架与所述滑动件之间设有驱动所述滑动件滑动的第一丝杆传动机构。
作为进一步的改进，所述的俯仰装置包括设置于所述升降机架顶端的俯仰座，所述俯仰座的一端向上凸出设有与所述采摘机械手的底端铰接的凸起，所述俯仰座的另一端设有与所述采摘机械手的底端连接的顶起装置。
更进一步的，所述顶起装置包括在所述采摘机械手的底端设有的连接座和在所述俯仰座上设有的垂直布置的第二驱动电机，所述第二驱动电机与所述连接座之间设有驱动所述采摘机械手的一端上下运动的第二丝杆传动机构。
作为更进一步的改进，所述升降机架包括与所述底盘回转装置连接的支撑框架，所述支撑框架上设有与所述俯仰装置并且能够上下滑动的升降台，所述支撑框架与所述升降台之间设有驱动所述升降台上下运动的第四丝杆传动机构。
作为更进一步的改进，所述的底盘回转装置包括与所述采摘车体连接的底座和在所述底座上方设有的与所述升降支架连接的转盘，所述转盘底面的中心处固定设有水平布置的从动齿轮，所述底座上设有垂直设置的第六驱动电机，所述第六驱动电机上设有与所述从动齿轮齿合连接的主动齿轮。
更进一步的，所述采摘车体的两侧成对设有多对均匀分布的车轮，所述采摘车体上设有驱动位于所述采摘车体一端的一对车轮的行车驱动机构；所述行车驱动机构包括两个分别驱动位于所述采摘车体一端的一对车轮的行车驱动电机，两个所述的行车驱动电机与两个车轮之间分别设有锥齿轮组。
有益效果
与现有技术相比，本发明的苹果采摘机的有益效果如下：本发明的苹果采摘机，可伸缩、旋转、抓取迅速的苹果采摘机械手，抓取不同距离的苹果，无需频繁对装置进行移位，适应性好；控制方便，反应迅速；摇杆连杆组件与夹持指构成三关节结构，使夹持指弯曲角度便于控制，动作更加灵活；集成程度高，结构紧凑，占用空间小；机械手伸缩灵活，快速伸缩，滑行平稳；苹果采摘机行走灵活，转向方便；支撑可靠，升降调节迅速。
附图说明
图1是本发明的苹果采摘机的结构主视图；
图2是本发明的苹果采摘机的结构左视图；
图3是本发明的苹果采摘机的结构俯视图；
图4是本发明中抓手的结构示意图；
图5是本发明中升降架的结构示意图；
图6是本发明中底盘回转装置的结构示意图；
图7是本发明中俯仰装置的结构示意图。
图中：1、采摘车体；101、车轮；102、行车驱动电机；103、锥齿轮组；104、支撑座；105、后轴；106、前轴；2、底盘回转装置；201、底座；202、转盘；203、从动齿轮；204、第六驱动电机；205、主动齿轮；206、滑轮；207、底盘；3、升降机架；301、支撑框架；302、升降台；303、第四驱动电机；304、第四丝杆；305、齿轮组；4、采摘机械手；401、机械臂；402、伸缩臂；403、抓手；404、滑座；405、导向杆；406、机械臂伸缩装置；407、收集支架；408、收集网；409、抓手支架；410、夹持指；411、滑动件；412、摇杆连杆组件；413、第一驱动电机；414、第一丝杆；415、第五驱动电机；416、第一连接套；417、第三驱动电机；418、第三丝杆；419、铰接座；5、俯仰装置；501、俯仰座；502、凸起；503、第二驱动电机；504、连接座；505、第二丝杆；506、第二连接套；6、收集箱。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明的具体实施方式是这样的：如图1-7所示，一种苹果采摘机，包括采摘车体1，采摘车体1上设有升降机架3，升降机架3上设有能够伸缩的采摘机械手4，采摘车体1与升降机架3之间设有驱动升降机架3旋转的底盘回转装置2，升降机架3的顶端设有支撑并调整采摘机械手4的俯仰角度的俯仰装置5，采摘车体1上设有收集箱6；本苹果采摘机可通过能够伸缩的采摘机械手4抓取不同距离的苹果，无需频繁对装置进行移位，适应性好，滑行平稳，与控制器连接，实现自动化控制，控制方便，反应迅速；通过底盘回转装置2可以使升降机架3、采摘机械手4旋转，以抓取不同方向的苹果；升降机架3调节采摘机械手4的高度，采摘不同高度的苹果，适应性好，功能强大；采摘后的苹果放置在收集箱6内储存，运输方便。
在本实施例中，采摘机械手4包括设置于俯仰装置5上的机械臂伸缩装置406和可旋转的设于机械臂伸缩装置406前端的抓手403，抓手403可以伸缩、旋转，以准确的抓住苹果。
在本实施例中，机械臂伸缩装置406包括设置于俯仰装置5上的机械臂401，机械臂401上设有能够滑动的滑座404，滑座404上设有沿其滑动方向延伸设置的伸缩臂402，抓手403可旋转的设于伸缩臂402的前端；机械臂401上设有驱动滑座404滑动的滑行驱动机构，机械臂401上的伸缩臂402通过滑行驱动机构使滑座404往复滑动，滑行平稳；机械臂401上设有收集支架407和收集网408，收集支架407和收集网408设于抓手1的下方，抓手1抓取苹果能方便、快速的将苹果放置到收集网408中储存，而网状结构具有弹性，不会碰伤苹果表面。
在本实施例中，滑行驱动机构包括在机械臂401的后端设有的第三驱动电机417，第三驱动电机417与滑座404之间设有驱动滑座404滑动的第三丝杆传动机构，第三丝杆传动机构包括在第三驱动电机417上设有的第三丝杆418和在滑座404上设有的与第三丝杆418相适配的螺孔，第三丝杆传动机构对滑座404进行驱动，使滑座404滑动平稳，往复滑动迅速，反应灵敏。
在本实施例中，抓手403包括在伸缩臂402前端设有的能够旋转的抓手支架409和在抓手支架409前端设有的能够向内夹紧、向外张开的夹持指410，抓手支架409与夹持指410之间设有连接二者的摇杆连杆组件412，摇杆连杆组件412与夹持指410构成三关节结构，使夹持指410弯曲角度便于控制，动作更加灵活；抓手支架409与伸缩臂402之间设有旋转驱动机构，抓手403可以旋转，调整夹持指410的位置，以更好的抓住苹果，而且转动平稳。
在本实施例中，旋转驱动机构包括在伸缩臂402前端设有的驱动抓手支架409旋转的第五驱动电机415，第五驱动电机415上设有穿过抓手支架409设置的导向杆405，抓手支架409绕导向杆405转动，抓手403可以旋转，调整夹持指410的位置，以更好的抓住苹果，转动平稳，导向杆405上套设有与摇杆连杆组件412的摇杆铰接的滑动件411，滑动件411滑动可以带动摇杆连杆组件412动作，从而带动夹持指410向内或向外移动，抓手支架409与滑动件411之间设有驱动滑动件411滑动的第一丝杆传动机构，第一丝杆传动机构、滑动件411均集成与抓手支架409内，集成程度高，结构紧凑，占用空间小。
在本实施例中，第一丝杆传动机构包括在抓手支架409上设有的驱动滑动件411滑动的第一驱动电机413，第一驱动电机413上设有与滑动件411连接的第一丝杆414，滑动件411上设有与第一丝杆414相适配的第一连接套416。
在本实施例中，抓手支架409的前端均匀布置有两个或多个夹持指410，与苹果的表面相适应，更好的抓紧苹果，使苹果不会轻易掉落；摇杆连杆组件412包括在抓手支架409前端面上设有的铰接座419，摇杆连杆组件412上的摇杆与滑动件411铰接。
在本实施例中，抓手支架409包括平行布置的前端板、后端板和连接二者的支撑杆，夹持指410设于前端板上，第一驱动电机设于后端板上；导向杆405穿设于前端板及后端板的中心，滑动件411包括套设于导向杆405上的前转盘、后转盘以及连接连接二者的连接杆，前转盘与摇杆连杆组件412的摇杆铰接，前端板上设有与前转盘相适应的让位孔，滑动件411设于支撑杆的内侧，使滑动件411在抓手支架409的内部活动，集成程度高，结构紧凑，占用空间小；前转盘与摇杆连杆组件412的摇杆铰接，前端板上设有与前转盘相适应的让位孔；导向杆405上设有布置于前转盘与后转盘之间的限位板，限位板在导向杆405上调节位置，根据实际情况，限制滑动件411的滑动行程，控制抓手403张开或收紧的幅度。
在本实施例中，俯仰装置5包括设置于升降机架3顶端的俯仰座501，俯仰座501的一端向上凸出设有与采摘机械手4的底端铰接的凸起502，俯仰座501的另一端设有与采摘机械手4的底端连接的顶起装置，凸起502与机械臂401的底部进行铰接，对机械臂401的一端进行支撑，顶起装置对机械臂401的另一端进行支撑，并且顶起装置可以将机械臂401的一端顶起，使整个采摘机械手4翘起来，调节采摘机械手4的俯仰角度。
在本实施例中，顶起装置包括在采摘机械手4的底端设有的连接座504和在俯仰座501上设有的垂直布置的第二驱动电机503，第二驱动电机503与连接座504之间设有驱动采摘机械手4的一端上下运动的第二丝杆传动机构，可快速调节采摘机械手4的俯仰角度，控制方便。
在本实施例中，第二丝杆传动机构包括在第二驱动电机503上设有的与连接座504连接的第二丝杆505，连接座504上设有与第二丝杆505相适配的第二连接套506，第二丝杆505旋转，使采摘机械手4的一端上升。
在本实施例中，升降机架3包括与底盘回转装置2连接的支撑框架301，支撑框架301包括上顶板和与底盘回转装置2连接的下底板并且通过数根顶柱连接，支撑框架301上设有与俯仰装置5并且能够上下滑动的升降台302，升降台302包括上顶板和下底板并且通过数根顶柱连接，升降台302的下底板设于支撑框架301的上顶板与下底板之间，升降台302的顶柱穿过框架301的上顶板设置；所述支撑框架301与升降台302之间设有驱动升降台302上下运动的第四丝杆传动机构，第四丝杆传动机构包括在支撑框架301的顶面上设有的第四驱动电机303，支撑框架301上垂直设有穿过支撑框架301及升降台302设置的第四丝杆304，升降台302上设有与第四丝杆304相适配的螺孔，第四丝杆304穿过升降台302的下底板设置，第四丝杆304与第四驱动电机303之间设有连接二者的齿轮组305，保证升降台302平稳升降，支撑可靠，升降调节迅速。
在本实施例中，底盘回转装置2包括与采摘车体1连接的底座201和在底座201上方设有的与升降支架3连接的转盘202，转盘202底面的中心处固定设有水平布置的从动齿轮203，底座201上设有垂直设置的第六驱动电机204，第六驱动电机204上设有与从动齿轮203齿合连接的主动齿轮205，第六驱动电机204为步进电机，控制灵活；转盘202的底端设有多个均匀布置的滑轮206，底座201上的支承滑轮206的底盘207，第六驱动电机204设于底盘207上；底盘207上设有与滑轮206相适应的环形滑槽，底盘207支撑转盘202平稳旋转；从动齿轮203、主动齿轮205和第六驱动电机204设于底座201与转盘202之间，结构紧凑，空间占用小。
在本实施例中，采摘车体1的两侧成对设有多对均匀分布的车轮101，采摘车体1上设有驱动位于采摘车体1一端的一对车轮101的行车驱动机构；行车驱动机构包括两个分别驱动位于采摘车体1一端的一对车轮101的行车驱动电机102，两个行车驱动电机102与两个车轮101之间分别设有锥齿轮组103；通过两个行车驱动电机102控制一端的两个车轮101同转速转动，使采摘车体1前进或后退，两个行车驱动电机102控制两个车轮101不同的转速即可控制采摘车体1转向，转向方便。
在本实施例中，两个行车驱动电机102竖向布置并且分别与采摘车体1前端的两个车轮101连接，锥齿轮组103包括与车轮101连接的竖向设置的锥齿轮和与行车驱动电机102连接的横向设置的锥齿轮，锥齿轮组103传动，传动距离短，力矩输出稳定，反应迅速；采摘车体1的底面向下垂直凸出设有支撑车轮101的支撑座104，位于采摘车体1后端的两个支撑座104上穿设有连接其后端的两个车轮101的后轴105，采摘车体1前端的两个支撑座104上分别设有将车轮101与竖向设置的锥齿轮连接的前轴106，支撑座104对前轴106或后轴105进行支撑，支撑稳定；支撑座104上设有凹槽，便于通风，降低重量。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种苹果采摘机，包括采摘车体(1)，其特征在于,所述采摘车体(1)上设有升降机架(3)，所述升降机架(3)上设有能够伸缩的采摘机械手(4)，所述采摘车体(1)与所述升降机架(3)之间设有驱动所述升降机架(3)旋转的底盘回转装置(2)，所述升降机架(3)的顶端设有支撑并调整所述采摘机械手(4)的俯仰角度的俯仰装置(5)，所述采摘车体(1)上设有收集箱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述采摘机械手(4)包括设置于所述俯仰装置(5)上的机械臂伸缩装置(406)和可旋转的设于所述机械臂伸缩装置(406)前端的抓手(403)。
3.根据权利要求2所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述机械臂伸缩装置(406)包括设置于所述俯仰装置(5)上的机械臂(401)，所述机械臂(401)上设有能够滑动的滑座(404)，所述滑座(404)上设有沿其滑动方向延伸设置的伸缩臂(402)，所述抓手(403)可旋转的设于所述伸缩臂(402)的前端；所述机械臂(401)上设有驱动所述滑座(404)滑动的滑行驱动机构；所述机械臂(401)上设有收集支架(407)和收集网(408)。
4.根据权利要求3所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述抓手(403)包括在所述伸缩臂(402)前端设有的能够旋转的抓手支架(409)和在所述抓手支架(409)前端设有的能够向内夹紧、向外张开的夹持指(410)，所述抓手支架(409)与所述夹持指(410)之间设有连接二者的摇杆连杆组件(412)，所述抓手支架(409)与所述伸缩臂(402)之间设有旋转驱动机构。
5.根据权利要求4所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述旋转驱动机构包括在所述伸缩臂(402)前端设有的驱动所述抓手支架(409)旋转的第五驱动电机(415)，所述第五驱动电机(415)上设有穿过所述抓手支架(409)设置的导向杆(405)，所述导向杆(405)上套设有与所述摇杆连杆组件(412)的摇杆铰接的滑动件(411)，所述抓手支架(409)与所述滑动件(411)之间设有驱动所述滑动件(411)滑动的第一丝杆传动机构。
6.根据权利要求1至5任意一项中所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述的俯仰装置(5)包括设置于所述升降机架(3)顶端的俯仰座(501)，所述俯仰座(501)的一端向上凸出设有与所述采摘机械手(4)的底端铰接的凸起(502)，所述俯仰座(501)的另一端设有与所述采摘机械手(4)的底端连接的顶起装置。
7.根据权利要求6所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述顶起装置包括在所述采摘机械手(4)的底端设有的连接座(504)和在所述俯仰座(501)上设有的垂直布置的第二驱动电机(503)，所述第二驱动电机(503)与所述连接座(504)之间设有驱动所述采摘机械手(4)的一端上下运动的第二丝杆传动机构。
8.根据权利要求6所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述升降机架(3)包括与所述底盘回转装置(2)连接的支撑框架(301)，所述支撑框架(301)上设有与所述俯仰装置(5)并且能够上下滑动的升降台(302)，所述支撑框架(301)与所述升降台(302)之间设有驱动所述升降台(302)上下运动的第四丝杆传动机构。
9.根据权利要求6所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述的底盘回转装置(2)包括与所述采摘车体(1)连接的底座(201)和在所述底座(201)上方设有的与所述升降支架(3)连接的转盘(202)，所述转盘(202)底面的中心处固定设有水平布置的从动齿轮(203)，所述底座(201)上设有垂直设置的第六驱动电机(204)，所述第六驱动电机(204)上设有与所述从动齿轮(203)齿合连接的主动齿轮(205)。
10.根据权利要求6所述的一种苹果采摘机，其特征在于，所述采摘车体(1)的两侧成对设有多对均匀分布的车轮(101)，所述采摘车体(1)上设有驱动位于所述采摘车体(1)一端的一对车轮(101)的行车驱动机构；所述行车驱动机构包括两个分别驱动位于所述采摘车体(1)一端的一对车轮(101)的行车驱动电机(102)，两个所述的行车驱动电机(102)与两个车轮(101)之间分别设有锥齿轮组(103)。
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