CN108464115B - 一种苹果自动采摘打包系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械技术领域，涉及一种苹果自动采摘打包系统，其解决了现有技术采摘打包效率低等问题。采摘打包系统包括基座、采摘单元和打包单元，采摘单元包括机械臂，机械臂的内端活动设置于基座上，机械臂的外端设置有能够夹持苹果的机械爪以及能够剪断苹果柄的切割装置；打包系统包括开设于基座内的空腔，基座的上表面开设有与空腔相连通的通道，空腔内活动设置有储物箱，储物箱的开口端对准通道的下端，基座上还设置有能够带动储物箱移动的驱动源一。本发明具有采摘打包效率高等优点。

Description

一种苹果自动采摘打包系统

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种苹果自动采摘打包系统。

背景技术

在水果生产作业中，果实采摘约占整个作业量的33-50％。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，农业劳动力逐渐向社会其它产业转移，世界各国面临着人口老龄化问题，劳动力资源不足将逐渐变为现实，水果收获机器人作为农业机械的重要分支，能够降低人劳动强度，提高劳动生产率和产品质量，保证果实适时采收，具有很大发展潜力。

我国专利CN 101273688A公开了一种柑橘采摘机器人的柔性采摘装置和方法，将力学、温觉、视觉、距离等多传感器信息融合，及时反馈信息以实现执行部件对水果的柔性采摘。柔性采摘装置由果实采摘硬件装置和软件控制系统两部分组成，果实采摘硬件装置由计算机视觉系统、工控系统、机械手臂、末端执行器组成；其利用立体视觉系统检测和识别可采摘的成熟水果；在世界坐标下，计算出果实的具体位置，将得到的果实位置信息和障碍物位置信息进行特征提取，在虚拟环境下建立三维模型得到机器人运动路径后，由工控机系统控制机械臂和手爪抵达指定位置，最后，控制末端执行器伸出吸盘吸住并牵引水果，而后用手爪固定水果，再由切割装置旋转到指定位置，切断果梗。

上述装置虽然可以实现水果的采摘，但并不能解决水果的打包问题，因此，相对的采摘打包效率较低，自动化程度有待提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种苹果自动采摘打包系统，本发明所要解决的技术问题是：如何提高苹果的采摘打包效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述采摘打包系统包括基座、采摘单元和打包单元，所述采摘单元包括机械臂，所述机械臂的内端活动设置于基座上，所述机械臂的外端设置有能够夹持苹果的机械爪以及能够剪断苹果柄的切割装置；所述打包系统包括开设于所述基座内的空腔，所述基座的上表面开设有与空腔相连通的通道，所述空腔内活动设置有储物箱，所述储物箱的开口端对准所述通道的下端，所述基座上还设置有能够带动储物箱移动的驱动源一。

其工作原理如下：本采摘打包系统在使用时，可通过机械手的运动，使其外端移动至苹果下方，然后通过机械爪夹持住苹果，接着用切割装置剪掉苹果柄，再通过机械手再夹持住的苹果运送至通道的上端口处，松开机械爪，使苹果顺着通道落入储物箱中，由于在基座上还设置有驱动源一，可通过驱动源一的作用使储物箱移动，进而使苹果能够更为均匀地落入储物箱的各个地方，从而实现苹果的自动采摘及打包，提高采摘打包效率。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述机械爪包括两个相对应的夹爪，所述夹爪的内端活动设置于机械臂的外端处，两个夹爪的外端悬空设置且相互组合形成夹口；所述切割装置包括两个相对应的切刀，所述切刀的内端活动设置于机械臂的外端处，所述切刀的外端悬空设置，所述切刀的刀刃可相互啮合。夹爪可通过相互张合或分离，实现对苹果的夹持和松开；切刀可通过相啮合，将苹果柄切断。机械臂的运动、夹爪如何夹持，以及切割装置的具体结构，均可参考背景技术中提及的专利，该部分的具体结构均为现有技术，本发明创新点在于如何解决打包单元的问题，从而提高整体的采摘打包效率。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述基座的下端设置有可行走的履带，所述基座的上端设置有控制舱。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述驱动源一包括设置于所述空腔底部的传送带，所述传送带的前端位于所述通道的正下方，所述空腔的底部还具有用于放置储物箱的平台，所述平台靠近传送带的前端处，且平台上表面的高度小于所述传送带上表面的高度；所述基座的后表面开设有供储物箱通过的开口，所述开口与传送带的后端相对应。操作人员可将储物箱通过开口放置于传送带的后端处，传送带通过转动，将储物箱移动至前端处，当储物箱最前端的位置装满苹果后，再移动一定距离，使苹果通过通道落下储物箱其它位置，直至储物箱装满苹果，传送带将苹果移动至平台上，后一个储物箱通过传送带移动至通道下方进行下一轮的打包。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述传送带包括两个转动设置于所述基座上的带轮，两个带轮之间通过皮带相连接，其中一个带轮还连接有电机，所述电机连接有控制器。通过控制器控制电机的转动，进而实现传送带的移动，带动储物箱精确移动。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述传送带沿自身长度方向开设有凹槽，所述储物箱的下端嵌接于该凹槽内。设计有凹槽后，可避免苹果打包时储物箱发生蹿动。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述储物箱沿自身高度方向间隔设置有若干个隔板，相邻两个隔板之间组合围成与所述通道相对应的储物槽，所述储物槽的两个侧面沿自身高度方向间隔开设有若干个卡槽一和卡槽二，所述卡槽一内活动连接有挡板，所述空腔中设置有能够将挡板与卡槽二相卡接的驱动源二，所述挡板与隔板相配合形成若干个只能放置一个苹果的网格。苹果从通道落入储物槽后，驱动源二带动苹果上方的挡板移动，使其与卡槽一和卡槽二相卡接；然后第二个苹果落入，掉落于挡板上，驱动源接着使该苹果上方的挡板伸出与卡槽二相卡接，周而复始，完成第一个储物槽内的苹果打包，然后传送带带储物箱移动一定距离，使得第二个储物槽位于通孔正下方，进行打包。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述驱动源二包括垂直固定于所述空腔底部的直线电动缸，所述直线电动缸的输出端沿水平方向连接有电磁铁，所述电磁铁的输出端设置有能够与所述挡板相贴靠的推板，所述直线电动缸与电磁铁均与所述控制器相连接。直线电动缸通过移动，使电磁铁与不同的挡板相对齐，然后通过电磁铁的作用，将相应的挡板卡接于卡槽二内，形成用于放置苹果的网格。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述平台的一端设置有与所述电磁铁相平行的气缸，所述气缸的端部设置有能够与所述储物箱的一侧相贴靠的移动板，所述平台的另一端设置有能够与所述储物箱的另一侧相贴靠的固定板。储物箱打包完毕后，移动至平台上，气缸伸长将该储物箱移动至固定板处，以便下一个储物箱打包完毕后运动过来。

在上述的一种苹果自动采摘打包系统中，所述储物箱的一侧开设有安装槽，所述储物箱的另一侧设置有能够与安装槽相卡接的凸台。可通过一个储物箱的凸台与另一个储物箱的安装槽相卡接，将若干个储物箱组合在一起，方便存放与携带。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本采摘打包系统在使用时，可通过机械手的运动，使其外端移动至苹果下方，然后通过机械爪夹持住苹果，接着用切割装置剪掉苹果柄，再通过机械手再夹持住的苹果运送至通道的上端口处，松开机械爪，使苹果顺着通道落入储物箱中，由于在基座上还设置有驱动源一，可通过驱动源一的作用使储物箱移动，进而使苹果能够更为均匀地落入储物箱的各个地方，从而实现苹果的自动采摘及打包，提高采摘打包效率。

附图说明

图1是本苹果自动采摘打包系统的结构示意图。

图2是机械手的结构示意图。

图3是打包单元的轴测图。

图4是打包单元的俯视图。

图5是基座的结构示意图。

图中，1、基座；2、机械臂；3、机械爪；4、切割装置；5、空腔；6、通道；7、储物箱；8、驱动源一；9、夹爪；10、切刀；11、履带；12、控制舱；13、传送带；14、带轮；15、电机；16、凹槽；17、隔板；18、储物槽；19、卡槽一；20、卡槽二；21、挡板；22、直线电动缸；23、电磁铁；24、推板；25、气缸；26、移动板；27、固定板。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本采摘打包系统包括基座1、采摘单元和打包单元，采摘单元包括机械臂2，机械臂2的内端活动设置于基座1上，机械臂2的外端设置有能够夹持苹果的机械爪3以及能够剪断苹果柄的切割装置4。具体来讲，如图2所示，机械爪3包括两个相对应的夹爪9，夹爪9的内端活动设置于机械臂2的外端处，两个夹爪9的外端悬空设置且相互组合形成夹口；切割装置4包括两个相对应的切刀10，切刀10的内端活动设置于机械臂2的外端处，切刀10的外端悬空设置，切刀10的刀刃可相互啮合。基座1的下端设置有可行走的履带11，基座1的上端设置有控制舱12。

如图1、图3、图4、图5所示，打包系统包括开设于基座1内的空腔5，基座1的上表面开设有与空腔5相连通的通道6，空腔5内活动设置有储物箱7，储物箱7的开口端对准通道6的下端，基座1上还设置有能够带动储物箱7移动的驱动源一8。本实施例中，驱动源一8包括设置于空腔5底部的传送带13，传送带13的前端位于通道6的正下方，空腔5的底部还具有用于放置储物箱7的平台，平台靠近传送带13的前端处，且平台上表面的高度小于传送带13上表面的高度；基座1的后表面开设有供储物箱7通过的开口，开口与传送带13的后端相对应。具体来讲，传送带13包括两个转动设置于基座1上的带轮14，两个带轮14之间通过皮带相连接，其中一个带轮14还连接有电机15，电机15连接有控制器。作为优选，本实施例中，传送带13沿自身长度方向开设有凹槽16，储物箱7的下端嵌接于该凹槽16内。

如图3所示，储物箱7沿自身高度方向间隔设置有若干个隔板17，相邻两个隔板17之间组合围成与通道6相对应的储物槽18，储物槽18的两个侧面沿自身高度方向间隔开设有若干个卡槽一19和卡槽二20，卡槽一19内活动连接有挡板21，空腔5中设置有能够将挡板21与卡槽二20相卡接的驱动源二，挡板21与隔板17相配合形成若干个只能放置一个苹果的网格。本实施例中，驱动源二包括垂直固定于空腔5底部的直线电动缸22，直线电动缸22的输出端沿水平方向连接有电磁铁23，电磁铁23的输出端设置有能够与挡板21相贴靠的推板24，直线电动缸22与电磁铁23均与控制器相连接。平台的一端设置有与电磁铁23相平行的气缸25，气缸25的端部设置有能够与储物箱7的一侧相贴靠的移动板26，平台的另一端设置有能够与储物箱7的另一侧相贴靠的固定板27。储物箱7的一侧开设有安装槽，储物箱7的另一侧设置有能够与安装槽相卡接的凸台。

本发明的工作原理如下：本采摘打包系统在使用时，可通过机械手的运动，使其外端移动至苹果下方，然后通过机械爪夹持住苹果，接着用切割装置剪掉苹果柄，再通过机械手再夹持住的苹果运送至通道的上端口处，松开机械爪，使苹果顺着通道落入储物箱中，由于在基座上还设置有驱动源一，可通过驱动源一的作用使储物箱移动，进而使苹果能够更为均匀地落入储物箱的各个地方，从而实现苹果的自动采摘及打包，提高采摘打包效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述采摘打包系统包括基座(1)、采摘单元和打包单元，所述采摘单元包括机械臂(2)，所述机械臂(2)的内端活动设置于基座(1)上，所述机械臂(2)的外端设置有能够夹持苹果的机械爪(3)以及能够剪断苹果柄的切割装置(4)；所述打包系统包括开设于所述基座(1)内的空腔(5)，所述基座(1)的上表面开设有与空腔(5)相连通的通道(6)，所述空腔(5)内活动设置有储物箱(7)，所述储物箱(7)的开口端对准所述通道(6)的下端，所述基座(1)上还设置有能够带动储物箱(7)移动的驱动源一(8)；所述储物箱(7)沿自身高度方向间隔设置有若干个隔板(17)，相邻两个隔板(17)之间组合围成与所述通道(6)相对应的储物槽(18)，所述储物槽(18)的两个侧面沿自身高度方向间隔开设有若干个卡槽一(19)和卡槽二(20)，所述卡槽一(19)内活动连接有挡板(21)，所述空腔(5)中设置有能够将挡板(21)与卡槽二(20)相卡接的驱动源二，所述挡板(21)与隔板(17)相配合形成若干个只能放置一个苹果的网格；所述驱动源一(8)包括设置于所述空腔(5)底部的传送带(13)，所述传送带(13)的前端位于所述通道(6)的正下方，所述空腔(5)的底部还具有用于放置储物箱(7)的平台，所述平台靠近传送带(13)的前端处，且所述平台上表面的高度小于所述传送带(13)上表面的高度；所述基座(1)的后表面开设有供储物箱(7)通过的开口，所述开口与传送带(13)的后端相对应；所述传送带(13)包括两个转动设置于所述基座(1)上的带轮(14)，两个带轮(14)之间通过皮带相连接，其中一个带轮(14)还连接有电机(15)，所述电机(15)连接有控制器；所述驱动源二包括垂直固定于所述空腔(5)底部的直线电动缸(22)，所述直线电动缸(22)的输出端沿水平方向连接有电磁铁(23)，所述电磁铁(23)的输出端设置有能够与所述挡板(21)相贴靠的推板(24)，所述直线电动缸(22)与电磁铁(23)均与所述控制器相连接；所述平台的一端设置有与所述电磁铁(23)相平行的气缸(25)，所述气缸(25)的端部设置有能够与所述储物箱(7)的一侧相贴靠的移动板(26)，所述平台的另一端设置有能够与所述储物箱(7)的另一侧相贴靠的固定板(27)。

2.根据权利要求1所述的苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述机械爪(3)包括两个相对应的夹爪(9)，所述夹爪(9)的内端活动设置于机械臂(2)的外端处，两个夹爪(9)的外端悬空设置且相互组合形成夹口；所述切割装置(4)包括两个相对应的切刀(10)，所述切刀(10)的内端活动设置于机械臂(2)的外端处，所述切刀(10)的外端悬空设置，所述切刀(10)的刀刃可相互啮合。

3.根据权利要求2所述的苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述基座(1)的下端设置有可行走的履带(11)，所述基座(1)的上端设置有控制舱(12)。

4.根据权利要求1所述的苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述传送带(13)沿自身长度方向开设有凹槽(16)，所述储物箱(7)的下端嵌接于该凹槽(16)内。

5.根据权利要求1所述的苹果自动采摘打包系统，其特征在于，所述储物箱(7)的一侧开设有安装槽，所述储物箱(7)的另一侧设置有能够与安装槽相卡接的凸台。

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