CN108522015A - 一种落地式水果采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落地式水果采摘装置，包括双自由度支撑单元和多自由度电动采摘单元，双自由度支撑单元包括伸缩杆、底座、第一径向轴承、铰链下支座、铰链上支座、上支座连接件和下支座连接件，铰链上支座与铰链下支座的上部可转动连接，铰链上支座与上支座连接件相连，上支座连接件的内部安装有直线轴承，多自由度电动采摘单元穿设于上支座连接件内部的直线轴承；铰链下支座的底部与下支座连接件相连，下支座连接件的内部安装有第一径向轴承，伸缩杆的端部穿设于第一径向轴承与下支座连接件相连，伸缩杆的另一端与底座相连。本发明所提供的一种落地式水果采摘装置能够降低劳动强度，相对于手持式采摘装置，无需果农长时间举着采摘杆。

Description

一种落地式水果采摘装置

技术领域

本发明属于水果采摘技术领域，具体涉及一种落地式水果采摘装置。

背景技术

随着水果种植业的迅速发展，水果种植面积不断扩大，为了提高果农工作效率，降低劳动强度，减少物力人力成本，提高果农经济效益，水果采摘器应运而生。现在最常见的水果采摘装置主要是手持式水果采摘装置，其基本结构包括伸缩和夹持模块，伸缩模块可增加采摘范围，使用者在地上通过一只手持握采摘器的伸缩杆，另一只手操作夹持模块夹紧目标水果后，双手同时用力进行拉扯操作，即可完成水果采摘。手持式水果采摘装置中比较典型的一种水果采摘器(专利号为CN201720761384.8)，其包括手持支柱，其顶端安装有相互铰链的固定剪刀片、旋转剪刀片，剪刀结构下方设有网兜支架圈，旋转剪刀片末端铰接有V形片，V形片内侧壁与手持支柱外侧壁之间连接有回位弹簧，通过扣动采摘手柄，水果被剪下掉落到网兜中。虽然采摘简单便捷，但是存在以下缺点：1、力学特性欠佳，劳动强度大：双手举着采摘器进行操作时，将手和采摘杆看成一体，其结构相当于是一个悬臂梁，采摘器和网兜内的所有水果的重力对手臂支点的力臂较长，力学特性不好，显然这会使果农在长时间持续举着采摘器进行水果采摘时，手臂很容易发酸，劳动强度大；2、操作性差，实用性不好：网兜与伸缩杆固连于剪刀片直下方，采摘者举起进行采摘时网兜会阻挡采摘者视线，不好瞄准水果进行采摘，操作性很差，剪刀与伸缩杆成直角固连，果树树枝繁茂，进行采摘时，剪刀易被树枝阻挡，实用性不好；3、自动化程度低：在采摘水果时需要一只手举着采摘杆并进行瞄准，另一只手扣动采摘手柄，采摘过程全由人力实现，自动化程度低。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种灵活性好，自动化程度高，便携性优良的落地式水果采摘装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种落地式水果采摘装置，包括双自由度支撑单元和多自由度电动采摘单元，双自由度支撑单元包括伸缩杆、底座、第一径向轴承、直线轴承、铰链下支座、铰链上支座、上支座连接件和下支座连接件，铰链上支座与铰链下支座的上部可转动连接，铰链上支座与上支座连接件相连，上支座连接件的内部安装有直线轴承，多自由度电动采摘单元穿设于上支座连接件内部的直线轴承；铰链下支座的底部与下支座连接件相连，第一径向轴承位于下支座连接件的内部，伸缩杆的端部穿设于第一径向轴承与下支座连接件相连，伸缩杆的另一端与底座相连。

优选地，所述多自由度电动采摘单元包括操作握杆、操作握杆的端部设有电机通断开关和舵机控制按钮，操作握杆的另一端依次穿设于电机安装座和带齿转台；电机安装座内部设有电机，电机的输出轴与主动齿轮相连，主动齿轮与带齿转台的齿轮部分啮合；带齿转台上设有舵机安装座，舵机安装座内部安装有舵机、连杆和曲柄，舵机的输出端与曲柄的端部相连，曲柄的另一端与连杆的端部相连，连杆的另一端与球头顶杆的端部相连，舵机安装座上设有采摘爪支座，球头顶杆穿设于采摘爪支座，采摘爪支座的端部设有可转动的活动采摘爪，活动采摘爪通过钢丝与球头顶杆相连；舵机工作时带动曲柄转动，曲柄转动带动连杆转动，连杆转动时带动球头顶杆往返运动，从而带动活动采摘爪运动。

优选地，所述带齿转台内部设有柱形连接件和第二径向轴承，操作握杆的端部穿过第二径向轴承的内圈与柱形连接件相连。

优选地，所述柱形连接件的内部设有导电滑环，导电滑环的转子出线端与舵机电连接，导电滑环的定子出线端与舵机控制按钮电连接，舵机控制按钮控制舵机的开启和停止，电机通断开关控制电机的转动与停止。

优选地，所述活动采摘爪的数量为三个，活动采摘爪均匀的分布在采摘爪支座的端部。

优选地，所述活动采摘爪为半圆弧结构，活动采摘爪的圆弧向球头顶杆所在位置弯曲。

优选地，所述电机通过螺栓与电机安装座相连。

本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的一种落地式水果采摘装置能够降低劳动强度，相对于手持式采摘装置，落地式支撑杆减小了采摘单元上所持水果的重力对支点的力臂，无需果农长时间举着采摘杆，降低了劳动强度。

2、本发明灵活性好：相对于推车采摘装置，本发明的铰链为采摘杆提供了俯仰自由度，径向轴承提供摆动自由度，金属杆具有平动自由度，使得采摘范围广，在采摘过程中可轻易避开树枝的遮挡，灵活性高。

3、本发明自动化程度高：采用了电动三爪采摘器，在采摘时只需一只手在瞄准水果的同时，调节舵机控制旋钮和电机控制开关，电动三爪采摘器即可自动夹持水果并进行旋转采摘，自动化程度高。

4、本发明方便携带：可折叠，且拆卸组装简单，占地空间小，方便携带。

附图说明

图1是本发明一种落地式水果采摘装置的结构示意图；

图2是本发明双自由度支撑单元端部与多自由度电动采摘单元连接部位结构示意图；

图3是本发明图2的剖视结构示意图；

图4是本发明电机通断开关和舵机控制按钮的布置示意图；

图5是本发明多自由度电动采摘单元端部的结构示意图；

图6是本发明图5的侧向示意图；

图7是本发明图6的剖视图。

附图标记说明：1、双自由度支撑单元；2、多自由度电动采摘单元；11、伸缩杆；12、底座；13、第一径向轴承；15、铰链下支座；16、铰链上支座；17、上支座连接件；18、下支座连接件；20、第二径向轴承；21、活动采摘爪；22、采摘爪支座；23、球头顶杆；24、连杆；25、曲柄；26、舵机安装座；27、带齿转台；28、舵机；29、柱形连接件；201、操作握杆；211、电机；212、电机安装座；213、主动齿轮；214、导电滑环；217、电机通断开关；218、舵机控制按钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1到图7所示，本发明提供的一种落地式水果采摘装置，包括双自由度支撑单元1和多自由度电动采摘单元2，双自由度支撑单元1包括伸缩杆11、底座12、第一径向轴承13、铰链下支座15、铰链上支座16、上支座连接件17和下支座连接件18，铰链上支座16与铰链下支座15的上部可转动连接，铰链上支座16与上支座连接件17相连，上支座连接件17的内部安装有直线轴承，多自由度电动采摘单元2穿设于上支座连接件17内部的直线轴承；铰链下支座15的底部与下支座连接件18相连，第一径向轴承13位于下支座连接件18的内部，伸缩杆11的端部穿设于第一径向轴承13与下支座连接件18相连，伸缩杆11的另一端与底座12相连。

多自由度电动采摘单元2包括操作握杆201、操作握杆201的端部设有电机通断开关217和舵机控制按钮218，操作握杆201的另一端依次穿设于电机安装座212和带齿转台27；电机安装座212内部设有电机211，电机211通过螺栓与电机安装座212相连。电机211的输出轴与主动齿轮213相连，主动齿轮213与带齿转台27的齿轮部分啮合；带齿转台27上设有舵机安装座26，舵机安装座26内部安装有舵机28、连杆24和曲柄25，舵机28的输出端与曲柄25的端部相连，曲柄25的另一端与连杆24的端部相连，连杆24的另一端与球头顶杆23的端部相连。舵机28通过螺栓与舵机安装座26可拆卸相连，可以随时更换不同功率的舵机28，也便于后期的维修。带齿转台27通过螺栓与舵机安装座26固连，带齿转台27可托住第二径向轴承20。

舵机安装座26上设有采摘爪支座22，球头顶杆23穿设于采摘爪支座22，采摘爪支座22的端部设有可转动的活动采摘爪21，活动采摘爪21通过钢丝与球头顶杆23相连。舵机28工作时带动曲柄25转动，曲柄25转动带动连杆24转动，连杆24转动时带动球头顶杆23往返运动，从而带动活动采摘爪21运动。进而使得三个活动采摘爪21分别绕各自侧面的圆形凸台正反转动，最终实现三个活动采摘爪21同时张开和闭合，完成水果的松开和夹持动作。

在本实施例中，活动采摘爪21的数量为三个，活动采摘爪21均匀的分布在采摘爪支座22的端部，每一个活动采摘爪21都通过钢丝与球头顶杆23系牢。活动采摘爪21为半圆弧结构，活动采摘爪21的圆弧向球头顶杆23所在位置弯曲。在具体的使用过程中可以根据实际需要，对活动采摘爪21的数量进行适当的增减。采摘爪支座22上设有三个U形的凹槽结构，活动采摘爪21的底部卡入采摘爪支座22上的U形凹槽内部且为可转动连接。

带齿转台27内部设有柱形连接件29和第二径向轴承20，操作握杆201的端部穿过第二径向轴承20的内圈与柱形连接件29相连。柱形连接件29的下端插入操作握杆201的上端，并与操作握杆201内壁固定连接。操作握杆201的外壁与电机安装座212相连。

柱形连接件29的内部设有导电滑环214，导电滑环214的转子出线端分别与舵机28电连接，导电滑环214的定子出线端与舵机控制按钮218电连接，舵机控制按钮218控制舵机28的开启和停止，电机通断开关217控制电机的转动与停止。

柱形连接件29中间开有通孔，导电滑环214的定子外壁直接与柱形连接件29中间通孔紧配合，导电滑环214转子出线与舵机28、电源和信号线依次连接。

电机211输出轴转动时，主动齿轮213通过啮合驱动带齿转台27快速转动，同时使得采摘爪所夹持的水果持续转动，进而辅助水果采摘，提高水果采摘效率。

导电滑环214定子出线通过导线延长线与安装在操作握杆201端部中的控制电路板上的对应端口一一连接，从而避免舵机28的电源线和信号线彼此缠绕。操作握杆201插入穿过上支座连接件17内孔中的直线轴承，水果采摘时操作握杆201可沿直线轴承轴向方向直线运动。为了方便单手操作，电机通断开关217、舵机控制旋钮218以及电源均安装在操作握杆201的端部上。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种落地式水果采摘装置，其特征在于：包括双自由度支撑单元(1)和多自由度电动采摘单元(2)，双自由度支撑单元(1)包括伸缩杆(11)、底座(12)、第一径向轴承(13)、直线轴承(14)、铰链下支座(15)、铰链上支座(16)、上支座连接件(17)和下支座连接件(18)，铰链上支座(16)与铰链下支座(15)的上部可转动连接，铰链上支座(16)与上支座连接件(17)相连，上支座连接件(17)的内部安装有直线轴承，多自由度电动采摘单元(2)穿设于上支座连接件(17)内部的直线轴承；铰链下支座(15)的底部与下支座连接件(18)相连，第一径向轴承(13)位于下支座连接件(18)的内部，伸缩杆(11)的端部穿设于第一轴承(13)与下支座连接件(18)相连，伸缩杆(11)的另一端与底座(12)相连。

2.根据权利要求1所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述多自由度电动采摘单元(2)包括操作握杆(201)、操作握杆(201)的端部设有电机通断开关(217)和舵机控制按钮(218)，操作握杆(201)的另一端依次穿设于电机安装座(212)和带齿转台(27)；电机安装座(212)内部设有电机(211)，电机(211)的输出轴与主动齿轮(213)相连，主动齿轮(213)与带齿转台(27)的齿轮部分啮合；带齿转台(27)上设有舵机安装座(26)，舵机安装座(26)内部安装有舵机(28)、连杆(24)和曲柄(25)，舵机(28)的输出端与曲柄(25)的端部相连，曲柄(25)的另一端与连杆(24)的端部相连，连杆(24)的另一端与球头顶杆(23)的端部相连，舵机安装座(26)上设有采摘爪支座(22)，球头顶杆(23)穿设于采摘爪支座(22)，采摘爪支座(22)的端部设有可转动的活动采摘爪(21)，活动采摘爪(21)通过钢丝与球头顶杆(23)相连；舵机(28)工作时带动曲柄(25)转动，曲柄(25)转动带动连杆(24)转动，连杆(24)转动时带动球头顶杆(23)往返运动，从而带动活动采摘爪(21)运动。

3.根据权利要求2所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述带齿转台(27)内部设有柱形连接件(29)和第二径向轴承(20)，操作握杆(201)的端部穿过第二径向轴承(20)的内圈与柱形连接件(29)相连。

4.根据权利要求3所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述柱形连接件(29)的内部设有导电滑环(214)，导电滑环(214)的转子出线端与舵机(28)电连接，导电滑环(214)的定子出线端与舵机控制按钮(218)电连接，舵机控制按钮(218)控制舵机(28)的开启和停止，电机通断开关(217)控制电机的转动与停止。

5.根据权利要求2所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述活动采摘爪(21)的数量为三个，活动采摘爪(21)均匀的分布在采摘爪支座(22)的端部。

6.根据权利要求5所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述活动采摘爪(21)为半圆弧结构，活动采摘爪(21)的圆弧向球头顶杆(23)所在位置弯曲。

7.根据权利要求2所述的一种落地式水果采摘装置，其特征在于：所述电机(211)通过螺栓与电机安装座(212)相连。