CN108633472A - 一种苹果采摘机械手 - Google Patents

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陈晓菁
杨雪荣
成思源
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Guangdong University of Technology
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01DHARVESTING; MOWING
    • A01D46/00Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A01D46/24Devices for picking apples or like fruit

Abstract

本发明属于农业机械技术领域,具体涉及一种苹果采摘机械手。本发明公开了一种苹果采摘机械手,包括动力机构和采摘机构;所述动力机构为所述采摘机构提供动力;所述采摘机构做摆动运动以夹取苹果;所述采摘机构夹取苹果后转动至预设角度。本发明提供的一种苹果采摘机械手,解决了现有的拉拽式水果采摘机械装置拉线由于使用不当易发生断裂和内杆无法复位的技术问题。

Description

一种苹果采摘机械手
技术领域
[0001] 本发明属于农业机械技术领域,具体涉及一种苹果采摘机械手。
背景技术
[0002] 如今,我国的农业生产方面已经迈入机械化、智能化时代。我国农业生产行业的规 模越来越大,种类也越来越多,使得我国的农业生产在作业过程中面临着更大的困难和挑 战。目前,在我国苹果采摘仍然人工采摘为主,现有市面上的自动苹果采摘器需要人手按压 手柄拉下拉线或者拉下内杆使抓手聚拢抓取苹果,抓取苹果后需要人力扯下苹果,在使用 过程中会出现拉线断裂或者内杆无法复位等情况。
[0003] 因此解决现有技术中抓取苹果后仍需人力扯下苹果,从而导致拉线断裂和内杆无 法复位成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明提供了一种苹果采摘机械手,解决了现有技术中抓取苹果后仍 需人力扯下苹果,从而导致拉线断裂和内杆无法复位的技术问题。
[0005] 本发明提供了 一种苹果采摘机械手,包括动力机构和采摘机构;
[0006] 所述动力机构为所述采摘机构提供动力;
[0007] 所述采摘机构做摆动运动以夹取苹果;
[0008] 所述采摘机构夹取苹果后转动至预设角度。
[0009] 优选的,所述动力机构包括电机,所述采摘机构包括框架、螺杆、滑块凸台和凹槽 和摘取装置;
[0010] 所述框架内设置有螺杆、滑块凸台和所述凹槽;
[0011] 所述螺杆通过轴承安装在所述框架的第一端与所述框架的第二端;
[0012] 所述电机带动所述螺杆转动;
[0013] 所述滑块凸台内表面设置有与所述螺杆相匹配的螺纹;
[0014] 所述框架内设置有凹槽,所述滑块凸台的外表面与所述凹槽配合连接,并沿所述 凹槽直线运动; _
[0015] 所述摘取装置与所述滑块凸台活动连接,所述滑块凸台在所述凹槽内直线运动并 带动所述摘取装置摆动;
[0016] 所述滑块凸台运动至所述凹槽底部后,所述螺杆继续转动使得所述框架转动至所 述预设角度,并带动所述摘取装置转动。
[0017] 优选的,所述采摘机构包括连杆装置;
[0018] 所述连杆装置包括安装在所述滑块凸台两端的第一连杆装置和第二连杆装置;
[0019] 所述滑块凸台做直线运动带动所述连杆装置摆动。
[0020] 优选的,每个所述连杆装置包括相互铰接的第一连杆、第二连杆、第三连杆和摘取 部件;
[0021] 所述第一连杆的其中一端与所述滑块凸台连接,另一端与所述第二连杆的第一 % 铰接;
[0022] 所述第二连杆的第二端与所述第三连杆的第一端铰接
[0023] 所述第三连杆的第二端的端部连接有摘取部件; ——
[0024] 所述第一连杆带动所述第二连杆,进而带动所述第三连杆做摆动运动,并通过所 述摘取部件夹取苹果。 1
[0025] 优选的,所述摘取装置还包括弹簧,所述第三连杆的第二端端部与所述摘取部件 之间设置有所述弹簧。
[0026] 优选的,所述摘取部件为吸盘。
[0027] 优选的,所述采摘机构还包括设置在所述框架内的齿轮;
[0028] 所述电机的电机轴与所述齿轮连接,所述齿轮与所述螺杆键连接。
[0029] 优选的,所述电机为步进电机。
[0030] 优选的,所述采摘机构还包括框架盖;
[0031] 所述框架盖与所述框架活动连接。
[0032] 优选的,所述框架盖的顶面设置有卡台,所述框架的底面设置有卡槽;
[0033] 所述框架转动预设角度后,所述卡台与所述卡槽配合连接。
[0034] 本发明提供的一种苹果采摘机械手,采用动力机构为采摘机构提供动力,采摘机 构获得动力后做直线运动进行采摘;所述采摘机构采摘苹果后旋转一定角度产生剪切力将 苹果果梗剪切掉,本发明通过机械传动的方式实现苹果的抓取和采摘,解决了拉线断裂和 拉杆无法自动恢复的问题,提高了苹果采摘的效率。
附图说明
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可 以根据这些附图获得其它的附图。
[0036]图1为本发明实施例提供的苹果采摘机械手的剖面图;
[0037]图2为本发明实施例提供的滑块凸台的剖面图;
[0038]图3为本发明实施例提供的凹孔的剖面图;
[0039]图4为本发明实施例提供的卡槽的示意图;
[0040]图5为本发明实施例提供的摘取装置的示意图;
[0041]图6为本发明实施例提供的苹果采摘机械手的结构示意图;
[0042] 其中,附图标记如下:
[0043] 1、框架盖;2a、第一轴承;2b、第二轴承;3、卡槽;4、电机;5、支撑架;6、第二齿轮;7、 第一齿轮;8、螺杆;9、滑块凸台;1〇、摘取部件;11、第三连杆;I2、第二连杆;13、第一连杆; 14、支撑盖;15、凹槽;16、支撑杆;17、卡台;18、滑块槽。
具体实施方式
[0044]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范 围。
[0045]为了更详细说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种苹果采摘机械手进 行具体地描述。
[0046]本发明实施例提供了一种苹果采摘机械手,包括动力机构和采摘机构;动力机构 为采摘机构提供动力;采摘机构做摆动运动以夹取苹果;采摘机构夹取苹果后转动至预设 角度。
[0047]本发明实施例提供的一种苹果采摘机械手,采用动力机构为采摘机构提供动力, 采摘机构获得动力后做直线运动进行采摘;所述采摘机构采摘苹果后旋转一定角度产生剪 切力将苹果果梗剪切掉,本发明通过机械传动的方式实现苹果的抓取和采摘,解决了现有 的拉拽式水果采摘装置由于使用不当易造成拉线断裂和拉杆无法自动恢复的问题,提高了 苹果采摘的效率。
[0048] 进一步的,请参阅图1、图2和图3,上述动力机构包括电机4,采摘机构包括框架、螺 杆8、滑块凸台9、凹槽15和摘取装置;框架内设置有螺杆8、滑块凸台2和凹槽15;螺杆8通过 轴承安装在框架的第一端与框架的第二端;电机4带动螺杆8转动;滑块凸台9的内表面设置 有与螺杆8相匹配的螺纹;框架内设置有凹槽15,滑块凸台9的外表面与凹槽15配合连接,并 沿凹槽15直线运动;
[0049] 摘取装置与滑块凸台9活动连接,滑块凸台9在凹槽15内做直线运动并带动摘取装 置摆动;
[0050] 滑块凸台9运动至凹槽15底部后,螺杆8继续转动使得框架转动至预设角度,并带 动摘取装置转动。
[0051] 更进一步的,框架包括固定连接的支撑盖14和支撑架5;螺杆8的一端通过第一轴 承2a安装在支撑盖14内,另一端通过第二轴承2b安装在支撑架的底部;滑块凸台9设置在支 撑盖14内。
[0052] 进一步的,采摘机构还包括设置在所述框架内的齿轮;电机4的电机轴与齿轮连 接,齿轮与螺杆8键连接。
[0053] 更进一步的,电机4带动电机轴上的第一齿轮7,并通过该第一齿轮7带动螺杆8上 的第二齿轮6转动,同时使螺杆8转动。滑块凸台9通过与螺杆8螺纹连接,并在凹槽15内做直 线运动。摘取装置通过第一连杆13依次与支撑盖14和滑块凸台9连接。当滑块凸台9在凹槽 15内运动时,尽管摘取装置与凹槽15活动连接,但由于滑块凸台9与凹槽I5的配合连接,使 得滑块凸台9无法转动,进而使得滑块凸台9在做直线运动的时候,带动摘取装置摆动从而 夹取苹果。 _
[0054] 当滑块凸台9直线向下移动至凹槽15底部时,螺杆8继续转动并带动凹槽I5转动, 进而带动摘取装置转动,使苹果果梗产生剪切力。
[0055] 如图2和图3所示,更进一步的,滑块凸台9上设置有4个凸块,而支撑盖14内设置有 圆孔,圆孔的四周设置有4个滑块槽18,凸块与滑块槽18配合连接。
[0056] 进一步的,采摘机构包括连杆装置;连杆装置包括安装在滑块凸台9两端的第一连 杆装置和第二连杆装置;滑块凸台9做直线运动带动连杆装置摆动。
[0057] 进一步的,每个连杆装置包括相互铰接的第一连杆13、第二连杆12、第三连杆11和 摘取部件1〇;第一连杆13的其中一端与滑块凸台9连接,另一端与第二连杆I2的第一端较 接;第二连杆12的第二端与第三连杆11的第一端铰接;第三连杆11的第二端端部连接有摘 取部件10;第一连杆13带动第二连杆12,进而带动第三连杆11做摆动运动,并通过摘取部件 10夹取苹果。
[0058] 需要说明的是,第一连杆I3、第二连杆12和第三连杆11互成120°,当滑块凸台9直 线运动时,由于连杆之间相互较接,使得第一连杆13带动第二连杆12进而带动第三连杆11 做摆动运动,两边的第三连杆同时摆动形成合拢状用于夹取苹果。
[0059] 进一步的,上述摘取装置还包括弹簧,第三连杆11的第二端的端部与摘取部件1〇 之间设置有弹簧。第三连杆11与摘取部件10之间通过弹簧连接,可以实现对不同大小的苹 果摘。
[0060] 滑块凸台9直线向下移动的距离是根据能够夹取的最小苹果设计的,当采摘较大 的苹果时,由于直线运动还在继续,吸盘1〇会挤压弹簧形成一个缓冲作用而不至于损伤苹 果表面。
[0061] 进一步的,摘取部件1〇为吸盘。
[0062] 进一步的,电机4为步进电机。
[0063] 进一步的,采摘机构还包括框架盖1;框架盖1与框架活动连接。
[0064] 更进一步的,支撑盖14和支撑架5组成框架整体,并与框架盖1活动连接
[0065] 如图6所示,通过增加位于框架盖1底部的支撑杆16的重量,并采用合适位置安装, 使整个苹果采摘机械手与支撑杆16重量平衡,在采摘下苹果后,由于苹果的重量使装置失 衡并将步进电机反转,摘取装置将苹果释放,使苹果顺着收集网落下至收集筐,通过控制步 进电机的正反转即可完成抓取采摘和放开苹果的动作,该种方式适用范围较广且操作灵活 可逆。
[0066]进一步的,如图1和图4所示,框架盖1的顶面设置有卡台17,框架的底面设置有卡 槽3;
[0067]框架转动预设角度后,卡台17与卡槽3配合连接。
[0068]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种苹果采摘机械手,其特征在于,包括动力机构和采摘机构; 所述动力机构为所述采摘机构提供动力; 所述采摘机构做摆动运动以夹取苹果; 所述采摘机构夹取苹果后转动至预设角度。
2. 根据权利要求1所述的一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述动力机构包括电机, 所述采摘机构包括框架、螺杆、滑块凸台和凹槽和摘取装置; 所述框架内设置有螺杆、滑块凸台和所述凹槽; 所述螺杆通过轴承安装在所述框架的第一端与所述框架的第二端; 所述电机带动所述螺杆转动; 所述滑块凸台内表面设置有与所述螺杆相匹配的螺纹; 所述框架内设置有凹槽,所述滑块凸台的外表面与所述凹槽配合连接,并沿所述凹槽 直线运动; _ ^ 所述摘取装置与所述滑块凸台活动连接,所述滑块凸台在所述凹槽内直线运动并带动 所述摘取装置摆动; 所述滑块凸台运动至所述凹槽底部后,所述螺杆继续转动使得所述框架转动至所述预 设角度,并带动所述摘取装置转动。
3. 根据权利要求2所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述采摘机构包括连杆装 置; 所述连杆装置包括安装在所述滑块凸台两端的第一连杆装置和第二连杆装置; 所述滑块凸台做直线运动带动所述连杆装置摆动。
4. 根据权利要求3所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,每个所述连杆装置包括相互 较接的第一连杆、第二连杆、第三连杆和摘取部件; 所述第一连杆的其中一端与所述滑块凸台连接,另一端与所述第二连杆的第一端铰 接; 所述第二连杆的第二端与所述第三连杆的第一端铰接 所述第三连杆的第二端的端部连接有摘取部件; 所述第一连杆带动所述第二连杆,进而带动所述第三连杆做摆动运动,并通过所述摘 取部件夹取苹果。
5. 根据权利要求4所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述摘取装置还包括弹簧, 所述第三连杆的第二端端部与所述摘取部件之间设置有所述弹簧。
6. 根据权利要求4所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述摘取部件为吸盘。
7. 根据权利要求2所述的一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述采摘机构还包括设置 在所述框架内的齿轮; 所述电机的电机轴与所述齿轮连接,所述齿轮与所述螺杆键连接。
8. 根据权利要求2所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述电机为步进电机。
9. 根据权利要求2所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述采摘机构还包括框架 盖; 所述框架盖与所述框架活动连接。
10. 根据权利要求9所述一种苹果采摘机械手,其特征在于,所述框架盖的顶面设置有 卡台,所述框架的底面设置有卡槽; 所述框架转动预设角度后,所述卡台与所述卡槽配合连接。
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