CN108811757A - 旋摘充电式高空水果采摘器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋摘充电式高空水果采摘器，包括支持杆、设置于支持杆上且用于抓取水果的抓取装置和用于控制抓取装置在夹紧状态与松开状态之间进行切换的操纵装置，操纵装置包括与抓取装置连接的推拉杆、用于控制推拉杆相对于支持杆进行旋转和沿轴向进行移动驱动电机和为驱动电机提供电能的蓄电池，支持杆套设于推拉杆上。本发明的旋摘充电式高空水果采摘器，采用电机驱动内杆做线性运动和旋转运动，实现对水果的抓取和旋转采摘，结构简单，整个使用过程操作简单，而且工作高效，适用范围广，具有较好的采摘能力，能有效降低人工劳动强度，提高水果采摘效率，可广泛应用于农业生产领域。

Description

旋摘充电式高空水果采摘器

技术领域

本发明属于水果采摘技术领域，具体地说，本发明涉及一种旋摘充电式高空水果采摘器。

背景技术

目前在农业生产领域，当水果收获的季节到来时，大量成熟水果的采摘是一个棘手的问题。有些果树所处地形复杂，有些水果长在树枝顶端，这都给水果采摘带来了很大的不便，传统的方式是人工攀爬采摘，这样不仅效率低，而且极易发生安全事故，大量水果同时成熟采摘不及时还会造成水果腐烂，因此开发一款高效便捷的高空水果采摘工具十分有必要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种旋摘充电式高空水果采摘器，目的是提高水果采摘效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：旋摘充电式高空水果采摘器，包括支持杆、设置于支持杆上且用于抓取水果的抓取装置和用于控制抓取装置在夹紧状态与松开状态之间进行切换的操纵装置，操纵装置包括与抓取装置连接的推拉杆、用于控制推拉杆相对于支持杆进行旋转和沿轴向进行移动驱动电机和为驱动电机提供电能的蓄电池，支持杆套设于推拉杆上。

所述驱动电机的电机轴与所述推拉杆为螺纹连接，驱动电机的电机轴设有外螺纹，推拉杆设有让驱动电机的电机轴插入的内螺纹孔。

所述驱动电机设置于所述支持杆的内部，驱动电机位于支持杆的一端，所述抓取装置设置于支持杆的另一端。

所述抓取装置包括可旋转的设置于所述支持杆上的基座、与基座转动连接的采摘爪和与采摘爪转动连接且与所述推拉杆连接的驱动杆，采摘爪设置多个且所有采摘爪为沿周向均匀分布。

所述驱动杆为沿所述推拉杆的径向朝向推拉杆的外侧伸出，驱动杆的一端与推拉杆固定连接，驱动杆的另一端与所述采摘爪转动连接。

所述采摘爪共设置三个。

本发明的旋摘充电式高空水果采摘器，采用电机驱动内杆做线性运动和旋转运动，实现对水果的抓取和旋转采摘，结构简单，整个使用过程操作简单，而且工作高效，适用范围广，具有较好的采摘能力，能有效降低人工劳动强度，提高水果采摘效率，可广泛应用于农业生产领域。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明旋摘充电式高空水果采摘器的结构示意图；

图2是抓取装置的结构示意图；

图3是抓取装置中心位置处的结构示意图；

图4是基座的结构示意图；

图5是图1中A处内部结构示意图；

图6是推拉杆与驱动电机的配合示意图；

图7是推拉杆与驱动电机连接时的结构示意图；

图8是USB充电接口示意图；

图9是开关结构示意图；

图10是驱动电机的供电电路原理图；

图11是USB充电电路的原理图；

图中标记为：1、蓄电池；2、支持杆；3、驱动电机；301、电机轴；302、外螺纹；4、抓取装置；401、基座；402、采摘爪；403、驱动杆；404、第一转轴；405、第二转轴；406、防护垫；5、开关；6、轴承；7、推拉杆；701、内螺纹；8、轴套；9、充电接口；901、开关电源线路；902、控制开关单元；903、中央处理器；904、电流侦测单元；905、设备连接侦测单元；10、控制器；11、电源管理器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图9所示，本发明提供了一种旋摘充电式高空水果采摘器，包括支持杆2、设置于支持杆2上且用于抓取水果的抓取装置4和用于控制抓取装置4在夹紧状态与松开状态之间进行切换的操纵装置，操纵装置包括与抓取装置4连接的推拉杆7、用于控制推拉杆7相对于支持杆2进行旋转和沿轴向进行移动驱动电机3和为驱动电机3提供电能的蓄电池1，支持杆2套设于推拉杆7上。抓取装置4在夹紧状态时，可以夹紧水果；抓取装置4在松开状态时，可以释放水果。

具体地说，如图1所示，支持杆2具有一定的长度，驱动电机3设置于支持杆2的长度方向上的一端，抓取装置4设置于支持杆2的长度方向上的另一端。支持杆2为两端开口且内部中空的圆杆，推拉杆7为圆杆，支持杆2套设于推拉杆7上且推拉杆7与支持杆2为同轴设置。驱动电机3为产生旋转力的电动机，在驱动电机3的作用下，推拉杆7可绕其轴线相对于支持杆2进行旋转，而且推拉杆7能够相对于支持杆2沿轴向进行移动，抓取装置4与推拉杆7同步旋转。在进行水果采摘作业时，在抓取装置4由释放状态切换至夹紧状态的过程中，推拉杆7具有两个运动阶段，推拉杆7的两个运动阶段分别为直线运动阶段和旋转运动阶段。在驱动电机3的作用下，推拉杆7首先进入直线运动阶段，在直线运动阶段时，推拉杆7相对于支持杆2沿轴向做直线运动，推拉杆7使抓取装置4由松开状态切换至夹紧状态，抓取装置4夹紧水果；然后推拉杆7进入旋转运动阶段，在旋转运动阶段，驱动电机3驱动推拉杆7绕其轴线进行旋转，推拉杆7带动处于夹紧状态的抓取装置4同步旋转，抓取装置4同时带动被夹紧的水果旋转，以将果柄扭断，从而使水果与果树分离，实现对水果的采摘。

如图1、图6和图7所示，驱动电机3的电机轴与推拉杆7为螺纹连接，驱动电机3的电机轴设有外螺纹，推拉杆7设有让驱动电机3的电机轴插入的内螺纹孔，该内螺纹孔为从推拉杆7的面朝驱动电机3的端面开始沿轴向延伸至推拉杆7的内部，内螺纹孔的内圆面上设有内螺纹，驱动电机3的电机轴插入推拉杆7的内螺纹孔中，外螺纹与内螺纹啮合，实现螺纹连接。推拉杆7的内螺纹孔的深度与驱动电机3的电机轴上设置的外螺纹的部分的长度大小相同，电机轴上的外螺纹的长度与推拉杆7上的内螺纹的长度大小相同。推拉杆7处于初始位置时，驱动电机3的电机轴的一部分插入推拉杆7的内螺纹孔中，电机轴上的外螺纹未完全与内螺纹旋合，电机轴与推拉杆7处于连接状态，在驱动电机3运转后，电机轴逐渐旋入推拉杆7的内螺纹孔中，同时电机轴拉动推拉杆7沿轴向进行移动，此时推拉杆7处于直线运动阶段，最终电机轴上的外螺纹与推拉杆7的内螺纹完全旋合，电机轴插入到推拉杆7的内螺纹的底部，电机轴停止插入；驱动电机3继续运转，电机轴带动推拉杆7同步旋转，此时推拉杆7处于旋转运动阶段。

如图1、图6和图7所示，驱动电机3设置于支持杆2的内部，驱动电机3位于支持杆2的一端，抓取装置4设置于支持杆2的另一端，蓄电池1也设置于支持杆2的内部。驱动电机3优选为管形电机，驱动电机3与支持杆2为同轴固定连接。蓄电池1与驱动电机3为电连接，蓄电池1安装在支持杆2的内部。用于控制驱动电机3启动和停止的开关设置于支持杆2上，采摘水果过程中，采摘人员通过操纵开关实现驱动电机3的启动、停止和旋转方向的切换。

在抓取装置4由释放状态切换至夹紧状态的过程中的驱动电机3的旋转方向与在抓取装置4由夹紧状态切换至释放状态的过程中的驱动电机3的旋转方向相反，若在抓取装置4由释放状态切换至夹紧状态的过程中的驱动电机3为正转，则在抓取装置4由夹紧状态切换至释放状态的过程中的驱动电机3为反转，驱动电机3反转时，能够推动推拉杆7朝向远离驱动电机3的方向移动，最终使推拉杆7移动至初始位置处，实现推拉杆7的复位，同时使抓取装置4切换至释放状态。为了限制基座401相对于支持杆2旋转时的转动角度，支持杆2上设有用于限定基座401相对于支持杆2旋转时的转动角度的限位块(图中未示出)，基座401具有让限位块插入的限位槽(图中未示出)，限位块与支持杆2固定连接，限位块沿支持杆2的径向朝向支持杆2的外侧伸出，限位槽为在基座401的内部设置的圆弧形凹槽，限位槽与支持杆2为同轴设置，限位槽并在基座401的面朝支持杆2的内圆面上形成开口，限位块经该开口插入限位槽中，限位槽的弧长大于限位块的宽度。限位槽中具有两个相对的内壁面，这两个内壁面分别为第一内壁面和第二内壁面，第一内壁面和第二内壁面位于限位槽的长度方向上的两端处的内壁面，限位块位于第一内壁面和第二内壁面之间，在基座401相对于支持杆2旋转的过程中，限位块在第一内壁面和第二内壁面之间来回移动。在抓取装置4由夹紧状态切换至释放状态的过程中，若推拉杆7出现与电机轴同步旋转的现象，基座401与推拉杆7也会同步旋转，限位块会在限位槽中移动，限位块最终接触到限位槽中的第一内壁面或第二内壁面，限位块对基座401形成阻挡，基座401停止旋转，相应的推拉杆7也停止旋转，然后驱动电机3的电机轴继续旋转，电机轴能够从推拉杆7的内螺纹孔中旋出，并推动推拉杆7朝向远离驱动电机3的方向移动，从而确保推拉杆7能够复位。

如图8所示，基座401设置于支持杆2的一端，支持杆2的另一端设有充电接口，充电接口与蓄电池1电连接，该充电接口是用于插接USB线。利用USB线为蓄电池1充电，实现了循环使用。

如图10所示，驱动电机3的供电电路原理图，控制器10是该系统的核心，包括微处理器、存储器和电机驱动电路，蓄电池1与控制器10通过导线连接，控制器10连接驱动电机3，电源管理器11对蓄电池1实施管理，从控制器10引出按压开关5，对驱动电机3的正反转实施控制。按压开关5为船型开关，船型开关与控制电路对应，其左开给驱动电机3一个正电压，驱动电机3正转，其右开给驱动电机3一个负电压，驱动电机3反转，其处于中间位置，驱动电机3停转。驱动电机3会将转速信号实时反馈给控制器10，以便控制器10对驱动电机3的转速实施更加精准的控制。

如图11所示为USB充电电路的原理图，包括中央处理器903、开关电源线路901、控制开关单元902、电流侦测单元904以及USB充电接口9。控制开关单元902以及电流侦测单元904均与中央处理器903连接，且USB接口9的供电端通过控制开关单元902连接到开关电源线路901的供电端，USB接口9的接地端通过电流侦测单元904连接到开关电源线路901的接地端，设备连接侦测单元905与中央处理器903连接，且设备连接侦测单元905分别与USB接口9的供电端以及开关电源线路901的供电端连接。

本发明中上述旋转机构采用电机直接驱动方式，减少了不必要的传动机构，优化了结构设计，精度更高，最大化利用了驱动电机产生的转矩，同时避免了传动机构可能造成的故障，提高了本发明的可靠性。

如图1至图4所示，抓取装置4包括可旋转的设置于支持杆2上的基座401、与基座401转动连接的采摘爪402和与采摘爪402转动连接且与推拉杆7连接的驱动杆403，驱动杆403相对于支持杆2可沿轴向进行移动，采摘爪402设置多个且所有采摘爪402为沿周向均匀分布。采摘爪402具有一定的长度且采摘爪402优选为圆弧形结构，采摘爪402的轴线与其旋转中心线相平行，采摘爪402的一端通过第一转轴404与基座401转动连接，该第一转轴404的轴线(也即采摘爪402的旋转中心线)与支持杆2的轴线在空间上相垂直，采摘爪402的一端位于基座401的外侧，采摘爪402朝向基座401外侧伸出。基座401为可旋转的设置于支持杆2的端部，所有采摘爪402在基座401上是以支持杆2的轴线为中心线沿周向均匀分布且所有采摘爪402为同步运动。在抓取装置4处于夹紧状态时，所有采摘爪402相配合，夹紧水果，所有采摘爪402分布在水果的外侧四周。在抓取装置4由释放状态切换至夹紧状态的过程中，在操纵装置的作用下，所有采摘爪402同时朝向靠近水果的位置处进行偏转，最后夹紧待采摘的水果；在抓取装置4由夹紧状态切换至释放状态的过程中，在操纵装置的作用下，所有采摘爪402同时朝向远离水果的位置处进行偏转，与水果分离，解除对水果的夹紧，使得采摘的水果能够从抓取装置4上掉落。

如图1至图4所示，基座401套设于支持杆2的端部，基座401的中心处具有让支持杆2的端部嵌入的安装孔，该安装孔为圆孔，基座401相对于支持杆2可绕支持杆2的轴线进行旋转，基座401的中心处具有让推拉杆7穿过的避让孔，该避让孔为圆孔且避让孔的直径小于安装孔的直径，避让孔与安装孔相连通。支持杆2与基座401之间设有轴承，支持杆2通过轴承安装在基座401上，该轴承设置于基座401的安装孔中且轴承套设于支持杆2的端部，轴承优选为滚子轴承。设置轴承，确保基座401旋转顺畅，减小阻力和磨损。

如图1至图4所示，支持杆2和基座401套设于推拉杆7上，驱动杆403的一端与推拉杆7连接，驱动杆403的另一端与采摘爪402转动连接，驱动杆403为沿推拉杆7的径向朝向推拉杆7的外侧伸出，驱动杆403设置多个且各个驱动杆403分别与一个采摘爪402连接，驱动杆403的数量与采摘爪402的数量相同。在支持杆2的轴向上，基座401位于支持杆2和驱动杆403之间。驱动杆403具有一定的长度，驱动杆403的长度方向与推拉杆7的轴线相垂直，驱动杆403的一端与推拉杆7的端部连接，所有采摘爪402分布在推拉杆7的该端部外侧四周，驱动杆403的另一端通过第二转轴405与采摘爪402的端部转动连接，第二转轴405的轴线与第一转轴404的轴线相平行，第二转轴405的轴线与推拉杆7的轴线之间的垂直距离小于第一转轴404的轴线与推拉杆7的轴线之间的垂直距离。所有驱动杆403在推拉杆7上为沿周向均匀分布，推拉杆7沿轴向进行移动的过程中，通过驱动杆403带动采摘爪402进行旋转且所有采摘爪402同步旋转，实现抓取装置4在夹紧状态与释放状态之间的切换。

作为优选的，如图1至图3所示，采摘爪402上设有用于与水果接触的防护垫406，防护垫406采用软质材料制成，如防护垫406采用橡胶材质制成。防护垫406是固定设置在采摘爪402的面朝推拉杆7的圆弧形表面上，防护垫406可以对水果起到保护作用，避免采摘过程中因采摘爪402直接接触水果而导致水果受损。

在本实施例中，如图1至图3所示，采摘爪402共设置三个，驱动杆403也设置三个。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：包括支持杆、设置于支持杆上且用于抓取水果的抓取装置和用于控制抓取装置在夹紧状态与松开状态之间进行切换的操纵装置，操纵装置包括与抓取装置连接的推拉杆、用于控制推拉杆相对于支持杆进行旋转和沿轴向进行移动驱动电机和为驱动电机提供电能的蓄电池，支持杆套设于推拉杆上。

2.根据权利要求1所述的旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：所述驱动电机的电机轴与所述推拉杆为螺纹连接，驱动电机的电机轴设有外螺纹，推拉杆设有让驱动电机的电机轴插入的内螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：所述驱动电机设置于所述支持杆的内部，驱动电机位于支持杆的一端，所述抓取装置设置于支持杆的另一端。

4.根据权利要求1至3任一所述的旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：所述抓取装置包括可旋转的设置于所述支持杆上的基座、与基座转动连接的采摘爪和与采摘爪转动连接且与所述推拉杆连接的驱动杆，采摘爪设置多个且所有采摘爪为沿周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：所述驱动杆为沿所述推拉杆的径向朝向推拉杆的外侧伸出，驱动杆的一端与推拉杆固定连接，驱动杆的另一端与所述采摘爪转动连接。

6.根据权利要求4或5所述的旋摘充电式高空水果采摘器，其特征在于：所述采摘爪共设置三个。