CN108925231A - 一种柔性水果采摘车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性水果采摘车，包括移动履带装置、伸缩式机械臂、斜齿轮柔性关节、多功能采摘装置。移动履带装置与伸缩式机械臂通过螺栓相连接，伸缩式机械臂与斜齿轮柔性关节通过转臂相连接，斜齿轮柔性关节与多功能采摘装置通过螺栓相连接。移动履带装置可实现整个装置平稳运行；伸缩式机械臂具有调速功能，且伸缩式机械臂中的贯通式丝杠装置可调节装置位置；斜齿轮柔性关节可实现多功能采摘装置的灵活运动；多功能采摘装置包括内槽轮机构、机械夹和收集装置，内槽轮机构可实现机械夹和收集装置的交替作业，快速完成水果的采摘与收集。本发明可实现全方位对水果进行采摘和收集，解决了现有人工采摘水果劳动强度大，采摘效率低的难题。

Description

一种柔性水果采摘车

技术领域

本发明涉及水果采摘技术领域，尤其涉及一种柔性水果采摘车。

背景技术

目前，我国水果种植面积广阔，每到收获季节都需要消耗大量的人力和物力，水果的采摘大部分靠果农亲手采摘，由于人工采摘效率低、成本高，而且在采摘的过程中，树枝高处的水果采摘难度大，需要爬树或借助梯子，危险性特别高。现有的用于采摘水果的工具中，大多靠手动采摘，效率比较低。

针对以上问题，迫切需要一种自动化程度高，高效率的水果采摘装置，可以实现水果的高效率采摘。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，本发明提供了一种柔性水果采摘车，可克服现有技术的缺陷，实现高效率的采摘。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种柔性水果采摘车，包括移动履带装置、伸缩式机械臂、斜齿轮柔性关节、多功能采摘装置，其特征在于：所述的伸缩式机械臂位于移动履带装置的上端且通过螺栓相固连；所述的斜齿轮柔性关节位于伸缩式机械臂的末端，且通过螺栓与伸缩式机械臂相固连；所述的多功能采摘装置位于斜齿轮柔性关节的末端，且通过螺栓与斜齿轮柔性关节相固连。

所述的移动履带装置包括转动轴、移动履带轮、履带、装载平台、移动履带轮外壳、步进电机Ι，所述的转动轴与两端的移动履带轮相连接；所述的履带位于移动履带轮的外部，且通过销与移动履带轮相连接；所述的装载平台位于转动轴上方，且与移动履带轮外壳相连接；所述的移动履带轮外壳位于移动履带轮的两侧；所述的步进电机Ι位于移动履带轮外壳外侧，且通过键与转动轴相连接。

所述的伸缩式机械臂包括转座、第一转动关节、第一连接臂、第二转动关节、第二连接臂、伸缩式关节、第三连接臂、转臂，所述的转座位于移动履带装置的上方，且通过螺栓与移动履带装置相固连；所述的第一转动关节位于转座的上方，且通过螺栓与转座相连接；所述的第一连接臂位于第一转动关节上方，且与第一转动关节相连接；所述的第二转动关节与第一转动关节通过第一连接臂相连接；所述的伸缩式关节与第二转动关节通过第二连接臂相连接；所述的转臂与伸缩式关节通过第三连接臂相连接。

所述的斜齿轮柔性关节包括一级垫板、一级滚针轴承、一级锥齿轮、二级垫板、二级滚针轴承、二级锥齿轮、三级垫板、三级滚针轴承、三级锥齿轮、四级滚针轴承、尾座端盖，所述的一级垫板位于转臂的右端，且通过螺栓与转臂相固连；所述的一级滚针轴承位于一级垫板的内侧，且与一级垫板同轴相连接；所述的一级锥齿轮与一级滚针轴承同轴相连接；所述的二级垫板与一级锥齿轮同轴相连接；所述的二级滚针轴承位于二级垫板的内侧，且与二级垫板同轴相连接；所述的二级锥齿轮与二级滚针轴承同轴相连接；所述的三级垫板与二级锥齿轮同轴相连接；所述的三级滚针轴承位于三级垫板的内侧，且与三级垫板同轴相连接；所述的三级锥齿轮与三级滚针轴承同轴相连接；所述的四级滚针轴承与三级锥齿轮同轴相连接；所述的尾座端盖与内槽轮机构通过螺栓相固连。

所述的多功能采摘装置包括内滑槽机构、旋转关节Ι、旋转关节ΙΙ、机械夹、收集装置，所述的内滑槽机构位于尾座端盖的右端，且与尾座端盖通过螺栓相固连；所述的旋转关节Ι位于内槽轮机构的右端，且与内槽轮机构通过螺栓相固连；所述的旋转关节ΙΙ位于内槽轮机构的右端，且与内槽轮机构通过螺栓相固连；所述的机械夹与旋转关节Ι相固连；所述的收集装置与旋转关节ΙΙ相固连。

所述的第一转动关节包括连接轴、蜗轮蜗杆机构、步进电机ΙΙ，所述的的连接轴位于转座的上端，且通过螺栓与转座同轴连接；所述的蜗轮蜗杆机构与连接轴同轴相连接；所述的步进电机ΙΙ与蜗杆相连接。

所述的第二转动关节包括垫板、第二转动关节连接轴、步进电机ΙΙΙ，步进电机ΙΙΙ通过垫片与第二转动关节连接轴相连接。

所述的伸缩式关节包括U型支撑座、L型支撑座、贯通式丝杠装置Ι、贯通式丝杠装置ΙΙ、一级步进电机、二级步进电机、三级步进电机、三对相互啮合的直齿轮，所述的U型支撑座位于第二连接臂的外侧，且通过螺栓与第二连接臂相固连；所述的L型支撑座位于转臂的两端，且通过螺栓与转臂相固连；所述的贯通式丝杠装置Ι与两端的U型支撑座和L型支撑座通过螺栓相固连；所述的贯通式丝杠装置ΙΙ与两端的U型支撑座和L型支撑座通过螺栓相固连；所述的一级步进电机、二级步进电机和三级步进电机通过键与三对相互啮合的直齿轮相连接；所述的三对相互啮合的直齿轮位于转臂内侧，且与转臂内侧轴同轴相连接。

所述的内槽轮机构包括主动拨盘和从动槽轮，所述的主动拨盘和尾座端盖通过螺栓相连接；所述的从动槽轮和主动拨盘同轴相连接。

所述的旋转关节Ι和旋转关节ΙΙ均包括旋转固定座、一对相互啮合锥齿轮Ι、一对相互啮合锥齿轮ΙΙ、旋转关节外壳、上端轴部、一对相互啮合直齿轮、一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ、右侧轴、前端法兰，所述的旋转固定座位于内滑槽机构右端，且通过螺栓与内滑槽机构相固连；所述的一对相互啮合锥齿轮Ι与旋转固定座同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙ与一对相互啮合锥齿轮Ι同轴相连接；所述的上端轴部与旋转关节外壳通过螺栓相固连；所述的一对相互啮合直齿轮与上端轴部同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ分别与右侧轴和前端法兰同轴相连接；所述的前端法兰与旋转关节外壳通过螺栓相固连。

所述的机械夹包括夹座、夹板、连接轴Ι、一级连接杆、二级连接杆、四级步进电机，所述的夹座与连接轴Ι通过螺栓相固连；所述的连接轴Ι与旋转关节Ι相连接；所述的夹板与一级连接杆一端通过螺栓相连接，且夹板上有传感器；所述的二级连接杆与一级连接杆另一端通过销钉相连接；所述的四级步进电机与一级连接杆的末端同轴相连接。

所述的的收集装置包括连接轴ΙΙ、收集底板、收集器，所述的连接轴ΙΙ与旋转关节ΙΙ相连接；所述的收集底板与连接轴ΙΙ通过螺栓相固连；所述的收集器与收集底板通过销钉相连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的伸缩式机械臂中的贯通式丝杠装置可实时进行调速以及调整装置的位置，大大提高了伸缩式机械臂的灵活性。

(2)本发明的斜齿轮柔性关节可以实现多功能采摘装置的灵活性运动。

(3)本发明的内槽轮机构可实现机械夹和收集装置的交替作业，快速完成水果的采摘与收集。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的移动履带装置的结构示意图；

图3为本发明的移动履带装置内部的结构示意图；

图4为本发明的伸缩式机械臂的结构示意图；

图5为本发明的斜齿轮柔性关节的结构示意图；

图6为本发明的第一转动关节的结构示意图；

图7为本发明的第二转动关节的结构示意图；

图8为本发明的伸缩式关节的结构示意图；

图9为本发明的伸缩式关节内部的结构示意图；

图10为本发明的内槽轮机构的结构示意图；

图11为本发明的旋转关节Ι和旋转关节ΙΙ的结构示意图；

图12为本发明的机械夹的结构示意图；

图13为本发明的机械夹的结构示意图；

图14为本发明的收集装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种柔性水果采摘车，包括移动履带装置1、伸缩式机械臂2、斜齿轮柔性关节3、多功能采摘装置4，其特征在于：所述的伸缩式机械臂2位于移动履带装置1的上端且通过螺栓相固连；所述的斜齿轮柔性关节3位于伸缩式机械臂2的末端，且通过螺栓与伸缩式机械臂2相固连；所述的多功能采摘装置4位于斜齿轮柔性关节3的末端，且通过螺栓与斜齿轮柔性关节3相固连。

如图1、图2和图3所示，所述的移动履带装置1包括转动轴11、移动履带轮12、履带13、装载平台14、移动履带轮外壳15、步进电机Ι16，所述的转动轴11与两端的移动履带轮12相连接；所述的履带13位于移动履带轮12的外部，且通过销与移动履带轮12相连接；所述的装载平台14位于转动轴11上方，且与移动履带轮外壳15相连接；所述的移动履带轮外壳15位于移动履带轮12的两侧；所述的步进电机Ι16位于移动履带轮外壳15外侧，且通过键与转动轴11相连接。

如图1和图4所示，所述的伸缩式机械臂2包括转座21、第一转动关节22、第一连接臂23、第二转动关节24、第二连接臂25、伸缩式关节26、第三连接臂27、转臂28，所述的转座21位于移动履带装置1的上方，且通过螺栓与移动履带装置1相固连；所述的第一转动关节22位于转座21的上方，且通过螺栓与转座21相连接；所述的第一连接臂23位于第一转动关节22上方，且与第一转动关节22相连接；所述的第二转动关节24与第一转动关节22通过第一连接臂23相连接；所述的伸缩式关节26与第二转动关节24通过第二连接臂25相连接；所述的转臂28与伸缩式关节26通过第三连接臂27相连接。

如图1和图5所示，所述的斜齿轮柔性关节3包括一级垫板31、一级滚针轴承32、一级锥齿轮33、二级垫板34、二级滚针轴承35、二级锥齿轮36、三级垫板37、三级滚针轴承38、三级锥齿轮39、四级滚针轴承301、尾座端盖302，所述的一级垫板31位于转臂28的右端，且通过螺栓与转臂28相固连；所述的一级滚针轴承32位于一级垫板31的内侧，且与一级垫板31同轴相连接；所述的一级锥齿轮33与一级滚针轴承32同轴相连接；所述的二级垫板34与一级锥齿轮33同轴相连接；所述的二级滚针轴承35位于二级垫板34的内侧，且与二级垫板34同轴相连接；所述的二级锥齿轮36与二级滚针轴承35同轴相连接；所述的三级垫板37与二级锥齿轮36同轴相连接；所述的三级滚针轴承38位于三级垫板37的内侧，且与三级垫板37同轴相连接；所述的三级锥齿轮39与三级滚针轴承38同轴相连接；所述的四级滚针轴承301与三级锥齿轮39同轴相连接；所述的尾座端盖302与内槽轮机构41通过螺栓相固连。

如图1所示，所述的多功能采摘装置4包括内滑槽机构41、旋转关节Ι42、旋转关节ΙΙ43、机械夹44、收集装置45，所述的内滑槽机构41位于尾座端盖302的右端，且与尾座端盖302通过螺栓相固连；所述的旋转关节Ι42位于内槽轮机构41的右端，且与内槽轮机构41通过螺栓相固连；所述的旋转关节ΙΙ43位于内槽轮机构41的右端，且与内槽轮机构41通过螺栓相固连；所述的机械夹44与旋转关节Ι42相固连；所述的收集装置45与旋转关节ΙΙ43相固连。

如图1和图6所示，所述的第一转动关节22包括连接轴221、蜗轮蜗杆机构222、步进电机ΙΙ223，所述的的连接轴221位于转座21的上端，且通过螺栓与转座21同轴连接；所述的蜗轮蜗杆机构222与连接轴221同轴相连接；所述的步进电机ΙΙ223与蜗轮蜗杆机构222相连接。

如图1和图7所示，所述的第二转动关节24包括垫板241、第二转动关节连接轴242、步进电机ΙΙΙ243，步进电机ΙΙΙ243通过垫片241与第二转动关节连接轴242相连接。

如图1、图8和图9所示，所述的伸缩式关节26包括U型支撑座261、L型支撑座262、贯通式丝杠装置Ι263、贯通式丝杠装置ΙΙ264、一级步进电机265、二级步进电机266、三级步进电机267、三对相互啮合的直齿轮268，所述的U型支撑座261位于第二连接臂25的外侧，且通过螺栓与第二连接臂25相固连；所述的L型支撑座262位于转臂28的两端，且通过螺栓与转臂28相固连；所述的贯通式丝杠装置Ι263与两端的U型支撑座261和L型支撑座262通过螺栓相固连；所述的贯通式丝杠装置ΙΙ264与两端的U型支撑座261和L型支撑座262通过螺栓相固连；所述的一级步进电机265、二级步进电机266和三级步进电机267通过键与三对相互啮合的直齿轮268相连接；所述的三对相互啮合的直齿轮268位于转臂28内侧，且与转臂28内侧轴同轴相连接。

如图1和图10所示，所述的内槽轮机构41包括主动拨盘411和从动槽轮412，所述的主动拨盘411和尾座端盖302通过螺栓相连接；所述的从动槽轮412和主动拨盘411同轴相连接。

如图1和图11所示，所述的旋转关节Ι42和旋转关节ΙΙ43均包括旋转固定座421、一对相互啮合锥齿轮Ι422、一对相互啮合锥齿轮ΙΙ423、旋转关节外壳424、上端轴部425、一对相互啮合直齿轮426、一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ427、右侧轴428、前端法兰429，所述的旋转固定座421位于内滑槽机构41右端，且通过螺栓与内滑槽机构41相固连；所述的一对相互啮合锥齿轮Ι422与旋转固定座421同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙ423与一对相互啮合锥齿轮Ι422同轴相连接；所述的上端轴部425与旋转关节外壳424通过螺栓相固连；所述的一对相互啮合直齿轮426与上端轴部425同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ427分别与右侧轴428和前端法兰429同轴相连接；所述的前端法兰429与旋转关节外壳424通过螺栓相固连。

如图1、图12和图13所示，所述的机械夹44包括夹座441、夹板442、连接轴Ι443、一级连接杆444、二级连接杆445、四级步进电机446，所述的夹座441与连接轴Ι443通过螺栓相固连；所述的连接轴Ι443与旋转关节Ι42相连接；所述的夹板442与一级连接杆444一端通过螺栓相连接，且夹板上有传感器；所述的二级连接杆445与一级连接杆444另一端通过销钉相连接；所述的四级步进电机446与一级连接杆444的末端同轴相连接。

如图1和图14所示，所述的的收集装置45包括连接轴ΙΙ451、收集底板452、收集器453，所述的连接轴ΙΙ451与旋转关节ΙΙ43相连接；所述的收集底板452与连接轴ΙΙ451通过螺栓相固连；所述的收集器453与收集底板452通过销钉相连接。

工作开始时，首先由机械夹44中的夹板442上的传感器检测待采摘水果的位置，将信号传给控制系统，然后移动履带装置1开始运作，将装置移到最靠近水果的地方，此时控制系统控制伸缩式机械臂2中的第一转动关节22、第二转动关节24和伸缩式关节26开始工作，伸缩式机械臂2控制转臂28，转臂28带动斜齿轮柔性关节3，控制系统将斜齿轮柔性关节3调节到最合适采摘的位置，斜齿轮柔性关节3控制内槽轮机构41，内槽轮机构41和控制系统共同作用旋转关节Ι42和旋转关节ΙΙ43，旋转关节Ι42和旋转关节ΙΙ43带动机械夹44和收集装置45，通过机械夹44对水果进行夹取，最后放置于收集装置45内，完成水果采摘作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种柔性水果采摘车，包括移动履带装置、伸缩式机械臂、斜齿轮柔性关节、多功能采摘装置，其特征在于：所述的伸缩式机械臂位于移动履带装置的上端且通过螺栓相固连；所述的斜齿轮柔性关节位于伸缩式机械臂的末端，且通过螺栓与伸缩式机械臂相固连；所述的多功能采摘装置位于斜齿轮柔性关节的末端，且通过螺栓与斜齿轮柔性关节相固连；其中：

所述的移动履带装置包括转动轴、移动履带轮、履带、装载平台、移动履带轮外壳、步进电机Ι，所述的转动轴与两端的移动履带轮相连接；所述的履带位于移动履带轮的外部，且通过销与移动履带轮相连接；所述的装载平台位于转动轴上方，且与移动履带轮外壳相连接；所述的移动履带轮外壳位于移动履带轮的两侧；所述的步进电机Ι位于移动履带轮外壳外侧，且通过键与转动轴相连接；

所述的伸缩式机械臂包括转座、第一转动关节、第一连接臂、第二转动关节、第二连接臂、伸缩式关节、第三连接臂、转臂，所述的转座位于移动履带装置的上方，且通过螺栓与移动履带装置相固连；所述的第一转动关节位于转座的上方，且通过螺栓与转座相连接；所述的第一连接臂位于第一转动关节上方，且与第一转动关节相连接；所述的第二转动关节与第一转动关节通过第一连接臂相连接；所述的伸缩式关节与第二转动关节通过第二连接臂相连接；所述的转臂与伸缩式关节通过第三连接臂相连接；

所述的斜齿轮柔性关节包括一级垫板、一级滚针轴承、一级锥齿轮、二级垫板、二级滚针轴承、二级锥齿轮、三级垫板、三级滚针轴承、三级锥齿轮、四级滚针轴承、尾座端盖，所述的一级垫板位于转臂的右端，且通过螺栓与转臂相固连；所述的一级滚针轴承位于一级垫板的内侧，且与一级垫板同轴相连接；所述的一级锥齿轮与一级滚针轴承同轴相连接；所述的二级垫板与一级锥齿轮同轴相连接；所述的二级滚针轴承位于二级垫板的内侧，且与二级垫板同轴相连接；所述的二级锥齿轮与二级滚针轴承同轴相连接；所述的三级垫板与二级锥齿轮同轴相连接；所述的三级滚针轴承位于三级垫板的内侧，且与三级垫板同轴相连接；所述的三级锥齿轮与三级滚针轴承同轴相连接；所述的四级滚针轴承与三级锥齿轮同轴相连接；所述的尾座端盖与内槽轮机构通过螺栓相固连；

所述的多功能采摘装置包括内滑槽机构、旋转关节Ι、旋转关节ΙΙ、机械夹、收集装置，所述的内滑槽机构位于尾座端盖的右端，且与尾座端盖通过螺栓相固连；所述的旋转关节Ι位于内槽轮机构的右端，且与内槽轮机构通过螺栓相固连；所述的旋转关节ΙΙ位于内槽轮机构的右端，且与内槽轮机构通过螺栓相固连；所述的机械夹与旋转关节Ι相固连；所述的收集装置与旋转关节ΙΙ相固连。

2.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的第一转动关节包括连接轴、蜗轮蜗杆机构、步进电机ΙΙ，所述的的连接轴位于转座的上端，且通过螺栓与转座同轴连接；所述的蜗轮蜗杆机构与连接轴同轴相连接；所述的步进电机ΙΙ与蜗杆相连接。

3.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的第二转动关节包括垫板、第二转动关节连接轴、步进电机ΙΙΙ，步进电机ΙΙΙ通过垫片与第二转动关节连接轴相连接。

4.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的伸缩式关节包括U型支撑座、L型支撑座、贯通式丝杠装置Ι、贯通式丝杠装置ΙΙ、一级步进电机、二级步进电机、三级步进电机、三对相互啮合的直齿轮，所述的U型支撑座位于第二连接臂的外侧，且通过螺栓与第二连接臂相固连；所述的L型支撑座位于转臂的两端，且通过螺栓与转臂相固连；所述的贯通式丝杠装置Ι与两端的U型支撑座和L型支撑座通过螺栓相固连；所述的贯通式丝杠装置ΙΙ与两端的U型支撑座和L型支撑座通过螺栓相固连；所述的一级步进电机、二级步进电机和三级步进电机通过键与三对相互啮合的直齿轮相连接；所述的三对相互啮合的直齿轮位于转臂内侧，且与转臂内侧轴同轴相连接。

5.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的内槽轮机构包括主动拨盘和从动槽轮，所述的主动拨盘和尾座端盖通过螺栓相连接；所述的从动槽轮和主动拨盘同轴相连接。

6.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的旋转关节Ι和旋转关节ΙΙ均包括旋转固定座、一对相互啮合锥齿轮Ι、一对相互啮合锥齿轮ΙΙ、旋转关节外壳、上端轴部、一对相互啮合直齿轮、一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ、右侧轴、前端法兰，所述的旋转固定座位于内滑槽机构右端，且通过螺栓与内滑槽机构相固连；所述的一对相互啮合锥齿轮Ι与旋转固定座同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙ与一对相互啮合锥齿轮Ι同轴相连接；所述的上端轴部与旋转关节外壳通过螺栓相固连；所述的一对相互啮合直齿轮与上端轴部同轴相连接；所述的一对相互啮合锥齿轮ΙΙΙ分别与右侧轴和前端法兰同轴相连接；所述的前端法兰与旋转关节外壳通过螺栓相固连。

7.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的机械夹包括夹座、夹板、连接轴Ι、一级连接杆、二级连接杆、四级步进电机，所述的夹座与连接轴Ι通过螺栓相固连；所述的连接轴Ι与旋转关节Ι相连接；所述的夹板与一级连接杆一端通过螺栓相连接，且夹板上有传感器；所述的二级连接杆与一级连接杆另一端通过销钉相连接；所述的四级步进电机与一级连接杆的末端同轴相连接。

8.根据权利要求1所述的一种柔性水果采摘车，其特征在于：所述的的收集装置包括连接轴ΙΙ、收集底板、收集器，所述的连接轴ΙΙ与旋转关节ΙΙ相连接；所述的收集底板与连接轴ΙΙ通过螺栓相固连；所述的收集器与收集底板通过销钉相连接。