CN109302889B - 一种辅助式梨子自动采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助式梨子自动采摘装置，包括缓冲收集的软管机构，果实机构的主体外壳，切割果枝的环绕刀具切割机构，拨开树枝的拨开机构，提升视距并且观测控制拨开机构的摄像头，显示视野的显示屏，手握直杆，控制器。本发明提供了一种简单结构的具有有效采摘的采摘辅助装置大大降低了当前果农工作的劳动强度，降低了采摘作业强度，方便了采摘难度。且可以有效避免了果实滑落时的损伤。

Description

一种辅助式梨子自动采摘装置

技术领域

本发明涉及梨子采摘设备技术领域，主要涉及一种辅助式梨子自动采摘装置。

背景技术

我国每年会种植大量的梨子，但是梨子的采摘为了避免对果实的破坏，主要以人工采摘为主，效率低下，同时也导致果实价格相对较高，采摘作业难度较大，对于季节性时期要求高，如果人工采摘容易对果农造成伤害，并且采摘不及时容易造成经济损失。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种辅助式梨子自动采摘装置，用于辅助人工采摘水果，降低劳动强度，提升采摘效率，避免水果损坏。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：包括有盒状的主体外壳，主体外壳顶部设有进梨口，底部设有出梨口；主体外壳的每个侧板顶部均安装有拨开机构和环绕刀具切割机构；出梨口外连通有软管机构。

所述拨开机构包括有固定在对应侧板顶部的拨开底座，拨开底座内安装有横向微型舵机，横向微型舵机的转动轴为横向且该转动轴上固定套装有拨开连接块，拨开连接块的顶面上固定安装有纵向微型舵机，纵向微型舵机的转动轴为纵向且该转动轴上固定套装有拨杆。启动横向微型舵机使其转动轴转动，进而通过拨开连接块的转动实现了拨杆的前后转动。启动纵向微型舵机使其转动轴转动，实现了拨杆的左右转动，进而实现了全方位对各种位置的枝条进行拨开操作，拨开效果好。

拨杆为曲形杆状，为两段圆弧组合而成曲形。拨杆包括有两段圆弧段，远离转动轴处圆弧段弧度大于靠近转动轴处圆弧段弧度，保证枝条拨开时枝条往内侧划入，避免枝条拨开时往外侧滑出，圆弧内表面经过加工处理称粗糙磨砂质，通过曲形与粗糙面增大与树枝的摩擦，保证有效拨开不打滑。单一拨杆的有效拨开长度约为3/4的主体外壳宽度，当两根拨杆联合作用，呈48.19°时约在主体外壳上方交合为最高提前拨开距离，拨杆旋开支条距离微小于枝条至主体外壳距离，保证足够的提前量即在拨开旋转速度等于或微小于装置探入速度时，可在枝条接触主体装置前拨开枝条。靠近控制盒的拨杆以拨开自上而下进入主体外壳的果枝为主，纵向高度相对较低，其余三个拨杆以四周靠近的枝条为主，纵向高度较高，为与主体外壳平行的三个外表面平齐工作，当枝条较多时，通过两个微型舵机的多自由度结合，通过图像处理的判断更改拨杆的配合。

所述拨杆实现了扩展视野，同时播开附近的枝条，帮助整个装置探入树丛。

所述环绕刀具切割机构均包括有固定在对应侧板顶部左或右端的切割舵机，切割舵机的转动轴均朝上且该转动轴顶端均固定套装有横向的刀具，所述刀具首尾环绕呈矩形，每个环绕刀具切割机构中刀具的切割面在高度方向相互错开分布。所述刀具为长条状，其内侧为刀刃，刀具长度小于主体外壳宽度。

刀具在工作过程中，相应的切割舵机将对应的刀具旋转到主体外壳上口部的中间部位，使得四个刀具在中间部位围绕呈一切割圈，待切割的枝条则被聚集在这切割圈内，随着切割舵机的不断旋转，切割圈面积越来越小，最终消失，实现了切割枝条的目的。在此过程中，由于刀具的切割面在高度方向相互错开分布，因此，相互之间不会阻挡。此外，刀具中间相互配合围成的切割圈，也起到了对切割枝条稳定的作用，防止切割枝条移动，便于切割。

刀具具有呈内侧为刀刃，外侧较厚重的形态，整体刀具长度微小于主体外壳宽度，保证重量足够，在舵机作用下具有足够的切削力，切不会切到装置其他部分。

所述软管机构包括有连通在出梨口部位的外软管，外软管内高度方向间隔分布有弹性网；每层弹性网均包括有若干相互平行且间隔分布的弹性绳，每层弹性网中的弹性绳自上而下依次为横向平行和纵向平行交替分布。梨子落入软管机构后，梨子是从每层弹力网中的弹性绳之间的缝隙往下落，由于每层弹性绳自上而下依次为横向平行和纵向平行交替分布，可以防止梨子连续无缓冲下落造成梨子损坏，每层弹性网都给予一定的缓冲力，有效地保护了梨子，防止磕碰发生。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述刀具为条形刀，条形刀的外侧均设有条形刀刃。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述拨杆为弧形杆。弧形设计，具有一定的聚拢作用，拨动效果好，防止树枝滑落。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述外软管通过卡扣连接在主体外壳的出梨口部位。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述进梨口部位安装有用于判断果实是否进入主体外壳内的对射型光电传感器。通过果柄遮挡的判断状态，即仅有一个遮挡或均为遮挡时判断，果实完全进入。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述主体外壳一侧安装有控制器，所述对射型光电传感器的输出端与控制器的输出端电连接；控制器侧部安装有用于观测梨子周围枝条的摄像头；所述控制器底部安装有手握直杆，手握直杆上安装有显示屏，所述摄像头的输出端与显示屏的输入端电连接。

所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述手握直杆上置有与控制器电连接的电源按键、切割按键。

本发明包括缓冲收集的软管机构，果实机构的主体外壳，切割果枝的环绕刀具切割机构，拨开树枝的拨开机构，提升视距并且观测控制拨开机构的摄像头，显示视野的显示屏，手握直杆和控制器。

所述的切割果枝的环绕刀具切割机构置于主体外壳顶端，所述的拨开机构与环绕装置并行放置与主体外壳顶端，所述缓冲收集的软管机构与主体外壳下方连接，所述主体外壳与控制器平行连接，所述控制器与手握直杆连接，手握直杆握手处置有按键及显示屏。

所述的切割果枝的环绕刀具切割机构由四柄刀具组合成矩形环绕范围，所述刀具通过螺纹连接于切割舵机的转动轴，切割舵机均置于主体外壳圈的四个舵机安装套壳中。

所述主体外壳的进梨口部位设有两组对射型光电传感器，所述的两组对射型光电传感器置于果实机构的主体外壳顶端口部并于刀具平行水平放置于下方同一平面。

所述的拨开机构置于对应的环绕刀具切割机构旁，并且置于果实机构的主体外壳顶端。

所述缓冲收集的软管机构与果实机构的主体外壳通过卡扣连接，缓冲收集的软管机构内部由弹性绳子交错组成。

进一步地，所述的控制器通过缓冲收集的软管机构与果实机构的主体外壳螺纹连接，所述的控制器与手握直杆螺纹连接。所述的手握直杆为两节式螺纹旋接。

进一步地，通过所述的切割果枝的环绕刀具切割机构和所述的切割果枝的环绕刀具切割机构和所述的摄像头和所述果实机构的主体外壳置的对射型光电传感器控制辅助。

对射型光电传感器的型号:云辉QT-50

控制器的型号:STM32F407

本技术与现有技术相比有如下优点：

1.本发明提供了一种简单结构的具有有效采摘的采摘辅助装置大大降低了当前果农工作的劳动强度，降低了采摘作业强度，方便了采摘难度。

2.本发明的环绕切割装置同时起到了切割与固定果柄作用，简单直接有效。

3.本发明通过对射型光电传感器组合的配合可以在判断果实完全进入主体外壳后采摘，避免损伤果实。

4.本发明通过所携带的摄像头判断树枝并且控制拨开机构工作，有效协助了整机探入树间。

5.本发明通过所携带的摄像头并且投放到显示屏，有效协助了视野的扩增，同时通过图像处理在显示屏标记出果实，提升了工作效率。

4.所述的缓冲收集的软管机构直接有效避免了对果实滑落的损伤。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主体外壳示意图。

图3为本发明的顶部结构示意图。

图4为拨开机构的结构示意图。

图5为本发明的控制装置示意图。

图6为外软管内部的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实例对本发明做进一步说明。

一种辅助式梨子自动采摘装置，包括有盒状的主体外壳2，主体外壳2顶部设有进梨口66，底部设有出梨口；主体外壳2的每个侧板顶部均安装有拨开机构4和环绕刀具切割机构3；出梨口外连通有软管机构1。

所述拨开机构4包括有固定在对应侧板顶部的拨开底座47，拨开底座47内安装有横向微型舵机，横向微型舵机的转动轴为横向且该转动轴上固定套装有拨开连接块48，拨开连接48块的顶面上固定安装有纵向微型舵机45，纵向微型舵机45的转动轴为纵向且该转动轴上固定套装有拨杆46。

所述环绕刀具切割机构3均包括有固定在对应侧板顶部左端的切割舵机35、36、37、38，切割舵机35、36、37、38的转动轴均朝上且该转动轴顶端均固定套装有横向的刀具31、32、33、34，所述刀具31、32、33、34首尾环绕呈矩形，每个环绕刀具切割机构3中刀具的切割面在高度方向相互错开分布。

所述软管机构1包括有连通在出梨口部位的外软管65，外软管65内高度方向间隔分布有弹性网8；每层弹性网8均包括有若干相互平行且间隔分布的弹性绳11，每层弹性网中的弹性绳11自上而下依次为横向平行和纵向平行交替分布。

所述刀具为条形刀，条形刀的外侧均设有条形刀刃。

所述拨杆为弧形杆。

所述外软管65通过卡扣连接在主体外壳2的出梨口部位。

所述进梨口66部位安装有用于判断果实是否进入主体外壳2内的对射型光电传感器21。

所述主体外壳2一侧安装有控制器5，所述对射型光电传感器21的输出端与控制器5的输出端电连接；控制器5侧部安装有用于观测梨子周围枝条的摄像头51，摄像头51位于透明保护罩52内。所述控制器底部安装有手握直杆6，手握直杆6上安装有显示屏63，所述摄像头51的输出端与显示屏63的输入端电连接。

所述手握直杆6上置有与控制器电连接的电源按键61、切割按键62。

操作过程如下：

所述电源按键61打开后，所述的显示屏63显示顶端视野并且在显示屏63中标注出梨子，所述的摄像头通过观测顶端的树枝，控制拨开机构41、42、43、44中的横向微型舵机和纵向微型舵机驱动拨杆将树枝拨开，当梨子顺利进入主体外壳后，所述的对射型光电传感器21对射型光电传感器22任一存在遮挡或者均为遮挡，则判断果实完全进入，所述的切割按键62按下后方可启动切割果枝的环绕刀具切割机构3中的切割舵机。

切割舵机35、36、37、38分别带动刀具31、32、33、34转动，在主体外壳2的顶端中心点交合为一点固定果柄的同时切割果柄，当切割舵机35、36、37、38带动刀具31、32、33、34转动的阻力所造成的反馈电压正常时，即判断切割成功，收回刀具，若未切割完全将重复此过程。

果实从主体外壳2滑落进入与果实机构的主体外壳2通过卡扣23连接的缓冲收集的软管机构1，由弹性绳子11交错组成而成的减速带使果实减速收集。

Claims (4)

1.一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：包括有盒状的主体外壳，主体外壳顶部设有进梨口，底部设有出梨口；主体外壳的每个侧板顶部均安装有拨开机构和环绕刀具切割机构；出梨口外连通有软管机构；

所述拨开机构包括有固定在对应侧板顶部的拨开底座，拨开底座内安装有横向微型舵机，横向微型舵机的转动轴为横向且该转动轴上固定套装有拨开连接块，拨开连接块的顶面上固定安装有纵向微型舵机，纵向微型舵机的转动轴为纵向且该转动轴上固定套装有拨杆；

所述环绕刀具切割机构均包括有固定在对应侧板顶部左或右端的切割舵机，切割舵机的转动轴均朝上且该转动轴顶端均固定套装有横向的刀具，所述刀具首尾环绕呈矩形，每个环绕刀具切割机构中刀具的切割面在高度方向相互错开分布；

所述软管机构包括有连通在出梨口部位的外软管，外软管内高度方向间隔分布有弹性网；每层弹性网均包括有若干相互平行且间隔分布的弹性绳，每层弹性网中的弹性绳自上而下依次为横向平行和纵向平行交替分布；

所述刀具为条形刀，条形刀的外侧均设有条形刀刃，其内侧为刀刃，刀具长度小于主体外壳宽度；

所述进梨口部位安装有用于判断果实是否进入主体外壳内的对射型光电传感器；

所述主体外壳一侧安装有控制器，所述对射型光电传感器的输出端与控制器的输出端电连接；控制器侧部安装有用于观测梨子周围枝条的摄像头；所述控制器底部安装有手握直杆，手握直杆上安装有显示屏，所述摄像头的输出端与显示屏的输入端电连接；

所述手握直杆上置有与控制器电连接的电源按键、切割按键。

2.根据权利要求1所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述拨杆为弧形杆。

3.根据权利要求1所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：所述外软管通过卡扣连接在主体外壳的出梨口部位。

4.根据权利要求1所述的一种辅助式梨子自动采摘装置，其特征在于：拨杆为曲形杆状，拨杆包括有两段圆弧段，远离转动轴处圆弧段弧度大于靠近转动轴处圆弧段弧度。