CN109601135A - 一种高空坚果类采摘装置 - Google Patents

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陈建
黄林
李锦春
王建勇
孙鑫磊
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    • A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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Abstract

一种高空坚果类采摘装置，包括飞行模块、机械臂、末端执行件和外置电源，所述飞行模块包括机身主体部分、动力部分和控制部分，所述机身主体部分包括机身骨架,所述动力部分包括电池、无刷电机和旋翼，所述控制部分是无人机的控制系统；所述机械臂包括机械臂传动机构、小臂和大臂；所述末端执行件包括末端剪切机构和环形收集器；从地面上的蓄电池由输电线传输到无人机，将无人机与电源分离。本发明提供了一种无人机与电源分离、供电充足、续航时间长、采摘方便易操作、坚果收集高效的高空坚果类采摘装置。

Description

一种高空坚果类采摘装置
技术领域
本发明涉及采摘装置领域，具体涉及坚果类采摘装置领域，特别涉及高空坚果类采摘装置。
背景技术
人工采摘对于高处的坚果采摘而言，不仅不易操作，而且有一定的安全隐患，对于树冠等人难以够触到的地方，无法进行采摘操作。全球知名机器人制造厂商Energid将无人机和机械臂结合到了一起；日本一家无人机制造商PRODRONE公司开发出了一款产品，带有机械臂的无人机PD6B-AW-ARM；但是他们都没有应用到高空坚果采摘领域，且都存在无人机续航时间短的问题，难以在生产生活中推广应用。
发明内容
为了克服现有人工采摘方式的不易操作、安全隐患大、无人机续航时间短的不足，本发明提供了一种无人机与电源分离、供电充足、续航时间长、采摘方便易操作、坚果收集高效的高空坚果类采摘装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高空坚果类采摘装置，包括飞行模块、机械臂、末端执行件和外置电源，所述飞行模块包括机身主体部分、动力部分和控制部分，所述机身主体部分包括机身骨架,所述动力部分包括电池、无刷电机和旋翼，所述控制部分是无人机的控制系统；所述机械臂包括机械臂传动机构、小臂和大臂；所述末端执行件包括末端剪切机构和环形收集器；从地面上的蓄电池由输电线传输到无人机，将无人机与电源分离；以无人机作为工作平台，无人机的偏航运动为整个机械臂在水平面的旋转运动；分别采用一大一小两个气缸作为大小臂的动力机构，联接大臂的气缸能够带动大臂的俯仰运动；大臂与小臂之间用一个笔形气缸进行联接，来带动小臂的运动，通过两个气缸的配合，使机构的末端剪切机构在直线方向上完成进给，并且完成在竖直方向上的调整。
进一步，所述机械臂传动机构中的小臂一方面连接末端执行机构的电动推杆，另一方面与大臂连接；并且还与笔形气缸的推杆铰接；通过推杆的伸缩运动，来带动小臂的俯仰运动。
再进一步，所述机械臂传动机构中的大臂的一段连接着小臂，另外一段通过连接底座实现与无人机平台的连接；同时，大臂还与标准气缸相连接，由气缸的进给运动来实现大机械臂的俯仰运动，大臂上还有一个凸起分支与笔形气缸相连，来对小臂的姿态位置进行控制。
所述末端执行件中，电动推杆作为末端剪切机构的动力机构，电动推杆连接末端剪切机构的连接片，电动推杆的运动通过连接片带动刀片的运动，从而完成对枝条的剪切；末端剪切机构下方连接有所述环形收集器，被剪切机构剪切下来的坚果果实会掉入到收集环中，通过柔性通道实时将果实运送到地面收集器中。
本发明的有益效果主要表现在：将无人机与机械臂结合，可以勾触到比较高处的坚果、操作高效方便、对果农无安全隐患、无人机与电源分离、供电充足、无人机续航时间长、坚果收集方便，自动化程度高。
附图说明
图1是高空坚果类采摘装置装配图示意图。
图2是机械臂传动机构的示意图。
图3是末端执行件的示意图。
其中，1为旋翼，2为无刷电机，3为机身骨架，4为六角螺母，5为平垫圈，6为六角头螺栓，7为无人机脚架，8为底座联结台，9为六角薄螺母，10为平垫圈，11为等长双头螺柱，12为大臂，13为等长双头螺柱，14为六角薄螺母，15为平垫圈，16为等长双头螺柱，17为六角薄螺母，18为平垫圈，19为等长双头螺柱，20为六角薄螺母，21为平垫圈，22为环形收集器，23为电动推杆,24为小臂，25为笔形气缸，26为等长双头螺柱，27为六角薄螺母，28为平垫圈，29为等长双头螺柱，30为六角薄螺母，31为平垫圈，32为大臂气缸，33为平垫圈，34为六角头铰质孔螺栓，35为剪刀，36为连接片。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明
参照图1～图3，一种高空坚果类采摘装置，包括飞行模块、机械臂、末端执行件和外置电源，所述飞行模块包括机身主体部分、动力部分和控制部分，所述机身主体部分指的是机身骨架3,所述动力部分包括电池、无刷电机2、旋翼1,控制部分是无人机的控制系统；所述机械臂包括机械臂传动机构、小臂24和大臂12；所述末端执行件包括末端剪切机构和环形收集器22。
本高空坚果采摘装置采用外置电源，动力从地面上的蓄电池由输电线传输到无人机，将无人机与电源分离，降低了装置的自重，可以提高无人机的载重能力以及减小整个机构的体积，降低成本。本高空坚果采摘装置可以勾触到比较高处的坚果，进行采摘操作，对果农不会存在安全隐患，对于高空坚果采摘优势明显，发展空间大。
所述高空坚果类采摘装置，以无人机作为工作平台，无人机的偏航运动为整个机械臂在水平面的旋转运动；分别采用一大一小两个气缸作为大臂12和小臂24的动力机构，联接大臂12的气缸32能够带动大臂12的俯仰运动；大臂12与小臂24之间用一个笔形气缸25进行联接，来带动小臂24的运动，通过两个气缸的配合，可以使机构的剪切装置在直线方向上完成较大尺度的进给，并且完成在竖直方向上的小范围调整。
所述机械臂传动机构中的小臂24一方面连接末端执行机构的电动推杆23，另一方面与大臂12连接；并且还与笔形气缸25的电动推杆23铰接；通过电动推杆23的伸缩运动，来带动小臂24的俯仰运动。
所述机械臂传动机构中的大臂12的一段连接着小臂24，另外一段通过连接底座实现与无人机平台的连接；同时，大臂12还与大臂气缸32相连接，由大臂气缸32的进给运动来实现大臂12的俯仰运动，大臂12上还有一个凸起分支与笔形气缸25相连，来对小臂24的姿态位置进行控制。
所述末端执行件，电动推杆23作为末端剪切机构的动力机构，电动推杆23连接末端剪切机构剪切装置的连接片，电动推杆23的运动通过连接片36带动剪刀35的运动，从而完成对枝条的剪切；末端剪切机构下方连接有环形收集器22，被末端剪切机构剪切下来的坚果果实会掉入到环形收集器22中，通过柔性通道实时将果实运送到地面上的收集器中。
本发明运动过程如下：无人机将整个采摘装置送到高空坚果所在位置，通过旋翼1调整到合适角度，大臂12和小臂24在气缸的驱动下结合无人机飞行将剪刀35移动到合适的位置，启动电动推杆23，使剪刀35合拢，剪断枝条，使果实掉落到处于竖直位置环形收集器22中，环形收集器22连接通道，将剪下的果实直接送到地面。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种高空坚果类采摘装置，其特征在于，所述采摘装置包括飞行模块、机械臂、末端执行件和外置电源，所述飞行模块包括机身主体部分、动力部分和控制部分，所述机身主体部分包括机身骨架,所述动力部分包括电池、无刷电机和旋翼，所述控制部分是无人机的控制系统；所述机械臂包括机械臂传动机构、小臂和大臂；所述末端执行件包括末端剪切机构和环形收集器；从地面上的蓄电池由输电线传输到无人机，将无人机与电源分离；以无人机作为工作平台，无人机的偏航运动为整个机械臂在水平面的旋转运动；分别采用一大一小两个气缸作为大小臂的动力机构，联接大臂的气缸能够带动大臂的俯仰运动；大臂与小臂之间用一个笔形气缸进行联接，来带动小臂的运动，通过两个气缸的配合，使机构的末端剪切机构在直线方向上完成进给，并且完成在竖直方向上的调整。
2.如权利要求1所述的一种高空坚果类采摘装置，其特征在于，所述机械臂传动机构中的小臂一方面连接末端执行机构的电动推杆，另一方面与大臂连接；并且还与笔形气缸的推杆铰接；通过推杆的伸缩运动，来带动小臂的俯仰运动。
3.如权利要求1或2所述的一种高空坚果类采摘装置，其特征在于，所述机械臂传动机构中的大臂的一段连接着小臂，另外一段通过连接底座实现与无人机平台的连接；同时，大臂还与标准气缸相连接，由气缸的进给运动来实现大机械臂的俯仰运动，大臂上还有一个凸起分支与笔形气缸相连，来对小臂的姿态位置进行控制。
4.如权利要求1或2所述的一种高空坚果类采摘装置，其特征在于，所述末端执行件中，电动推杆作为末端剪切机构的动力机构，电动推杆连接末端剪切机构的连接片，电动推杆的运动通过连接片带动刀片的运动，从而完成对枝条的剪切；末端剪切机构下方连接有所述环形收集器，被剪切机构剪切下来的坚果果实会掉入到收集环中，通过柔性通道实时将果实运送到地面收集器中。
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