CN110050587A - 椰枣采摘机机械臂 - Google Patents

Abstract

椰枣采摘机机械臂，用于方便对椰枣的采摘。它包括：底座；摆臂，摆臂与底座铰接连接，并在摆臂与底座之间设有驱使摆臂摆动的摆动油缸；第一提升臂，第一提升臂滑动设置在摆臂上；第二提升臂，第二提升臂滑动设置在第一提升臂上；工作臂，工作臂滑动设置在第二提升臂上；环抱机构，它设置在摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂的上端，用于抱住椰枣树树干；导轨，所述导轨固定在工作臂的顶部，导轨为“C”形结构，在导轨的顶部滑动安装有支撑座，在支撑座上设有驱动支撑座移动的行走单元；切割机构，它设置在支撑座的顶部，通过旋转的切割锯实现对椰枣枝的切断。本发明可高效用于椰枣的采摘作业中。

Description

椰枣采摘机机械臂

技术领域

本发明涉及椰枣采摘机械技术领域，具体地说是一种椰枣采摘机机械臂。

背景技术

椰枣是一种生长在高处的果实，椰枣树的高度一般在八九米甚至十几米以上，椰枣树树干比较笔直且无分叉。现有技术中在对椰枣进行采摘时，一般是人工徒手攀爬至椰枣树上端，然后用刀具将椰枣枝切段。这种方式下，爬高存在的一定的危险性，且采摘效率比较低。椰枣采摘机械的出现，很好了解决了这个问题，椰枣采摘机械通过可伸缩的机械臂将锯片举升至高处，这种方式下，由于机械臂与椰枣树之间存在一定的距离和夹角，因此机械臂伸展后的长度往往要高于椰枣树的高度，机械臂伸展后的长度越大，机械臂末端的执行机构所处环境的稳定性越差。再者，在椰枣树的四周都会有结果的椰枣，因此采摘完椰枣树一个方位的椰枣后，必须移动整个机械臂，以使得机械臂末端的执行机构(如锯片)移动至待采摘位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种椰枣采摘机机械臂，用于方便对椰枣的采摘。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：椰枣采摘机机械臂，其特征是，它包括：

底座；

摆臂，所述摆臂与底座铰接连接，并在摆臂与底座之间设有驱使摆臂在竖直面内摆动的摆动油缸；

第一提升臂，所述第一提升臂滑动设置在摆臂上；

第二提升臂，所述第二提升臂滑动设置在第一提升臂上；

工作臂，所述工作臂滑动设置在第二提升臂上；

环抱机构，它设置在摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂的上端，用于抱住椰枣树树干；

导轨，所述导轨固定在工作臂的顶部，导轨为“C”形结构，在导轨的顶部滑动安装有支撑座，在支撑座上设有驱动支撑座相对导轨沿圆弧移动的行走单元；

切割机构，它设置在支撑座的顶部，通过旋转的切割锯实现对椰枣枝的切断。

进一步地，在摆臂的侧面设有滑槽，第一提升臂滑动设置在滑槽内；同样，在第一提升臂、第二提升臂和工作臂侧面均设有滑槽，第二提升臂与第一提升臂上的滑槽滑动连接，工作臂与第二提升臂上的滑槽滑动连接。

进一步地，提升机构包括提升马达、固定在提升马达输出端的蜗杆、与蜗杆啮合并与提升齿轮共轴设置的蜗轮、与提升齿轮啮合的齿条，所述齿条固定在滑槽内，提升马达固定在摆臂、第一提升臂和第二提升臂上的安装槽内。

进一步地，环抱机构包括一对加固杆、设置在两加固杆之间的夹紧油缸，加固杆的第一端用于与摆臂、第一提升臂、第二提升臂或工作臂的侧壁铰接，两加固杆的第二端配合作用实现对椰枣树树干的夹持。

进一步地，行走单元包括固定在支撑座侧壁上的安装架、固定在安装架上的行走马达、固定在行走马达输出端的行走齿轮、固定在导轨侧壁上且与行走齿轮啮合的齿圈。

进一步地，切割机构包括固定在支撑座顶部的横梁、与横梁滑动连接的滑杆、驱动滑杆相对横梁移动的进给单元、固定在滑杆上的切割马达、固定在切割马达输出端的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，在从动齿轮上固定有切割锯。

进一步地，进给单元包括固定在横梁上的进给马达、固定在进给马达输出端的丝杠、固定在滑杆底部且与丝杠配合的丝杠螺母。

进一步地，在导轨与工作臂之间设有支撑杆。

进一步地，在导轨内壁上固定有料斗，料斗设置在切割锯下方，且在料斗下端设有输送袋。

本发明的有益效果是：本发明提供的椰枣采摘机机械臂，使用时，摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂均沿椰枣树树干设置，同等长度的机械臂本发明的作业高度最大；切割完椰枣树树干某一方位的椰枣后，驱动支撑座沿导轨移动，就可以才找椰枣树其它方位的椰枣。本发明操作方便，采摘效率高。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为底座和摆臂的装配示意图；

图3为摆臂的剖视图；

图4为齿条布置方式；

图5为第一提升臂的剖视图；

图6为提升机构的示意图；

图7为环抱机构的示意图；

图8为工作臂的示意图；

图9为导轨与切割机构的俯视图；

图10为切割机构的示意图；

图11为工作状态下椰枣树与导轨的位置关系图；

图12为本发明工作状态示意图；

图13为导轨圆心与椰枣树重合的情形；

图中：1底座，11安装台，12摆动油缸，13铰接轴，2摆臂，21滑槽，22齿条，23支耳，3第一提升臂，31安装槽，32提升齿轮，33蜗轮，34蜗杆，35提升马达，3＇第二提升臂，4工作臂，41支撑杆，5加固杆，51夹紧油缸，52凹槽，6导轨，61支撑座，62安装架，63行走马达，64行走齿轮，65齿圈，66轨道槽，7横梁，71滑杆，72丝杠螺母，73丝杠，74支座，75进给马达，8切割马达，81主动齿轮，82从动齿轮，83切割锯，9料斗，91输送袋，10椰枣树，101椰枣。

具体实施方式

如图1至图13所示，本发明主要包括底座1、摆臂2、第一提升臂3、第二提升臂3＇、提升机构、环抱机构、导轨6和切割机构，下面结合附图对本发明进行详细描述。

底座1：

如图1和图2所示，底座1为本发明的基础部件，底座上端敞口，在底座内腔的左侧设有安装台11，在安装台上铰接安装有摆臂2。

摆臂2：

如图2、图3所示，摆臂2为条形结构的金属件，摆臂的第一端与安装台铰接，在摆臂的侧面设有滑槽21，且滑槽贯穿摆臂的第二端。在滑槽内固定有一对齿条22，如图4所示，两齿条竖直设置。如图1所示，为驱动摆臂的摆动，在底座的内腔壁与摆臂的外壁之间设有一对摆动油缸12，摆动油缸的活塞杆通过铰接轴与摆臂铰接连接。摆臂的长度在2.5-5米之间。

第一提升臂3：

如图5所示，第一提升臂3也为条形结构的金属件，第一提升臂滑动设置在摆臂内的滑槽中，在第一提升臂的侧面设有滑槽21，在滑槽内也设有一对平行设置的齿条22。在第一提升臂的侧面设有安装槽31，在安装槽内固定有提升马达35，在提升马达的输出端固定有蜗杆34，在安装槽内转动安装有共轴设置的提升齿轮32和蜗轮33，其中蜗轮与蜗杆啮合，提升齿轮用于与摆臂内的齿条啮合。提升马达工作时，可以取得蜗杆的转动，进而驱动提升齿轮的转动，进而驱动第一提升臂相对摆臂的平移。如图6所示，提升齿轮设置有两个，且两提升齿轮分居蜗轮的前后两侧。第一提升臂的长度在2.5-5米之间。提升马达、蜗杆、蜗轮和提升齿轮构成了驱动第一提升臂沿摆臂上下移动的提升机构。

第二提升臂3＇：

第二提升臂3＇与第一提升臂的结构形状完全相同，在此不再赘述。第二提升臂的长度在2.5-5米之间。第二提升臂内的提升机构用于驱使第二提升臂沿第一提升臂的上下移动。

工作臂4：

如图1、图8所示，工作臂4为条形的金属件，在工作臂的侧面也设有安装槽，在安装槽内也设有提升机构，通过提升机构驱动工作臂相对第二提升臂的上下移动，工作臂的长度为2.5-5米。

工作时，首先将装载有该机械臂的车体停在椰枣树旁边，驱使摆动油缸动作，使得摆臂处于竖直状态；随后通过提升机构驱动第一提升臂从摆臂内移出、第二提升臂从第一提升臂内移出、工作臂从第二提升臂内移出。为使得摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂处于稳定状态，在摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂上均设有环抱机构。

环抱机构：

如图7所示，环抱机构包括一对加固杆5、设置在两加固杆之间的夹紧油缸51，加固杆的第一端与摆臂(或第一提升臂、或第二提升臂、或工作臂)的前侧和后侧铰接。为实现这一目的，在摆臂、第一提升臂、第二提升臂、工作臂的前侧和后侧均设有支耳23，加固杆与对应的支耳铰接连接。夹紧油缸为双作用缸，如图3所示，加固杆的第二端设有圆弧形的凹槽52，凹槽内设有橡胶垫，使用时驱使夹紧油缸动作使得橡胶垫与椰枣树干接触并压紧，此时两加固杆将椰枣树抱住。环抱机构设置在摆臂、第一提升臂、第二提升臂、工作臂的上端，这样不会影响摆臂与第一提升臂、第一提升臂与第二提升臂、第二提升臂与工作臂之间的相对移动。通过环抱机构，摆臂、第一提升臂、第二提升臂、工作臂均与椰枣树树干固定在一起，进而起到稳定作用。

导轨6：

如图8、图9所示，导轨6为“C”形结构，导轨对应的圆心角大于300度，小于330度。在导轨的上方设有支撑座61，支撑座与导轨之间滑动连接。为实现这一目的，在导轨的上表面设有圆弧形的轨道槽66，支撑座的底部设有与轨道槽滑动连接的滑块。为驱动支撑座相对导轨的移动，在支撑座的侧壁上固定有安装架62，在安装架上固定有行走马达63，在行走马达输出端固定有行走齿轮64，在导轨侧壁上设有环槽，在环槽内固定有齿圈65，齿圈与行走齿轮啮合。行走马达工作时，可以驱使行走齿轮的转动，进而驱动支撑座沿导轨的移动，且移动轨迹为圆弧，支撑座在导轨上移动用于实现对切割机构的定位，使其靠近椰枣。为实现导轨与工作臂之间相对安装，在导轨与工作臂之间设有若干支撑杆41。行走马达、行走齿轮和齿圈构成了驱动支撑座相对导轨沿圆弧移动的行走单元。

切割机构:

如图8至图10所示，在支撑座的顶部固定有横梁7，在横梁内滑动安装有滑杆71，为驱动滑杆的移动在滑杆底部固定有丝杠螺母72，在横梁内固定有进给马达75，在进给马达输出端固定有丝杠73，丝杠与丝杠螺母配合，在横梁内固定有支撑丝杠的支座74。进给马达工作时，可以驱使滑杆相对横梁的水平移动。在滑杆的一端固定有其切割马达8，切割马达输出端设有主动齿轮81，在滑杆的该端转动安装有从动齿轮82，从动齿轮与主动齿轮啮合。在从动齿轮上还固定有切割锯83，切割马达工作时，可以驱使切割锯的转动，切割锯转动时便可以实现对椰枣枝的切断。横梁、滑杆、进给马达、丝杠、丝杠螺母、切割马达、主动齿轮、从动齿轮和切割锯构成了切割机构。其中，进给马达、丝杠、丝杠螺母构成了驱动滑杆相对横梁移动的进给单元。

为实现对切割下来的椰枣的收集，如图1、图9所示，在导轨内壁上固定有料斗9，料斗为上端大、下端小的锥形结构，在料斗的下端固定有输送袋91，输送袋的实质为两端敞口的尼龙布，尼龙布的上端与料斗固定连接，尼龙布的下端置于收集箱内，这样被切下的椰枣落在料斗内，随后沿料斗落入输送袋内，随后沿输送袋落入收集箱内。料斗的大端位于切割锯的下方，以保证被切下的椰枣顺利落在料斗内。切割锯应水平设置，由于椰枣枝上的椰枣粒数多、重量大，椰枣自然垂落，通过切割锯将椰枣枝切断即可。

下面对本发明的使用方法进行描述：

(1)驱动摆动油缸动作，使得摆臂处于竖直状态，如图11、图12所示，此时椰枣树10树干穿过导轨上的缺口进入导轨内侧；

(2)驱动提升机构动作，使得第一提升臂从摆臂内伸出，第二提升臂从第一提升臂内伸出，工作臂从第二提升臂内伸出；

(3)驱动环抱机构动作，使得环抱机构的加固杆与椰枣树树干牢牢固定在一起；

(4)驱动支撑座在导轨上移动，使得切割机构靠近待采摘椰枣；

(5)驱动滑杆相对横梁移动，使得切割锯进一步靠近待采摘椰枣；

(6)驱动切割马达动作，使得切割锯旋转以实现对椰枣枝的切断；

(7)经步骤6切下的成串椰枣101落在料斗内，并穿越输送袋后落入收集箱内。

为减少切割机构移动次数，尽量减少作业时间，如图13所示，导轨轴线与工作臂不重合，当环抱机构将椰枣树抱住后，椰枣树与导轨轴线距离尽可能小，即使得椰枣树尽可能的位于导轨轴线上。

Claims (9)

1.椰枣采摘机机械臂，其特征是，它包括：

底座；

摆臂，所述摆臂与底座铰接连接，并在摆臂与底座之间设有驱使摆臂在竖直面内摆动的摆动油缸；

第一提升臂，所述第一提升臂滑动设置在摆臂上；

第二提升臂，所述第二提升臂滑动设置在第一提升臂上；

工作臂，所述工作臂滑动设置在第二提升臂上；

环抱机构，它设置在摆臂、第一提升臂、第二提升臂和工作臂的上端，用于抱住椰枣树树干；

导轨，所述导轨固定在工作臂的顶部，导轨为“C”形结构，在导轨的顶部滑动安装有支撑座，在支撑座上设有驱动支撑座相对导轨沿圆弧移动的行走单元；

切割机构，它设置在支撑座的顶部，通过旋转的切割锯实现对椰枣枝的切断。

2.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，在摆臂的侧面设有滑槽，第一提升臂滑动设置在滑槽内；同样，在第一提升臂、第二提升臂和工作臂侧面均设有滑槽，第二提升臂与第一提升臂上的滑槽滑动连接，工作臂与第二提升臂上的滑槽滑动连接。

3.根据权利要求2所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，提升机构包括提升马达、固定在提升马达输出端的蜗杆、与蜗杆啮合并与提升齿轮共轴设置的蜗轮、与提升齿轮啮合的齿条，所述齿条固定在滑槽内，提升马达固定在摆臂、第一提升臂和第二提升臂上的安装槽内。

4.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，环抱机构包括一对加固杆、设置在两加固杆之间的夹紧油缸，加固杆的第一端用于与摆臂、第一提升臂、第二提升臂或工作臂的侧壁铰接，两加固杆的第二端配合作用实现对椰枣树树干的夹持。

5.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，行走单元包括固定在支撑座侧壁上的安装架、固定在安装架上的行走马达、固定在行走马达输出端的行走齿轮、固定在导轨侧壁上且与行走齿轮啮合的齿圈。

6.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，切割机构包括固定在支撑座顶部的横梁、与横梁滑动连接的滑杆、驱动滑杆相对横梁移动的进给单元、固定在滑杆上的切割马达、固定在切割马达输出端的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，在从动齿轮上固定有切割锯。

7.根据权利要求6所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，进给单元包括固定在横梁上的进给马达、固定在进给马达输出端的丝杠、固定在滑杆底部且与丝杠配合的丝杠螺母。

8.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，在导轨与工作臂之间设有支撑杆。

9.根据权利要求1所述的椰枣采摘机机械臂，其特征是，在导轨内壁上固定有料斗，料斗设置在切割锯下方，且在料斗下端设有输送袋。