CN110178529B - 一种黄瓜采摘机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种黄瓜采摘机械臂，包括：机械前臂模块、机械后臂模块、切刀、滑道、滑轨，机械前臂/后臂模块包括机械前臂/后臂、关节、支架，通过机械前臂/后臂关节的角度调整，以移动机械前臂/后臂；黄瓜采摘机实现黄瓜采摘的自动化、机械化，节省人力；滑轨可折叠，滑道可摘下放在滑轨中，并调节机械前臂和机械后臂关节角度，从而黄瓜采摘机折叠，减小占用面积，便于携带和放置。

Description

一种黄瓜采摘机械臂

技术领域

本发明涉及果蔬采摘机械臂技术领域，尤其涉及一种黄瓜采摘机械臂。

背景技术

我国是一个农业大国，农业生产关系到经济社会发展的根本，近些年发展迅速，从1978-2012 年，中国蔬菜播种面积由3331khm²增加到20353 khm²；据保守估计，目前中国蔬菜总产值已超1.2万亿元，占种植业总产值比例超过33%，约占农民人均收入的14%。黄瓜是作为重要蔬菜品种被大面积种植，且已成为主要的温室农产品之一；我国黄瓜种植机械化程度较低，生产过程过于依赖人工，与世界发达国家水平相去甚远。

从上世纪起，以欧美、日本为代表的发达国家在采摘机器人上开展了大量的研究工作，由于采摘对象的复杂性和釆摘环境的特殊性，目前市场上仍然没有能够实现商品化的采摘机器人。

目前，一般采摘机械体积较大，占用空间大，携带不方便，运输成本高。

发明内容

本发明提供一种黄瓜采摘机械臂，以解决上述问题，实现自动化、机械化的高效稳定的黄瓜采摘。

一种黄瓜采摘机械臂，包括：

机械前臂模块位于黄瓜采摘装置的上部，机械前臂模块包括机械前臂和机械前臂关节，机械前臂与机械前臂关节使用螺丝固定连接，用于通过机械前臂关节角度的变换进行切割；

机械前臂模块后部连接有机械后臂模块，机械后臂模块位于黄瓜采摘机械臂的中部，机械后臂模块包括机械后臂和机械后臂关节，机械后臂与机械后臂关节使用螺丝固定连接，用于通过机械后臂关节角度变换支持整个采摘机械臂移动；

切刀，设置在机械前臂前端，用于对黄瓜梗进行切割；

滑轨设置于黄瓜采摘机械臂下部，与机械前臂模块和机械后臂模块连接；

滑道与机械前臂前端连接，设置在切刀下部。

滑轨两侧内侧设置有滑槽，滑轨用于机械前臂和机械后臂关节角度调节时，机械后臂和机械前臂支架的滑动，另外，还对整个机械后臂和机械前臂具有支撑作用和固定作用。

进一步地，滑轨为可伸缩结构，当采摘机械臂结束作业后，可调节机械前臂和机械后臂的关节角度并将滑轨收缩起来，这样可以减小整个采摘机械臂的面积，便于放置和携带。

滑道上设置有辊子，用于将切割下的黄瓜传送至准备好的瓜箱中，滑道为可拆卸部件，采摘结束后可将滑道拆下置于滑轨中，滑道为无动力辊子传输，具有结构简单、运行可靠、维护方便、节能等特点。

进一步地，机械前臂模块还包括设置在机械前臂前端的机械前臂支架，与机械前臂使用螺丝固定连接，黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨，机械前臂支架下部配套卡在滑轨两侧的滑槽中，对机械前臂起到支撑作用，支架下方设有滑槽，根据机械前臂关节角度的调节，支架在滑槽中前后滑动，使机械前臂的移动更灵活。

进一步地，机械后臂模块还包括设置在机械后臂前端的机械后臂支架，与机械后臂使用螺丝固定连接，机械后臂支架下部配套卡在滑轨的滑槽中，对机械后臂和机械前臂起到支撑作用，支架下方设有滑槽，根据机械前臂关节角度的调节，支架在滑槽中前后滑动，使机械后臂的移动更灵活，通过机械前臂关节、机械后臂关节的共同角度调节和机械前臂支架、机械后臂支架在滑槽中来回的滑动，使得采摘机械臂整体更加灵活，可以在黄瓜藤这样复杂的采摘环境中实现高效稳定采摘。

进一步地，机械前臂后端与机械前臂关节使用螺丝固定连接，机械后臂后端与机械后臂关节使用螺丝固定连接，机械前臂关节与机械后臂前端使用螺丝固定连接，法兰连接具有结合强度高、严密性好以及便于拆卸的特点，机械前臂/后臂通过法兰与关节连接便于拆卸和安装，且安装后稳定性好，承受力高。

机械前臂关节与机械后臂关节内设有关节电机，机械前臂关节和机械后臂关节通过电机驱动，关节电机体积小、响应速度快，适合多关节机械使用，机械前臂关节电机和机械后臂关节电机联动工作，实现机械前臂和机械后臂快速高效的角度调节，节省了调整时间，使采摘机械臂可以更为高效的工作。

进一步地，机械后臂模块还包括与机械后臂关节通过螺丝固定连接的底座；黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨，底座下方固定在滑轨后端，对机械后臂和机械前臂起到固定作用。

切刀部分包括两片切刀，机械前臂顶端设有凹槽，两片切刀分别设置在凹槽的两边，当机械前臂调节到合适的角度时，黄瓜梗卡在机械前臂前端的凹槽中，凹槽两边的切刀伸出将黄瓜切割。

应用本发明的技术方案，一种黄瓜采摘机械臂包括机械前臂模块、机械后臂模块，滑道、滑轨、切刀，通过机械前臂和机械后臂关节角度的调节，黄瓜卡在凹槽中，凹槽中的切刀切割黄瓜梗，黄瓜落在辊子式滑道中滑入预先放置的瓜箱中，完成黄瓜采摘；黄瓜采摘机械臂实现黄瓜采摘的自动化、机械化，节省人力；采摘结束后，可将滑轨折叠，滑道摘下放在滑轨中，并调节机械前臂和机械后臂关节角度，进而将黄瓜采摘机械臂折叠，减小占用面积，便于携带和放置。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1示出了本发明的一种黄瓜采摘机械臂的整体结构示意图；

图2示出了本发明的一种黄瓜采摘机械臂的折叠后整体结构示意图；

图3示出了本发明的一种黄瓜采摘机械臂的切刀刀片示意图；

图4示出了本发明的一种黄瓜采摘机械臂的机械前/后臂与机械前/后臂关节连接示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、机械前臂模块：11、机械前臂，12、机械前臂关节，13、机械前臂支架，14、凹槽；20、机械后臂模块：21、机械后臂，22、机械后臂关节，23、机械后臂支架，24、底座；30、切刀；40、滑轨，41、滑槽，42、滑动连接结构；50、滑道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详尽、清晰地描述，显然所述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例，以下对至少一个的示例性实施例的描述仅用于说明本发明，不作为本发明及其应用的任何限制；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种黄瓜采摘机械臂，包括：

机械前臂模块（10）位于黄瓜采摘装置的上部，机械前臂模块（10）包括机械前臂（11）和机械前臂关节（11），机械前臂（11）与机械前臂关节（12）使用螺丝固定连接，用于通过机械前臂关节（12）角度的变换进行切割；

机械前臂模块（10）后部连接有机械后臂模块（20），机械后臂模块（20）位于黄瓜采摘机械臂的中部，机械后臂模块（20）包括机械后臂（21）和机械后臂关节（22），机械后臂（21）与机械后臂关节（22）使用螺丝固定连接，用于通过机械后臂关节（22）角度变换支持整个采摘机械臂移动；

切刀（30），设置在机械前臂（11）前端，用于对黄瓜梗进行切割；

滑轨（40）设置于黄瓜采摘机械臂下部，与机械前臂模块（10）和机械后臂模块（20）连接；

滑道（50）与机械前臂（11）前端连接，设置在切刀（30）下部。

滑轨（40）两侧内侧设置有滑槽（41），滑轨（40）用于机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）角度调节时，机械后臂和机械前臂支架的滑动，另外，还对整个机械后臂模块（20）和机械前臂模块（10）具有支撑作用和固定作用。

滑轨（40）为可伸缩结构，当采摘机械臂结束作业后，可调节机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）的角度并将滑轨收缩起来，如图2所示，这样可以减小整个采摘机械臂的面积，便于放置和携带。

滑道（50）上设置有辊子，用于将切割下的黄瓜传送至准备好的瓜箱中，滑道（50）为可拆卸部件，采摘结束后可将滑道（50）拆下置于滑轨（40）中，滑道（50）为无动力辊子传输，具有结构简单、运行可靠、维护方便、节能等特点。

机械前臂模块（10）还包括设置在机械前臂（11）前端的机械前臂支架（13），与机械前臂（11）使用螺丝固定连接，黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨（40），机械前臂支架（13）下部配套卡在滑轨（40）两侧的滑槽（41）中，对机械前臂模块（10）起到支撑作用，机械前臂支架（13）下方设有滑槽（41），根据机械前臂关节（12）角度的调节，机械前臂支架（13）在滑槽（41）中前后滑动，使机械前臂模块（10）的移动更灵活。

机械后臂模块（20）还包括设置在机械后臂（21）前端的机械后臂支架（23），与机械后臂（21）使用螺丝固定连接，机械后臂支架（23）下部配套卡在滑轨（40）的滑槽（41）中，对机械后臂模块（20）和机械前臂模块（10）起到支撑作用，根据机械后臂关节（22）角度的调节，机械后臂支架（23）在滑槽（41）中前后滑动，使机械后臂模块（20）的移动更灵活，通过机械前臂关节（12）、机械后臂关节（22）的共同角度调节和机械前臂支架（13）、机械后臂支架（23）在滑槽（41）中来回的滑动，使得采摘机械臂整体更加灵活，可以在黄瓜藤这样复杂的采摘环境中实现高效稳定采摘。

机械前臂（11）后端与机械前臂关节（12）使用螺丝固定连接，机械后臂（21）后端与机械后臂关节（22）使用螺丝固定连接，机械前臂关节（12）与机械后臂（21）前端使用螺丝固定连接，螺丝固定连接具有结合强度高便于拆卸的特点，机械前臂/后臂通过螺丝与关节连接便于拆卸和安装，且安装后稳定性好，承受力高。

机械前臂关节（12）与机械后臂关节（22）内设有关节电机，机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）通过电机驱动，关节电机体积小、响应速度快，适合多关节机械使用，机械前臂关节电机和机械后臂关节电机联动工作，实现机械前臂（11）和机械后臂（21）快速高效的角度调节，节省了调整时间，使采摘机械臂可以更为高效的工作。

机械后臂模块（20）还包括与机械后臂关节（22）通过螺丝固定连接的底座（24）；黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨（40），底座（24）下方固定在滑轨（40）后端，对机械后臂模块（20）和机械前臂模块（10）起到固定作用。

如图3所示，切刀（30）部分包括两片切刀，机械前臂（11）顶端设有凹槽（14），两片切刀分别设置在凹槽（14）的两边，当机械前臂关节（12）调节到合适的角度时，黄瓜梗卡在机械前臂（11）前端的凹槽（14）中，凹槽（14）两边的切刀（30）伸出将黄瓜切割。

实施例二：

将滑道设置在机械前臂（11）前部，滑道（50）中均匀分布有辊子，用于黄瓜的运输，滑道（50）为无动力辊子传送，滑道（50）一端与机械前臂（11）前端的凹槽（14）连接，另一端放置在事先准备好的瓜箱中，在滑道（50）上部的凹槽（14）中设置有两片切刀（30），分别在凹槽（14）两边，如图3所示，当黄瓜梗卡在凹槽（14）中时，凹槽（14）中的切刀（30）伸出切割瓜梗。

机械前臂（11）后部与机械前臂关节（12）连接，如图1所示，机械前臂（11）连接处设置有金属圆棍贯穿机械前臂（11），机械前臂关节（12）与金属圆棍连接，金属管两端为圆形金属片，关节（12）伸出部分与圆形金属片用螺丝固定，如此，机械前臂关节（12）调节角度时，机械前臂（11）也可进行角度变化，增加了机械前臂（11）的灵活性，机械前臂（11）前端连接有机械前臂支架（13），可在滑槽（41）中前后移动，即增加了机械前臂（11）的灵活性，对机械前臂（11）也起到支撑的作用。

机械后臂（21）后部与机械后臂关节（22）连接，如图4所示，机械后臂（21）前后的连接处均设置有金属圆管贯穿机械后臂（21），机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）与机械后臂（21）前后的金属圆管连接，金属管两端为圆形金属片，关节（22）伸出部分与圆形金属片用螺丝固定，如此，机械后臂关节（22）调节角度时，机械后臂（21）也可进行角度变化，机械前臂关节（12）调节角度时，机械后臂（21）亦可有相应的角度调节，增加了机械后臂（21）的灵活性，机械后臂（21）前端连接有机械后臂支架（23），可在滑槽（41）中前后移动，既增加了机械后臂（21）的灵活性，对机械后臂（21）也起到支撑的作用。

机械后臂关节（22）连接有底座（24），底座（24）设置在滑轨（40）后部，用螺丝固定，滑轨（40）上设置有滑槽（41），用于机械前臂支架（13）和机械后臂支架（23）的前后移动。

机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）为中空结构，设置一侧为电机驱动，另一侧走线的结构，机械前臂（11）与机械后臂（22）为中空走线结构，内部有电缆连接以通过个人电脑等进行切刀和关节的控制，底座（24）为中空走线结构，电缆在底座（24）后侧面、滑轨（40）尾部伸出。

如图2所示，黄瓜采摘机械臂结束工作后，调节机械前臂关节（12）和机械后臂关节（22）角度，滑轨（40）中部设置有滑动连接结构（42），滑轨（40）左侧部分外部两侧设置有滑槽（41），结束工作后，通过滑动连接结构（42）的左侧在滑槽（41）中滑动可将滑轨（40）折叠起来，可将可拆卸滑道（50）摘下后放入滑轨（40），从而将整个黄瓜采摘机械臂折叠，减小占用空间，便于携带和存放。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内所做出的任何修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位名词如“前、后、上、下”、“顶部、底部”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示或暗示所指的元件或装置必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……上方”、“上面”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系；应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所述的方位之外的在使用和操作中的不同方位，例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在……上方”的器件之后将被定义为“在……下方”，也可以用其他不同方式定位，如旋转90度等，并对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

Claims (3)

1.一种黄瓜采摘机械臂，其特征在于，包括：

机械前臂模块（10）位于黄瓜采摘装置的上部，所述的机械前臂模块（10）包括机械前臂（11）和机械前臂关节（12），所述的机械前臂（11）与所述的机械前臂关节（12）使用螺丝固定连接，用于通过所述的机械前臂关节（12）角度的变换进行切割；

机械后臂模块（20），所述的机械后臂模块（20）位于黄瓜采摘机械臂的中部，所述的机械后臂模块（20）连接于所述的机械前臂模块（10），所述的机械后臂模块（20）包括机械后臂（21）和机械后臂关节（22），所述的机械后臂（21）与所述的机械后臂关节（22）使用螺丝固定连接，用于通过所述的机械后臂关节（22）角度变换支持整个采摘机械臂移动；

切刀（30），设置在所述的机械前臂（11）前端，用于对黄瓜梗进行切割；

滑轨（40）设置于黄瓜采摘机械臂下部，与所述的机械前臂模块（10）和所述的机械后臂模块（20）连接；

滑道（50）与所述的机械前臂（11）前端连接，设置在所述的切刀（30）下部；

所述的滑轨（40）两侧内侧设置有滑槽（41）；

所述的滑轨（40）为可伸缩结构；

所述的滑道（50）上设置有辊子；

所述的机械前臂模块（10）还包括设置在所述的机械前臂（11）前端的机械前臂支架（13），与所述的机械前臂（11）使用螺丝固定连接，所述的黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨（40），所述的机械前臂支架（13）下部配套卡在所述的滑轨（40）两侧的滑槽（41）中；

所述的机械前臂关节（12）与所述的机械后臂关节（22）内设有关节电机，所述的机械前臂关节（12）和所述的机械后臂关节（22）通过电机驱动；

所述的切刀（30）部分包括两片切刀，所述的机械前臂（11）顶端设有凹槽（14），所述的两片切刀分别设置在所述的凹槽（14）的两边；

所述的机械后臂模块（20）还包括设置在所述的机械后臂（21）前端的机械后臂支架（23），与所述的机械后臂（21）使用螺丝固定连接，所述的机械后臂支架（23）下部配套卡在所述的滑轨（40）的滑槽（41）中。

2.根据权利要求1所述的一种黄瓜采摘机械臂，其特征在于：所述的机械前臂（11）后端与所述的机械前臂关节（12）使用螺丝固定连接；所述的机械后臂（21）后端与所述的机械后臂关节（22）使用螺丝固定连接；所述的机械前臂关节（12）与所述的机械后臂（21）前端使用螺丝固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种黄瓜采摘机械臂，其特征在于：所述的机械后臂模块（20）还包括与所述的机械后臂关节（22）通过螺丝固定连接的底座（24）；所述的黄瓜采摘机械臂下部设置有滑轨（40），所述的底座（24）下方固定在所述的滑轨（40）后端。

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