CN110178537B - 一种手持便携式仿生采摘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手持便携式仿生采摘装置,它是一种辅助人工便携式水果采摘装置,包括采摘夹头、多级式调节伸缩杆、无级传动手柄,其中采摘机械夹头适用于采摘小型水果,如樱桃、枣子、橘子等;伸缩杆的杆部延长或收缩后由金属弹片固定杆长;无级传动手柄钢丝绳、闭口端子、握把和扳机;本发明通过采摘夹头上的夹具固定水果,同时用夹头上的刀片对水果的果柄进行切割,节省人力,便于摘取,避免了同枝水果在外力的拉拽作用下受到影响,多级式调节伸缩杆的杆部延长和收缩由手柄上收绳装置按钮确定,松开按钮后钢丝的长度被固定,能够实现一定长度范围内的伸缩功能,且能自由调节,而无级传动手柄实现传递机械力效果。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域,具体涉及一种手持便携式仿生采摘装置。
背景技术
我国是农业大国,其中果树业是农业的重要组成部分,果树产值在我国农业中仅次于粮、菜位居第三位。如果全部都靠人力摘取的话,采摘任务繁重,劳动强度大,极大地影响了效率。而且由于水果的采摘期短,不一定能保证水果在一定时间采摘完毕,所以机械采摘的开发利用具有巨大的经济效益和市场前景。
近几年我国在水果采摘机器人领域取得了一些成果,但由于有些地方环境恶劣,地面崎岖不平,所以不适合机器人的移动和运作,故机械辅助半自动采摘成了我们首要研究的话题。而目前的采摘机械在采摘时面临着各种问题,水果的形态各异,生长密集,以及机械爪动作不协调导致的水果损伤等,因此需要一种辅助人工便携式水果采摘器来满足使用需求。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种辅助人工便携式水果采摘器,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种手持便携式仿生采摘装置,包括采摘夹头、多级式调节伸缩杆、无级传动手柄,
所述的采摘夹头包括传动杆、传动三向接头、夹茎爪、连杆、第一连架杆和第二连架杆,传动三向接头套装在所述传动杆上与所述传动杆过盈配合,夹茎爪通过连杆以及第一连架杆和第二连架杆铰接在传动三向接头和多级式调节伸缩杆前端的机架上;
所述多级式调节伸缩杆包括多节嵌套的套筒以及定位装置,最前端的套筒与所述采摘夹头连接处固定设置机架,所述传动杆可在最前端的套筒内滑动;
所述无级传动手柄包括钢丝绳、闭口端子、握把和扳机,所述无极传动手柄固定在最末端套筒上,所述钢丝绳的末端连接闭口端子,闭口端子连接在所述扳机上,所述钢丝绳的另一端固定在所述传动杆的尾部。
进一步,所述夹茎爪的数量为三个,等角度均匀分布,所述三个夹茎爪的前端分别连接一个第一夹茎爪头和两个第二夹茎爪头,所述夹紧爪包括水平设置的水平部以及与所述水平部相交的折弯部,所述折弯部的上端连接第一夹茎爪头和第二夹茎爪头,所述第一夹茎爪头和第二夹茎爪头与水平部平行设置,所述折弯部与水平部之间的夹角为钝角。
进一步,所述机架数量与所述夹茎爪数量一致,所述机架包括固定在第一节套筒上的连接部,与所述连接部连接的竖直部以及与所述竖直部连接的横向支臂,所述传动三向接头设置在所述套筒与横向支臂之间,所述竖直部内侧设有触动开关。
进一步,所述连杆的两端分别与传动三向接头以及第一连架杆的底部铰接,第一连架杆的中部和另一端分别铰接在支架横向支臂以及夹紧爪水平部的外侧,第二连架杆的两端分别铰接在支架横向支臂以及夹紧爪水平部的内侧。
进一步,所述多级式调节伸缩杆中多节嵌套的套筒相互之间间隙配合,距离所述采摘夹头的第二节套筒内固定安装挡板,所述挡板的前端固定连接复位弹簧,所述传动杆的尾部始终与所述复位弹簧接触使复位弹簧处于压缩状态。
进一步,所述第一夹茎爪头为半圆形中空双层夹板,所述第二茎爪头为90°扇形中空双层夹板,所述第一夹茎爪头和第二茎爪头待其闭合形成一个完整的圆,所述第一夹茎爪头上设有切割装置。
进一步,所述切割装置包括电机、齿轮、冠齿轮和切割刀片,所述电机固定在第一夹茎爪头底部,所述电机的电机轴与所述齿轮连接,齿轮与所述冠齿轮啮合,所述冠齿轮的轴穿过所述第一夹茎爪头底部夹板,所述切割刀片安装在所述第一夹茎爪头中空双层夹板之间固定在所述冠齿轮的轴上,所述触动开关与所述电机电连接。
进一步,所述定位装置包括设置在每节套筒末端的圆形通孔以及设置在套筒前端的金属弹片,套筒末端的圆形通孔与下一节套筒的金属弹片配合,金属弹片弹起填满套筒的圆形通孔时,套筒达到固定状态实现定位。
进一步,还包括设置在套筒内的收绳装置,所述收绳装置包括卷盘和涡卷弹簧以及锁止机构,所述钢丝绳缠绕在所述收绳装置上后另一端与传动杆固定,所述锁止机构的按钮设置在所述套筒上。
进一步,还包括锂电池和总开关,所述锂电池、总开关、触动开关和电机均电连接,所述采摘夹头外还设有网罩。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1.本发明通过采摘夹头抓取水果,在抓取的同时就可以触发触动开关,电机驱动夹茎爪头内的刀片对水果果柄进行刀片切割,实现半自动化,节省人力,便于摘取,避免了同枝水果在外力的拉拽作用下受到影响。
2.多节嵌套的套筒通过金属弹片与圆形通孔的配合进行定位,实现套筒的伸缩,结构简单,操作方便。
3.伸缩杆在伸长或收缩时,通过套筒内的收绳装置对钢丝绳的长度进行控制,满足套筒的长度需求,杆部采用此结构后能够实现一定长度范围内的伸缩功能,多级调节长度能自由调节长度;同时扳机实现钢丝绳传递机械力的效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为采摘夹头结构示意图;
图3为机架结构示意图
图4为机架与夹茎爪装配图
图5为第一夹茎爪头内切割装置结构示意图;
图6为切割装置的电路图;
图7为本发明中杆体内部结构示意图;
图8为本发明套筒定位装置局部放大示意图;
图9为本发明中无级传动手柄机构的结构示意图;
图中:
1:采摘夹头、11-传动杆、12-传动三向接头、13-夹茎爪、131-水平部、132-折弯部、14-连杆、15-第一连架杆、16-第二连架杆、17-第一夹茎爪头、18-第二夹茎爪头、19-切割装置、191-电机、192-齿轮、193-冠齿轮、194-切割刀片;
2:多级式调节伸缩杆、21-套筒、22-机架、221-连接部、222-竖直部、223-横向支臂、23-定位装置,231-圆形通孔、232-金属弹片、24-挡板、25-复位弹簧、26-收绳装置;
3:无级传动手柄、31-钢丝绳、32-闭口端子、33-握把、34-扳机;
4:网罩;5:总开关;6:锂电池;7-触动开关。
具体实施方式
本发明提供一种手持便携式仿生采摘装置。本发明实施例所提供的技术方案为解决上述技术问题,为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示,包括采摘夹头1、多级式调节伸缩杆2、无级传动手柄3,
其中采摘夹头1包括传动杆11、传动三向接头12、夹茎爪13、连杆14、第一连架杆15和第二连架杆16,传动三向接头套装12在所述传动杆11上与所述传动杆11过盈配合,夹茎爪13通过连杆14以及第一连架杆15和第二连架杆16铰接在传动三向接头12和多级式调节伸缩杆前端的机架22上;
多级式调节伸缩杆包括多节嵌套的套筒21以及定位装置23,最前端的套筒与所述采摘夹头1连接处固定设置机架22,所述传动杆11可在最前端的套筒内滑动;
无级传动手柄包括钢丝绳31、闭口端子32、握把33和扳机34,所述无极传动手柄固定在最末端套筒上,所述钢丝绳的31末端连接闭口端子32,闭口端子32连接在所述扳机34上,所述钢丝绳31的另一端固定在所述传动杆11的尾部。
如图2所示,夹茎爪13的数量为三个,等角度均匀分布三个夹茎爪13的前端分别连接一个第一夹茎爪头17和两个第二夹茎爪头18,所述夹茎爪13包括水平设置的水平部131以及与所述水平部相交的折弯部132,所述折弯部132的上端连接第一夹茎爪头17和第二夹茎爪头18,所述第一夹茎爪头17和第二夹茎爪头18与水平部131平行设置,所述折弯部与水平部之间的夹角为钝角。
如图3所示,机架22数量与所述夹茎爪13数量一致,机架22包括固定在第一节套筒上的连接部221,与所述连接部221连接的竖直部222以及与所述竖直部222连接的横向支臂223,所述传动三向接头12设置在所述套筒21与横向支臂223之间,所述竖直部222内侧设有触动开关7。
在上述实施例中,传动杆11在套筒21内带动传动三向接头12滑动,由于传动三向接头12被限制在套筒和横向支臂223之间,因此传动三向接头12只能在套筒顶部和横向支臂223之间滑动,当传动三向接头12向前运动时就会触发支架上竖直部内侧的触动开关。
如图4所示,连杆14的两端分别与传动三向接头12以及第一连架杆15的底部铰接,第一连架杆15的中部和另一端分别铰接在支架横向支臂223以及夹紧爪水平部131的外侧,第二连架杆16的两端分别铰接在支架横向支臂223以及夹紧爪水平部131的内侧。
进一步优选的方案是,如图7所示,多级式调节伸缩杆中多节嵌套的套筒21相互之间间隙配合,距离所述采摘夹头的第二节套筒内固定安装挡板24,所述挡板的前端固定连接复位弹簧25,所述传动杆11的尾部始终与所述复位弹簧25接触使复位弹簧处于压缩状态。
在上述实施例中,传动杆11在外力的作用下向套筒21内滑动时,由于连杆14的两端分别与传动三向接头12以及第一连架杆15的底部铰接,传动三向接头12同时向后运动使连杆14发生转动,在传动三向接头12的作用下,连杆14的底部向外,上部向内发生转动,同时使第一连架杆15和第二连架杆16也发生转动,第一连架杆15和第二连架杆16分别绕着与支架横向支臂223的铰接点向外侧转动,同时带动夹茎爪向外侧运动,从而实现第一夹茎爪头17和第二夹茎爪头18打开,当松开外力时,传动杆11在复位弹簧25的作用下使传动杆11向前运动,从而实现第一夹茎爪头17和第二夹茎爪头18夹紧。
在上述实施例中,第一夹茎爪头17为半圆形中空双层夹板,所述第二茎爪头18为90°扇形中空双层夹板,所述第一夹茎爪头17和第二茎爪头18待其闭合形成一个完整的圆,所述第一夹茎爪头上设有切割装置19。
在上述实施例中,夹茎爪头的数量与夹茎爪的数量一致,夹紧爪头的角度可以任意分配,不限于以上第一夹茎爪头为180°的半圆形,两个第二茎爪头18为90°扇形的分配方式,上述分配方式为其中一种较优的实施例,但所有夹茎爪头闭合后要闭合形成一个完整的圆,切割装置装在任一夹茎爪头内均可,但切割装置应对夹在中间的果茎进行切割。
如图5所示,进一步优选的方案是,所述切割装置包括电机191、齿轮192、冠齿轮193和切割刀片194,所述电机191固定在第一夹茎爪头17底部,所述电机191的电机轴与所述齿轮192连接,齿轮192与所述冠齿轮193啮合,所述冠齿轮193的轴穿过所述第一夹茎爪17头底部夹板,所述切割刀片194安装在所述第一夹茎爪头17中空双层夹板之间固定在所述冠齿轮的轴上,所述触动开关7与所述电机电连接。
在上述实施例中,当传动三向接头12向前运动时即可触发触动开关7,然后触动开关立即闭合使电机191开始工作,电机191的电机轴带动齿轮192旋转,从而带动冠齿轮193发生旋转,切割刀片194可以切割果茎,节省人力,便于摘取,在采摘过程中不会对果实或树枝产生动摇,同时保护水果不受伤害,图6所示为电路图。
进一步优选的方案是,如图8所示,定位装置23包括设置在每节套筒21末端的圆形通孔231以及设置在套筒前端的金属弹片232,套筒末端的圆形通孔231与下一节套筒的金属弹片232配合,金属弹片232弹起填满套筒的圆形通孔231时,套筒达到固定状态实现定位,当需要调节多级式调节伸缩杆2的长度时,按下金属弹片232即可进行调节。
如图7所示,还包括设置在套筒21内的收绳装置26,所述收绳装置包括卷盘和涡卷弹簧以及锁止机构,所述钢丝绳缠绕在所述收绳装置上后另一端与传动杆固定,所述锁止机构的按钮设置在所述套筒上。
在上述实施例中,收绳装置按下锁止机构的按钮时,即卷盘上的钢丝绳解除锁定,可以自由绳索,采用卷尺的结构,为现有技术,在此不对其具体结构进行解释。
进一步优选的方案是,还包括锂电池6和总开关5,所述锂电池6、总开关5、触动开关7和电机191均电连接,所述采摘夹头外还设有网罩4。
上述实施例中的锂电池为电机的工作提供电源,网罩套装在所述才会在夹头的外部,防止水果掉落。
进一步优选的方案是,所述第一夹茎爪头17内设有走线槽,连接电机、锂电池、总开关以及触动开关的导线放置在所述走线槽中。
本装置的整个使用过程如下:首先将多级式调节伸缩杆调节到适应的采摘长度,通过金属弹片弹起充满圆形通孔,固定采摘杆的长度,再打开总开关,将采摘夹头对准水果,拉动扳机,传动杆向后运动,夹茎爪张开;松开扳机,复位弹簧产生回复力,推动传动杆,使夹茎爪闭合,同时传动杆触发触动开关,电机开始工作,带动刀片旋转,割断果茎。再次拉动扳机,放置水果,即可进行下一次采摘。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为其中的一种实施例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种手持便携式仿生采摘装置,包括采摘夹头、多级式调节伸缩杆、无级传动手柄,其特征在于:
所述的采摘夹头包括传动杆、传动三向接头、夹茎爪、连杆、第一连架杆和第二连架杆,传动三向接头套装在所述传动杆上与所述传动杆过盈配合,夹茎爪通过连杆以及第一连架杆和第二连架杆铰接在传动三向接头和多级式调节伸缩杆前端的机架上;所述夹茎爪的数量为三个,等角度均匀分布,所述三个夹茎爪的前端分别连接一个第一夹茎爪头和两个第二夹茎爪头,所述夹茎爪包括水平设置的水平部以及与所述水平部相交的折弯部,所述折弯部的上端连接第一夹茎爪头和第二夹茎爪头,所述第一夹茎爪头和第二夹茎爪头与水平部平行设置,所述折弯部与水平部之间的夹角为钝角;所述第一夹茎爪头为半圆形中空双层夹板,所述第二夹茎爪头为90°扇形中空双层夹板,所述第一夹茎爪头和第二茎爪头待其闭合形成一个完整的圆,所述第一夹茎爪头上设有切割装置;
所述多级式调节伸缩杆包括多节嵌套的套筒以及定位装置,最前端的套筒与所述采摘夹头连接处固定设置机架,所述传动杆可在最前端的套筒内滑动;
所述无级传动手柄包括钢丝绳、闭口端子、握把和扳机,所述无级传动手柄固定在最末端套筒上,所述钢丝绳的末端连接闭口端子,闭口端子连接在所述扳机上,所述钢丝绳的另一端固定在所述传动杆的尾部;
所述机架数量与所述夹茎爪数量一致,所述机架包括固定在第一节套筒上的连接部,与所述连接部连接的竖直部以及与所述竖直部连接的横向支臂,传动三向接头设置在所述套筒与横向支臂之间,所述竖直部内侧设有触动开关。
2.根据权利要求1所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:所述连杆的两端分别与传动三向接头以及第一连架杆的底部铰接,第一连架杆的中部和另一端分别铰接在支架横向支臂以及夹茎爪水平部的外侧,第二连架杆的两端分别铰接在支架横向支臂以及夹茎爪水平部的内侧。
3.根据权利要求1所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:所述多级式调节伸缩杆中多节嵌套的套筒相互之间间隙配合,距离所述采摘夹头的第二节套筒内固定安装挡板,所述挡板的前端固定连接复位弹簧,所述传动杆的尾部始终与所述复位弹簧接触使复位弹簧处于压缩状态。
4.根据权利要求1所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:所述切割装置包括电机、齿轮、冠齿轮和切割刀片,所述电机固定在第一夹茎爪头底部,所述电机的电机轴与所述齿轮连接,齿轮与所述冠齿轮啮合,所述冠齿轮的轴穿过所述第一夹茎爪头底部夹板,所述切割刀片安装在所述第一夹茎爪头中空双层夹板之间固定在所述冠齿轮的轴上,所述触动开关与所述电机电连接。
5.根据权利要求1所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:所述定位装置包括设置在每节套筒末端的圆形通孔以及设置在套筒前端的金属弹片,套筒末端的圆形通孔与下一节套筒的金属弹片配合,金属弹片弹起填满套筒的圆形通孔时,套筒达到固定状态实现定位。
6.根据权利要求1所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:还包括设置在套筒内的收绳装置,所述收绳装置包括卷盘和涡卷弹簧以及锁止机构,所述钢丝绳缠绕在所述收绳装置上后另一端与传动杆固定,所述锁止机构的按钮设置在所述套筒上。
7.根据权利要求4所述的一种手持便携式仿生采摘装置,其特征在于:还包括锂电池和总开关,所述锂电池、总开关、触动开关和电机均电连接,所述采摘夹头外还设有网罩。
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