CN110432001A - 一种果园用水果采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农用机器人技术领域，具体公开了一种果园用水果采摘机器人，包括采摘工作台和安装在所述采摘工作台底端的驱动轮；所述采摘工作台的上表面设有采摘机构和收集机构；所述采摘机构和所述收集机构通过缓冲机构相连接；所述采摘机构包括驱动组件和采摘组件；所述收集机构包括收集箱，所述收集箱的内部设有筛分组件。本发明可以在果园中采摘成熟的果实，不仅提高了采摘效率而且减轻了工作人员采摘负担，同时该采摘机器人不同于现有的采摘装置，还增加了收集的功能，能最大程度的避免机械性损伤，保护果实，另外还能将果实根据大小进行筛分，实现了对果实的筛选收集。

Description

一种果园用水果采摘机器人

技术领域

本发明涉及农用机器人技术领域，具体是一种果园用水果采摘机器人。

背景技术

水果富含丰富的维生素、水分和糖分，还能够促进消化，受到人们的喜爱，果园种植具有较大的经济收益。

目前我国果园中对于水果的采摘大部分是以人工采摘为主，不仅效率低，而且劳动量大，如果采摘不及时很容易导致经济损失，随着机器人技术的发展，人们开始尝试使用自动化的采摘装置，但是目前的采摘装置虽然比人工采摘效率高，但是在采摘过程中容易产生机械性损伤，不利于果实的销售。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果园用水果采摘机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种果园用水果采摘机器人，包括采摘工作台和安装在所述采摘工作台底端的驱动轮；

所述采摘工作台的上表面设有采摘机构和收集机构；

所述采摘机构和所述收集机构通过缓冲机构相连接；

所述采摘机构包括驱动组件和采摘组件；

所述收集机构包括收集箱，所述收集箱的内部设有筛分组件。

作为本发明进一步的方案：所述驱动组件包括安装在所述采摘工作台上表面的自动伸缩杆，所述自动伸缩杆和所述采摘工作台之间设有平面轴承，所述采摘工作台的内部安装有电机，所述电机的输出端通过联轴器与转轴驱动连接，所述转轴的尾端固定在所述自动伸缩杆的底端；

所述自动伸缩杆的顶端固定有安装座，所述安装座中转动安装有采摘臂，所述安装座和采摘臂通过轴销连接；

所述采摘组件安装在所述采摘臂的顶端。

作为本发明进一步的方案：所述自动伸缩杆的侧壁上铰接有采摘臂液压油缸，所述采摘臂液压油缸的顶端铰接在所述采摘臂的侧壁上，所述采摘臂液压油缸的外圈连接有第一弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述采摘组件包括安装板，所述安装板固定在所述轴销的顶端，所述安装板的上表面对称铰接有半球形采摘斗，所述半球形采摘斗均通过采摘斗液压油缸控制开合，所述采摘斗液压油缸的底端铰接在所述安装板的上表面，所述采摘斗液压油缸的顶端铰接在所述采摘斗液压油缸的背面；

所述采摘斗液压油缸顶端内壁上相对固定有切割刀。

作为本发明进一步的方案：所述缓冲机构包括对称固定在所述采摘工作台上表面的第一缓冲柱和第二缓冲柱，所述第一缓冲柱和第二缓冲柱的顶端均开设有卡槽，所述卡槽中卡接有卡块；

两个第一缓冲柱的前端对称固定有L型连接柱，所述L型连接柱的顶端安装有固定轴，收卷辊套设在所述固定轴上；

所述采摘机构安装在两个第一缓冲柱之间。

作为本发明进一步的方案：所述第二缓冲柱的后端固定有缓冲箱，所述缓冲箱靠近所述第二缓冲柱的侧壁顶端开设有压槽，所述压槽中设有固定螺栓；

所述缓冲箱的内部铰接有缓冲板，所述缓冲板的后侧壁通过第二弹簧与所述缓冲箱的内壁相连接；

所述收集箱与所述缓冲箱的底端相连通。

作为本发明进一步的方案：所述筛分组件包括至少四根筛分辊，所述筛分辊的两端均转动安装在转动座中，所述转动座固定在所述收集箱的内壁上；

所述筛分辊倾斜放置，且相邻筛分辊之间的缝隙依次增大；

所述收集箱的底端设有至少三个筛分框，所述筛分框位于所述缝隙的正下方。

作为本发明进一步的方案：所述筛分框的内部设有弹性板，所述筛分框的底端开设有凹槽，所述凹槽中连接有第三弹簧，所述第三弹簧的另一端固定在所述弹性板的下表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该果园用水果采摘机器人，启动电机，即可通过转轴带动自动伸缩杆在采摘工作台的上表面转动，对采摘组件的大致角度进行调整，启动自动伸缩杆即可控制采摘组件的高度，能满足对不同高度的果实的采摘，同时调整采摘臂在自动伸缩杆上的倾斜角度从而对采摘果实的位置进行精准的调整；

2、启动采摘臂液压油缸控制采摘臂液压油缸伸长，第一弹簧被拉伸，采摘臂趋于竖直状态，启动采摘臂液压油缸控制采摘臂液压油缸缩短，第一弹簧被压缩，采摘臂趋于垂直状态，利用控制采摘臂液压油缸的状态自动调整采摘臂在自动伸缩杆上的倾斜角度；

3、启动采摘斗液压油缸控制两个半球形采摘斗合拢，在合拢的过程中，两个切割刀相互靠近，完成对果实柄的切割，果实落在合拢的半球形采摘斗中，再次调整驱动组件将采摘组件移动到缓冲机构上，再次启动采摘斗液压油缸控制两个半球形采摘斗分开，果实落在缓冲机构上进行后续的收集筛分等步骤；

4、将缓冲材料收卷在收卷辊上后牵引出来，依次卡在第一缓冲柱和第二缓冲柱顶端的卡槽中，最后卡在压槽中，再利用卡块和固定螺栓固定，收卷辊、第一缓冲柱、第二缓冲柱和缓冲箱可形成一个完整的缓冲收集部分，果实进入缓冲箱中；

5、果实顺着筛分辊的倾斜角度下滑，根据果实的大小依次被筛分，尺寸最小的首先从缝隙中滑落，尺寸中等的从第二个缝隙中掉落，尺寸最大的从最后一个缝隙中掉落，筛分完成后的果实按尺寸大小进入筛分框；

6、果实落在筛分框中的弹性板上，弹性板下移，同时第三弹簧被压缩，在弹性板和第三弹簧的作用下，能够避免果实直接撞击上筛分框的底端，具有保护的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为果园用水果采摘机器人的结构示意图。

图2为图1中A部分的放大结构示意图。

图3为果园用水果采摘机器人的另一结构示意图。

图4为果园用水果采摘机器人中收集箱的俯视图。

图5为果园用水果采摘机器人中筛分框的剖视图。

图中：1-采摘工作台，2-驱动轮，3-电机，4-转轴，5-平面轴承，6-自动伸缩杆，7-安装座，8-采摘臂，9-轴销，10-采摘臂液压油缸，11-第一弹簧，12-安装板，13-半球形采摘斗，14-采摘斗液压油缸，15-切割刀，16-第一缓冲柱，17-第二缓冲柱，18-卡槽，19-卡块，20-缓冲箱，21-压槽，22-固定螺栓，23-L型连接柱，24-固定轴，25-收卷辊，26-收集箱，27-缓冲板，28-第二弹簧，29-筛分辊，30-筛分框，31-转动座，32-弹性板，33-凹槽，34-第三弹簧。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1～2，本发明提供的一个实施例中，一种果园用水果采摘机器人，包括采摘工作台1和安装在所述采摘工作台1底端的驱动轮2；所述采摘工作台1的上表面设有采摘机构和收集机构；所述采摘机构和所述收集机构通过缓冲机构相连接；所述采摘机构包括驱动组件和采摘组件；所述收集机构包括收集箱26，所述收集箱26的内部设有筛分组件。

该果园用水果采摘机器人，可以在果园中采摘成熟的果实，不仅提高了采摘效率而且减轻了工作人员采摘负担，同时该采摘机器人不同于现有的采摘装置，还增加了收集的功能，能保护果实，另外还能将果实根据大小进行筛分，实现了对果实的筛选收集。

在具体使用时，首先利用驱动组件调整采摘组件的位置，再利用采摘组件将果实摘下后利用缓冲机构进入收集箱26中，能够保护果实，避免果实在采摘的过程中遭到碰损，降低了坏果率，最后再利用筛分组件对不同尺寸的果实进行筛分和收集，便于后期根据果实的大小和品质进行分批销售。

进一步的，所述驱动组件包括安装在所述采摘工作台1上表面的自动伸缩杆6，所述自动伸缩杆6和所述采摘工作台1之间设有平面轴承5，所述采摘工作台1的内部安装有电机3，所述电机3的输出端通过联轴器与转轴4驱动连接，所述转轴4的尾端固定在所述自动伸缩杆6的底端；所述自动伸缩杆6的顶端固定有安装座7，所述安装座7中转动安装有采摘臂8，所述安装座7和采摘臂8通过轴销9连接；所述采摘组件安装在所述采摘臂8的顶端。

启动电机3，即可通过转轴4带动自动伸缩杆6在采摘工作台1的上表面转动，由此能调整驱动组件的大致角度，从而对采摘组件的大致角度进行调整，启动自动伸缩杆6即可控制采摘组件的高度，能满足对不同高度的果实的采摘，同时调整采摘臂8在自动伸缩杆6上的倾斜角度从而对果实的位置进行精准的调整，从而利用采摘组件对果实进行采摘。

具体的，所述自动伸缩杆6的侧壁上铰接有采摘臂液压油缸10，所述采摘臂液压油缸10的顶端铰接在所述采摘臂8的侧壁上，所述采摘臂液压油缸10的外圈连接有第一弹簧11。

为了提高驱动组件在调整角度上的自动化，启动采摘臂液压油缸10控制采摘臂液压油缸10伸长，第一弹簧11被拉伸，从而采摘臂8趋于竖直状态，启动采摘臂液压油缸10控制采摘臂液压油缸10缩短，第一弹簧11被压缩，从而采摘臂8趋于垂直状态，利用控制采摘臂液压油缸10的状态自动调整采摘臂8在自动伸缩杆6上的倾斜角度。

如图3所示，本实施例中，所述采摘组件包括安装板12，所述安装板12固定在所述采摘臂8的顶端，所述安装板12的上表面对称铰接有半球形采摘斗13，所述半球形采摘斗13均通过采摘斗液压油缸14控制开合，所述采摘斗液压油缸14的底端铰接在所述安装板12的上表面，所述采摘斗液压油缸14的顶端铰接在所述采摘斗液压油缸14的背面；所述采摘斗液压油缸14顶端内壁上相对固定有切割刀15。

当采摘组件到达合适的位置时，启动采摘斗液压油缸14控制两个半球形采摘斗13合拢，在合拢的过程中，两个切割刀15相互靠近，从而能完成对果实柄的切割，果实落在合拢的半球形采摘斗13中，能防止掉落在地面上，然后再次调整驱动组件将采摘组件移动到缓冲机构上，再次启动采摘斗液压油缸14控制两个半球形采摘斗13分开，果实落在缓冲机构上进行后续的收集筛分等步骤。

如图1～2所示，本实施例中，所述缓冲机构包括对称固定在所述采摘工作台1上表面的第一缓冲柱16和第二缓冲柱17，所述第一缓冲柱16和第二缓冲柱17的顶端均开设有卡槽18，所述卡槽18中卡接有卡块19；两个第一缓冲柱16的前端对称固定有L型连接柱23，所述L型连接柱23的顶端安装有固定轴24，收卷辊25套设在所述固定轴24上；所述采摘机构安装在两个第一缓冲柱16之间。

为了保证采摘的果实能够完整安全的被收集，特别在采摘机构的外端安装有缓冲机构，将塑料薄膜或无纺布等缓冲材料收卷在收卷辊25上，将缓冲材料的一端引出后牵引出来，依次卡在第一缓冲柱16和第二缓冲柱17顶端的卡槽18中，再利用卡块19卡住，形成缓慢下滑的缓冲面，果实采摘完成后移动到缓冲材料的上方，即可保护果实避免受到硬性撞击。

进一步的，所述第二缓冲柱17的后端固定有缓冲箱20，所述缓冲箱20靠近所述第二缓冲柱17的侧壁顶端开设有压槽21，所述压槽21中设有固定螺栓22；所述缓冲箱20的内部铰接有缓冲板27，所述缓冲板27的后侧壁通过第二弹簧28与所述缓冲箱20的内壁相连接；所述收集箱26与所述缓冲箱20的底端相连通。

将缓冲材料卡在压槽21中，再利用固定螺栓22固定，收卷辊25、第一缓冲柱16、第二缓冲柱17和缓冲箱20可形成一个更为完整的缓冲收集部分，果实进入缓冲箱20中，在缓冲板27的作用下缓慢下滑，同时第二弹簧28被压缩，果实由此进入缓冲箱20下方的收集箱26中。

实施例2

请参阅图1和图4，本发明提供的再一个实施例中，所述筛分组件包括至少四根筛分辊29，所述筛分辊29的两端均转动安装在转动座31中，所述转动座31固定在所述收集箱26的内壁上；所述筛分辊29倾斜放置，且相邻筛分辊29之间的缝隙依次增大；所述收集箱26的底端设有至少三个筛分框30，所述筛分框30位于所述缝隙的正下方。

果实经过缓冲板27进入筛分组件中，顺着筛分辊29的倾斜角度下滑，根据果实的大小依次被筛分，尺寸最小的首先从缝隙中滑落，尺寸中等的从第二个缝隙中掉落，尺寸最大的从最后一个缝隙中掉落，可以根据实际情况，具体选择筛分辊29的数量并控制相邻筛分辊29之间缝隙的大小，达到最佳的筛分效果，筛分完成后的果实按尺寸大小进入筛分框30。

如图5所示，本实施例中，所述筛分框30的内部设有弹性板32，所述筛分框30的底端开设有凹槽33，所述凹槽33中连接有第三弹簧34，所述第三弹簧34的另一端固定在所述弹性板32的下表面。

果实落在筛分框30中的弹性板32上，弹性板32下移，同时第三弹簧34被压缩，在弹性板32和第三弹簧34的作用下，能够避免果实直接撞击上筛分框30的底端，具有保护的作用。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种果园用水果采摘机器人，其特征在于，包括采摘工作台（1）和安装在所述采摘工作台（1）底端的驱动轮（2）；

所述采摘工作台（1）的上表面设有采摘机构和收集机构；

所述采摘机构和所述收集机构通过缓冲机构相连接；

所述采摘机构包括驱动组件和采摘组件；

所述收集机构包括收集箱（26），所述收集箱（26）的内部设有筛分组件。

2.根据权利要求1所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述驱动组件包括安装在所述采摘工作台（1）上表面的自动伸缩杆（6），所述自动伸缩杆（6）和所述采摘工作台（1）之间设有平面轴承（5），所述采摘工作台（1）的内部安装有电机（3），所述电机（3）的输出端通过联轴器与转轴（4）驱动连接，所述转轴（4）的尾端固定在所述自动伸缩杆（6）的底端；

所述自动伸缩杆（6）的顶端固定有安装座（7），所述安装座（7）中转动安装有采摘臂（8），所述安装座（7）和采摘臂（8）通过轴销（9）连接；

所述采摘组件安装在所述采摘臂（8）的顶端。

3.根据权利要求2所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述自动伸缩杆（6）的侧壁上铰接有采摘臂液压油缸（10），所述采摘臂液压油缸（10）的顶端铰接在所述采摘臂（8）的侧壁上，所述采摘臂液压油缸（10）的外圈连接有第一弹簧（11）。

4.根据权利要求2所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述采摘组件包括安装板（12），所述安装板（12）固定在所述采摘臂（8）的顶端，所述安装板（12）的上表面对称铰接有半球形采摘斗（13），所述半球形采摘斗（13）均通过采摘斗液压油缸（14）控制开合，所述采摘斗液压油缸（14）的底端铰接在所述安装板（12）的上表面，所述采摘斗液压油缸（14）的顶端铰接在所述采摘斗液压油缸（14）的背面；

所述采摘斗液压油缸（14）顶端内壁上相对固定有切割刀（15）。

5.根据权利要求1所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述缓冲机构包括对称固定在所述采摘工作台（1）上表面的第一缓冲柱（16）和第二缓冲柱（17），所述第一缓冲柱（16）和第二缓冲柱（17）的顶端均开设有卡槽（18），所述卡槽（18）中卡接有卡块（19）；

两个第一缓冲柱（16）的前端对称固定有L型连接柱（23），所述L型连接柱（23）的顶端安装有固定轴（24），收卷辊（25）套设在所述固定轴（24）上；

所述采摘机构安装在两个第一缓冲柱（16）之间。

6.根据权利要求5所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述第二缓冲柱（17）的后端固定有缓冲箱（20），所述缓冲箱（20）靠近所述第二缓冲柱（17）的侧壁顶端开设有压槽（21），所述压槽（21）中设有固定螺栓（22）；

所述缓冲箱（20）的内部铰接有缓冲板（27），所述缓冲板（27）的后侧壁通过第二弹簧（28）与所述缓冲箱（20）的内壁相连接；

所述收集箱（26）与所述缓冲箱（20）的底端相连通。

7.根据权利要求6所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述筛分组件包括至少四根筛分辊（29），所述筛分辊（29）的两端均转动安装在转动座（31）中，所述转动座（31）固定在所述收集箱（26）的内壁上；

所述筛分辊（29）倾斜放置，且相邻筛分辊（29）之间的缝隙依次增大；

所述收集箱（26）的底端设有至少三个筛分框（30），所述筛分框（30）位于所述缝隙的正下方。

8.根据权利要求7所述的果园用水果采摘机器人，其特征在于，所述筛分框（30）的内部设有弹性板（32），所述筛分框（30）的底端开设有凹槽（33），所述凹槽（33）中连接有第三弹簧（34），所述第三弹簧（34）的另一端固定在所述弹性板（32）的下表面。