CN110896735A - 一种榴莲高效采摘收集机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机器人领域，具体是涉及一种榴莲高效采摘收集机器人，包括有采摘机器人，采摘机器人上安装有采摘组件、收集箱和控制组件，采摘组件包括有转台、升降机构、平移机构、能够灵活调节工作角度的榴莲梗剪切机构和能够接收剪落榴莲的榴莲接收机构，转台水平固定安装在采摘机器人上，平移机构水平设置在升降机构的输出端上，榴莲梗剪切机构和榴莲接收机构均可旋转的安装在平移机构的输出端上，榴莲梗剪切机构位于榴莲接收机构的正上方，控制组件包括有控制器，本发明所示的一种榴莲高效采摘收集机器人能够高效自动的采摘榴莲，省时省力，消除了人工爬树采摘所带来的安全隐患，能多角度灵活的采摘，具有较大的存储空间，提高了工作效率。

Description

一种榴莲高效采摘收集机器人

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，具体是涉及一种榴莲高效采摘收集机器人。

背景技术

榴莲是一种锦葵目、木棉科巨型的热带常绿乔木，叶片长圆，顶端较尖，聚伞花序，花色淡黄，果实足球大小，果皮坚实，密生三角形刺，果肉是由假种皮的肉包组成，肉色淡黄，粘性多汁是一种极具经济价值的水果，榴莲是热带著名水果之一，原产马来西亚，东南亚一些国家种植较多，其中以泰国最多，中国广东﹑海南也有种植，榴莲在泰国最负有盛名，被誉为“水果之王”，目前，榴莲采摘多采用人工采摘的方式进行，费时费力，在人工采摘时由于榴莲果树较高，且榴莲本身外壳质地较硬，其外壳上覆盖了许多尖锐的突刺，很容易伤到手，并且榴莲从树上掉下容易破坏榴莲，还有一种较为常用的是手持式辅助收集采摘装置，此种设备虽然可以辅助采摘，但是由于体积的限制，不能够进行有效的收集，需要人员反复进行爬树将设备中的榴莲运输到树下，耗时耗力。

因此，有必要设计一种榴莲高效采摘收集机器人，以便于解决上述提出的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种榴莲高效采摘收集机器人，该技术方案解决了人工采集榴莲或使用手持式辅助设备采摘榴莲时耗时耗力、不易收集、效率低下、安全隐患较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供了一种榴莲高效采摘收集机器人，包括有采摘机器人，采摘机器人上安装有采摘组件、收集箱和控制组件，控制组件、采摘组件和收集箱依次固定安装在采摘机器人的顶部，采摘组件包括有转台、升降机构、平移机构、能够灵活调节工作角度的榴莲梗剪切机构和能够接收剪落榴莲的榴莲接收机构，转台水平固定安装在采摘机器人上，升降机构竖直固定安装在转台顶部的输出端上，平移机构水平设置在升降机构的输出端上，榴莲梗剪切机构和榴莲接收机构均可旋转的安装在平移机构的输出端上，榴莲梗剪切机构位于榴莲接收机构的正上方，控制组件包括有控制器，控制器固定安装在采摘机器人上，采摘组件与控制器电连接。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，升降机构包括有矩形升降架、水平U型安装架、第一伺服电机、第一驱动轮、第一从动轮和链带，矩形升降架竖直固定安装在转台顶部，第一伺服电机、第一驱动轮、第一从动轮和链带均设置在矩形升降架内部，第一伺服电机水平固定安装在矩形升降架底部，第一驱动轮和第一从动轮均竖直设置，第一伺服电机的输出轴与第一驱动轮一侧侧壁中心处固定连接，第一从动轮位于第一驱动轮的正上方，第一从动轮与第一驱动轮的轴线方向平行，第一从动轮通过齿轮安装架与矩形升降架内侧顶部固定连接，链带套设在第一驱动轮和第一从动轮上，链带与第一驱动轮和第一从动轮均传动连接，链带的一侧固定套设有两个矩形安装块，水平U型安装架的开口竖直向上设置，水平U型安装架穿过矩形升降架的两侧壁水平设置，矩形升降架的两侧壁上设有供水平U型安装架穿过并滑动配合的矩形避让槽，矩形避让槽竖直设置，水平U型安装架的一侧侧壁与两个矩形安装块的侧壁固定连接，平移机构固定安装在水平U型安装架上。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，矩形升降架靠近矩形安装块的一侧内壁上设有两根竖直设置的限位条，两根限位条分别位于链带内部和链带外侧，两根限位条的侧壁与矩形安装块靠近限位条的两侧壁贴合，限位条与矩形升降架固定连接。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，矩形升降架的两个矩形避让槽的两侧竖直设有升降限位槽，水平U型安装架靠近矩形升降架的两端竖直侧壁向外水平延伸出延伸板，延伸板上设有与升降限位槽滑动配合的限位块。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，平移机构包括有第二伺服电机、螺纹伸缩杆和采摘设备安装板，第二伺服电机水平固定安装在水平U型安装架上，第二伺服电机的输出端向着远离矩形升降架的一端设置，采摘设备安装板竖直设置且与水平U型安装架可滑动的连接，采摘设备安装板位于第二伺服电机远离矩形升降架的一侧，螺纹伸缩杆水平设置在水平U型安装架的正上方，螺纹伸缩杆位于第二伺服电机和采摘设备安装板之间，螺纹伸缩杆的一端与第二伺服电机的输出端固定连接，螺纹伸缩杆的另一端与采摘设备安装板靠近第二伺服电机的一侧侧壁固定连接，榴莲梗剪切机构和榴莲接收机构均可转动的安装在采摘设备安装板上。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，采摘设备安装板为竖直设置的U型板，包括有第一竖直板和两块第二竖直板，第一竖直板为U型板的底板并且第一竖直板靠近第二伺服电机的一侧与螺纹伸缩杆的一端固定连接，两块第二竖直板分别与第一竖直板竖直面两侧侧壁固定连接，两块第二竖直板的外侧壁分别与水平U型安装架内部的两侧壁贴合，两块第二竖直板位于第一竖直板远离第二伺服电机的一侧，两块第二竖直板之间固定设有水平安装板，水平安装板的两侧侧壁分别与两块第二竖直安装板内侧侧壁的中部固定连接，水平安装板的下底面与水平U型安装架的顶部贴合，水平U型安装架上设有供采摘设备安装板水平滑动的水平限位槽，两个第二竖直板的外侧壁上分别水平设有与水平限位槽外槽沿配合的矩形缺口，榴莲梗剪切机构位于水平安装板的正上方，榴莲接收机构位于水平安装板的正下方。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，榴莲梗剪切机构包括有第一旋转驱动电机、第一转轴、剪切安装板和剪切钳，第一旋转驱动电机水平固定安装在其中一个第二竖直板外侧壁的上半部，第一转轴水平设置在两个第二竖直板之间并且第一转轴的两端分别与两个第二竖直板可转动的连接，第一旋转驱动电机的输出端指向第一转轴并且与第一转轴的一端固定连接，剪切安装板水平设置且位于两个第二竖直板之间，第一转轴贯穿剪切安装板靠近第一竖直板的一侧并与剪切安装板固定连接，剪切安装板远离第一竖直板的一侧中部水平设有安装槽，剪切钳水平设置在安装槽内。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，剪切钳包括有包括有第一弧形刀和第二弧形刀，第一弧形刀和第二弧形刀沿剪切安装板竖直中心面对称设置，第一弧形刀的刀锋面和第二弧形刀的刀锋面相向设置，第一弧形刀的厚度小于第二弧形刀的厚度，第二弧形刀上水平设有用于避让第一弧形刀的交错避让槽，第一弧形刀和第二弧形刀的旋转端均位于安装槽内，第一弧形刀旋转端上竖直设有主动杆，第一弧形刀旋转端套设在主动杆上，主动杆的两端分别与安装槽的两侧壁可旋转的连接，第一弧形刀的正下方水平设有第二驱动轮，第二驱动轮固定套设在主动杆上，剪切安装板上竖直固定设有第三伺服电机，第三伺服电机的输出端贯穿检测安装板竖直向下设置并与主动杆的顶端固定连接，第二弧形刀旋转端上竖直设有从动杆，第二弧形刀旋转端套设在从动杆上，从动杆的两端分别与安装槽的两侧壁可旋转的连接，第二弧形刀的正下方水平设有第二从动轮，第二从动轮固定套设在从动杆上，第二驱动轮与第二从动轮啮合。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，榴莲接收机构包括有第二旋转驱动电机、第二转轴、接收安装板和碗型接收托盘，第二旋转驱动电机水平固定安装在其中一个第二竖直板外侧壁的下半部，第二转轴水平设置在两个第二竖直板之间并且第二转轴的两端分别与两个第二竖直板可转动的连接，第二旋转驱动电机的输出端指向第二转轴并且与第二转轴的一端固定连接，接收安装板水平设置且位于两个第二竖直板之间，第二转轴贯穿接收安装板靠近第一竖直板的一侧并与接收安装板固定连接，碗型接收托盘水平设置在榴莲梗剪切机构的正下方，剪切安装板远离第一竖直板的一侧与碗型接收托盘的侧壁固定连接，碗型接收托盘的弧面竖直向上设置。

作为一种榴莲高效采摘收集机器人的一种优选方案，检测组件还包括有摄像头，摄像头固定安装在剪切安装板的顶部，摄像头位于第一旋转驱动电机的旁侧，摄像头的输出端指向剪切钳方向，摄像头与控制器电连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

相比与传统的人工榴莲采摘方法，本发明所示的一种榴莲高效采摘收集机器人能够高效自动的采摘榴莲，省时省力，消除了人工爬树采摘所带来的安全隐患，能够多角度灵活的采摘，并且具有升降设计，能够适应高度较高挂果的采摘工作，相比与手持辅助设备，本发明所示的采摘收集机器人能够方便快捷的将剪切下来的果实进行收集，并且具有较大的存储空间，以便于提高单次收集工作的收集量，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的立体结构示意图二；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的采摘组件的立体结构示意图；

图5为本发明的升降机构的立体结构示意图；

图6为本发明图5去除矩形升降架后的立体结构示意图；

图7为图6的正视图；

图8为本发明的平移机构及上方负载的立体结构示意图；

图9为本发明的采摘设备安装板及上方负载的立体结构示意图；

图10为本发明的榴莲梗剪切机构的立体结构示意图；

图11为图10的正视图；

图12为本发明的榴莲接收机构的立体结构示意图。

图中标号为：

采摘机器人1、采摘组件2、收集箱3、控制组件4、转台5、升降机构6、平移机构7、榴莲梗剪切机构8、榴莲接收机构9、控制器10、矩形升降架11、水平U型安装架12、第一伺服电机13、第一驱动轮14、第一从动轮15、链带16、矩形安装块17、矩形避让槽18、限位条19、升降限位槽20、延伸板21、限位块22、第二伺服电机23、螺纹伸缩杆24、采摘设备安装板25、第一竖直板26、第二竖直板27、水平安装板28、水平限位槽29、矩形缺口30、第一旋转驱动电机31、第一转轴32、剪切安装板33、剪切钳34、安装槽35、第一弧形刀36、第二弧形刀37、交错避让槽38、主动杆39、第二驱动轮40、第三伺服电机41、从动杆42、第二从动轮43、第二旋转驱动电机44、第二转轴45、接收安装板46、碗型接收托盘47、摄像头48。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1-12所示的一种榴莲高效采摘收集机器人，包括有采摘机器人1，采摘机器人1上安装有采摘组件2、收集箱3和控制组件4，控制组件4、采摘组件2和收集箱3依次固定安装在采摘机器人1的顶部，采摘组件2包括有转台5、升降机构6、平移机构7、能够灵活调节工作角度的榴莲梗剪切机构8和能够接收剪落榴莲的榴莲接收机构9，转台5水平固定安装在采摘机器人1上，升降机构6竖直固定安装在转台5顶部的输出端上，平移机构7水平设置在升降机构6的输出端上，榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9均可旋转的安装在平移机构7的输出端上，榴莲梗剪切机构8位于榴莲接收机构9的正上方，控制组件4包括有控制器10，控制器10固定安装在采摘机器人1上，采摘组件2与控制器10电连接。在榴莲采摘机器人1工作时，先将榴莲采摘机器人1位移至合适的工作位置，转台5带动采摘组件2整体旋转，升降机构6将榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9抬升至合适高度，平移机构7带动榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9向前位移至工作位置，榴莲梗剪切机构8对榴莲树上的榴莲梗进行剪切，榴莲接收机构9将剪切下来的榴莲进行接收，防止榴莲直接从树上掉落砸坏，当榴莲接收机构9接收完成后，平移机构7输出端收缩，升降机构6输出端下降，转台5将榴莲接收机构9转动至收集箱3的正上方，榴莲接收机构9将接收到的榴莲放置在收集箱3中进行存储收集，从而完成整套榴莲采摘收集过程，控制组件4用于协调控制每个组件的运动，并且处理榴莲的位置状况、剪切状态和收集状态等信息。

升降机构6包括有矩形升降架11、水平U型安装架12、第一伺服电机13、第一驱动轮14、第一从动轮15和链带16，矩形升降架11竖直固定安装在转台5顶部，第一伺服电机13、第一驱动轮14、第一从动轮15和链带16均设置在矩形升降架11内部，第一伺服电机13水平固定安装在矩形升降架11底部，第一驱动轮14和第一从动轮15均竖直设置，第一伺服电机13的输出轴与第一驱动轮14一侧侧壁中心处固定连接，第一从动轮15位于第一驱动轮14的正上方，第一从动轮15与第一驱动轮14的轴线方向平行，第一从动轮15通过齿轮安装架与矩形升降架11内侧顶部固定连接，链带16套设在第一驱动轮14和第一从动轮15上，链带16与第一驱动轮14和第一从动轮15均传动连接，链带16的一侧固定套设有两个矩形安装块17，水平U型安装架12的开口竖直向上设置，水平U型安装架12穿过矩形升降架11的两侧壁水平设置，矩形升降架11的两侧壁上设有供水平U型安装架12穿过并滑动配合的矩形避让槽18，矩形避让槽18竖直设置，水平U型安装架12的一侧侧壁与两个矩形安装块17的侧壁固定连接，平移机构7固定安装在水平U型安装架12上。当转台5转动工作完成后，升降机构6带动采集组件进行上升或下降，矩形升降架11用于安装升降机构6，第一伺服电机13用于为升降提供动力，第一伺服电机13工作带动第一驱动轮14转动，进而通过链带16带动第一从动轮15进行同步转动，固定安装在链带16上的两个矩形安装块17在链带16的带动下实现竖直升降操作，进而带动与矩形安装块17固定连接的水平U型安装架12沿着矩形避让槽18的长度方向做升降操作，从而实现了平移机构7跟随水平U型安装架12同步升降，最终实现榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9的升降操作，以满足榴莲采摘过程中不同采摘高度的需求。

矩形升降架11靠近矩形安装块17的一侧内壁上设有两根竖直设置的限位条19，两根限位条19分别位于链带16内部和链带16外侧，两根限位条19的侧壁与矩形安装块17靠近限位条19的两侧壁贴合，限位条19与矩形升降架11固定连接。在第一伺服电机13带动链带16运动时，两个限位条19用于对固定安装在链带16上的矩形安装块17进行限位，进而实现了对一侧链带16的限位，保证了链带16在运行时不会发生偏移或者脱落，有利于设备升降操作的正常运行。

矩形升降架11的两个矩形避让槽18的两侧竖直设有升降限位槽20，水平U型安装架12靠近矩形升降架11的两端竖直侧壁向外水平延伸出延伸板21，延伸板21上设有与升降限位槽20滑动配合的限位块22。升降限位槽20和限位块22的配合，保证了水平U型安装架12在矩形升降架11上升降时不会发生偏移或旋转，由于水平U型安装架12上负载较多，接收榴莲的一端容易下压将升降机构6压坏，所以多方位的延伸板21和限位块22可以对升降机构6进行保护，防止水平U型安装架12发生偏转。

平移机构7包括有第二伺服电机23、螺纹伸缩杆24和采摘设备安装板25，第二伺服电机23水平固定安装在水平U型安装架12上，第二伺服电机23的输出端向着远离矩形升降架11的一端设置，采摘设备安装板25竖直设置且与水平U 型安装架可滑动的连接，采摘设备安装板25位于第二伺服电机23远离矩形升降架11的一侧，螺纹伸缩杆24水平设置在水平U型安装架12的正上方，螺纹伸缩杆24位于第二伺服电机23和采摘设备安装板25之间，螺纹伸缩杆24的一端与第二伺服电机23的输出端固定连接，螺纹伸缩杆24的另一端与采摘设备安装板25靠近第二伺服电机23的一侧侧壁固定连接，榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9均可转动的安装在采摘设备安装板25上。当升降机构6完成升降操作后，平移机构7开始工作，第二伺服电机23输出带动螺纹伸缩杆24进行伸缩，进而推动采摘设备安装板25向前推进或向后收缩，从而带动安装在采摘设备安装板25上的榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9同步位移，当到达合适位置时，榴莲梗剪切机构8通过控制组件4调节至最佳剪切角度，最终实现榴莲梗的剪切操作，从而提高了设备剪切的精度，榴莲接收机构9对剪切的榴莲进行收集，平移机构7输出端回缩，完成平移操作。

采摘设备安装板25为竖直设置的U型板，包括有第一竖直板26和两块第二竖直板27，第一竖直板26为U型板的底板并且第一竖直板26靠近第二伺服电机23的一侧与螺纹伸缩杆24的一端固定连接，两块第二竖直板27分别与第一竖直板26竖直面两侧侧壁固定连接，两块第二竖直板27的外侧壁分别与水平U型安装架12内部的两侧壁贴合，两块第二竖直板27位于第一竖直板26远离第二伺服电机23的一侧，两块第二竖直板27之间固定设有水平安装板28，水平安装板28的两侧侧壁分别与两块第二竖直安装板内侧侧壁的中部固定连接，水平安装板28的下底面与水平U型安装架12的顶部贴合，水平U型安装架12上设有供采摘设备安装板25水平滑动的水平限位槽29，两个第二竖直板27的外侧壁上分别水平设有与水平限位槽29外槽沿配合的矩形缺口30，榴莲梗剪切机构8位于水平安装板28的正上方，榴莲接收机构9位于水平安装板28的正下方。榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9均安装在两个第二竖直板27之间，并且可以在两个第二竖直板27之间转动，水平安装板28用于将整个采摘设备安装板25可滑动的安装在水平U型安装架12上，水平限位槽29和矩形缺口30用于对采摘设备安装板25在水平U型安装架12上的位移进行导向和限位，并且水平安装板28还将榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9的安装区域进行分隔。

榴莲梗剪切机构8包括有第一旋转驱动电机31、第一转轴32、剪切安装板33和剪切钳34，第一旋转驱动电机31水平固定安装在其中一个第二竖直板27外侧壁的上半部，第一转轴32水平设置在两个第二竖直板27之间并且第一转轴32的两端分别与两个第二竖直板27可转动的连接，第一旋转驱动电机31的输出端指向第一转轴32并且与第一转轴32的一端固定连接，剪切安装板33水平设置且位于两个第二竖直板27之间，第一转轴32贯穿剪切安装板33靠近第一竖直板26的一侧并与剪切安装板33固定连接，剪切安装板33远离第一竖直板26的一侧中部水平设有安装槽35，剪切钳34水平设置在安装槽35内。当平移机构7带动榴莲梗剪切机构8完成平移操作后，榴莲梗剪切机构8需要调整好剪切角度，第一旋转驱动电机31输出带动第一转轴32转动，第一转轴32的转动带动固定套设在第一转轴32上的剪切安装板33转动至合适角度，进而带动安装在剪切安装板33上的剪切钳34同步转动，从而完成剪切钳34调节角度操作，剪切安装板33上的安装槽35用于安装剪切钳34。

剪切钳34包括有包括有第一弧形刀36和第二弧形刀37，第一弧形刀36和第二弧形刀37沿剪切安装板33竖直中心面对称设置，第一弧形刀36的刀锋面和第二弧形刀37的刀锋面相向设置，第一弧形刀36的厚度小于第二弧形刀37的厚度，第二弧形刀37上水平设有用于避让第一弧形刀36的交错避让槽38，第一弧形刀36和第二弧形刀37的旋转端均位于安装槽35内，第一弧形刀36旋转端上竖直设有主动杆39，第一弧形刀36旋转端套设在主动杆39上，主动杆39的两端分别与安装槽35的两侧壁可旋转的连接，第一弧形刀36的正下方水平设有第二驱动轮40，第二驱动轮40固定套设在主动杆39上，剪切安装板33上竖直固定设有第三伺服电机41，第三伺服电机41的输出端贯穿检测安装板竖直向下设置并与主动杆39的顶端固定连接，第二弧形刀37旋转端上竖直设有从动杆42，第二弧形刀37旋转端套设在从动杆42上，从动杆42的两端分别与安装槽35的两侧壁可旋转的连接，第二弧形刀37的正下方水平设有第二从动轮43，第二从动轮43固定套设在从动杆42上，第二驱动轮40与第二从动轮43啮合。当榴莲梗剪切机构8调节至合适角度后，剪切钳34工作将榴莲梗剪断，从而将榴莲从树上摘下，第一弧形刀36和第二弧形刀37配合可以实现剪切操作，刀锋处的弧形设计更适合剪断圆柱形的榴莲梗，第一弧形刀36和第二弧形刀37通过交错避让槽38可以在剪切过程中将两者之间的榴莲梗完全剪断，第三伺服电机41输出带动主动杆39转动，进而带动固定套设在主动杆39上的第一弧形刀36和第二驱动轮40转动，第二驱动轮40带动与之啮合的第二从动轮43反向转动，进而带动与第二从动轮43固定连接的从动杆42转动，进而带动固定套设在从动杆42上的第二弧形刀37与第一弧形刀36沿相反的方向转动，从而实现第一弧形刀36和第二弧形刀37相向或相反转动，最终实现剪切钳34的剪切或松开操作。

榴莲接收机构9包括有第二旋转驱动电机44、第二转轴45、接收安装板46和碗型接收托盘47，第二旋转驱动电机44水平固定安装在其中一个第二竖直板27外侧壁的下半部，第二转轴45水平设置在两个第二竖直板27之间并且第二转轴45的两端分别与两个第二竖直板27可转动的连接，第二旋转驱动电机44的输出端指向第二转轴45并且与第二转轴45的一端固定连接，接收安装板46水平设置且位于两个第二竖直板27之间，第二转轴45贯穿接收安装板46靠近第一竖直板26的一侧并与接收安装板46固定连接，碗型接收托盘47水平设置在榴莲梗剪切机构8的正下方，剪切安装板33远离第一竖直板26的一侧与碗型接收托盘47的侧壁固定连接，碗型接收托盘47的弧面竖直向上设置。当榴莲梗剪切机构8完成对榴莲梗的剪切操作后，榴莲接收机构9开始工作，碗型接收托盘47将剪切后落下的榴莲进行接收，升降机构6和平移机构7共同作用将榴莲接收机构9位移至收集箱3的正上方，此时将碗型接收托盘47翻转，将其中的榴莲落入收集箱3内，完成榴莲的收集操作，第二旋转驱动电机44输出带动第二转轴45旋转，第二转轴45的转动带动固定套设在第二转轴45上的接收安装板46转动至合适角度，进而带动安装在接收安装板46上的碗型接收托盘47同步转动，从而完成碗型接收托盘47的翻转操作，使得碗型接收托盘47内的榴莲落入接收盘内。

检测组件还包括有摄像头48，摄像头48固定安装在剪切安装板33的顶部，摄像头48位于第一旋转驱动电机31的旁侧，摄像头48的输出端指向剪切钳34方向，摄像头48与控制器10电连接。在剪切榴莲梗时，摄像头48用于对榴莲树上的榴莲位置进行收集，通过控制器10进行数据处理从而计算出最佳的剪切方向和角度，进而完成精准快速的切割。

本发明的工作原理：在榴莲采摘机器人1工作时，先将榴莲采摘机器人1位移至合适的工作位置，转台5带动采摘组件2整体旋转，升降机构6将榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9抬升至合适高度，平移机构7带动榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9向前位移至工作位置，榴莲梗剪切机构8对榴莲树上的榴莲梗进行剪切，榴莲接收机构9将剪切下来的榴莲进行接收，防止榴莲直接从树上掉落砸坏，当榴莲接收机构9接收完成后，平移机构7输出端收缩，升降机构6输出端下降，转台5将榴莲接收机构9转动至收集箱3的正上方，榴莲接收机构9将接收到的榴莲放置在收集箱3中进行存储收集，从而完成整套榴莲采摘收集过程，控制组件4用于协调控制每个组件的运动，并且处理榴莲的位置状况、剪切状态和收集状态等信息。当转台5转动工作完成后，升降机构6带动采集组件进行上升或下降，矩形升降架11用于安装升降机构6，第一伺服电机13用于为升降提供动力，第一伺服电机13工作带动第一驱动轮14转动，进而通过链带16带动第一从动轮15进行同步转动，固定安装在链带16上的两个矩形安装块17在链带16的带动下实现竖直升降操作，进而带动与矩形安装块17固定连接的水平U型安装架12沿着矩形避让槽18的长度方向做升降操作，从而实现了平移机构7跟随水平U型安装架12同步升降，最终实现榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9的升降操作，以满足榴莲采摘过程中不同采摘高度的需求。在第一伺服电机13带动链带16运动时，两个限位条19用于对固定安装在链带16上的矩形安装块17进行限位，进而实现了对一侧链带16的限位，保证了链带16在运行时不会发生偏移或者脱落，有利于设备升降操作的正常运行。升降限位槽20和限位块22的配合，保证了水平U型安装架12在矩形升降架11上升降时不会发生偏移或旋转，由于水平U型安装架12上负载较多，接收榴莲的一端容易下压将升降机构6压坏，所以多方位的延伸板21和限位块22可以对升降机构6进行保护，防止水平U型安装架12发生偏转。当升降机构6完成升降操作后，平移机构7开始工作，第二伺服电机23输出带动螺纹伸缩杆24进行伸缩，进而推动采摘设备安装板25向前推进或向后收缩，从而带动安装在采摘设备安装板25上的榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9同步位移，当到达合适位置时，榴莲梗剪切机构8通过控制组件4调节至最佳剪切角度，最终实现榴莲梗的剪切操作，从而提高了设备剪切的精度，榴莲接收机构9对剪切的榴莲进行收集，平移机构7输出端回缩，完成平移操作。榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9均安装在两个第二竖直板27之间，并且可以在两个第二竖直板27之间转动，水平安装板28用于将整个采摘设备安装板25可滑动的安装在水平U型安装架12上，水平限位槽29和矩形缺口30用于对采摘设备安装板25在水平U型安装架12上的位移进行导向和限位，并且水平安装板28还将榴莲梗剪切机构8和榴莲接收机构9的安装区域进行分隔。当平移机构7带动榴莲梗剪切机构8完成平移操作后，榴莲梗剪切机构8需要调整好剪切角度，第一旋转驱动电机31输出带动第一转轴32转动，第一转轴32的转动带动固定套设在第一转轴32上的剪切安装板33转动至合适角度，进而带动安装在剪切安装板33上的剪切钳34同步转动，从而完成剪切钳34调节角度操作，剪切安装板33上的安装槽35用于安装剪切钳34。当榴莲梗剪切机构8调节至合适角度后，剪切钳34工作将榴莲梗剪断，从而将榴莲从树上摘下，第一弧形刀36和第二弧形刀37配合可以实现剪切操作，刀锋处的弧形设计更适合剪断圆柱形的榴莲梗，第一弧形刀36和第二弧形刀37通过交错避让槽38可以在剪切过程中将两者之间的榴莲梗完全剪断，第三伺服电机41输出带动主动杆39转动，进而带动固定套设在主动杆39上的第一弧形刀36和第二驱动轮40转动，第二驱动轮40带动与之啮合的第二从动轮43反向转动，进而带动与第二从动轮43固定连接的从动杆42转动，进而带动固定套设在从动杆42上的第二弧形刀37与第一弧形刀36沿相反的方向转动，从而实现第一弧形刀36和第二弧形刀37相向或相反转动，最终实现剪切钳34的剪切或松开操作。当榴莲梗剪切机构8完成对榴莲梗的剪切操作后，榴莲接收机构9开始工作，碗型接收托盘47将剪切后落下的榴莲进行接收，升降机构6和平移机构7共同作用将榴莲接收机构9位移至收集箱3的正上方，此时将碗型接收托盘47翻转，将其中的榴莲落入收集箱3内，完成榴莲的收集操作，第二旋转驱动电机44输出带动第二转轴45旋转，第二转轴45的转动带动固定套设在第二转轴45上的接收安装板46转动至合适角度，进而带动安装在接收安装板46上的碗型接收托盘47同步转动，从而完成碗型接收托盘47的翻转操作，使得碗型接收托盘47内的榴莲落入接收盘内。在剪切榴莲梗时，摄像头48用于对榴莲树上的榴莲位置进行收集，通过控制器10进行数据处理从而计算出最佳的剪切方向和角度，进而完成精准快速的切割。

Claims (10)

1.一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，包括有采摘机器人（1），采摘机器人（1）上安装有采摘组件（2）、收集箱（3）和控制组件（4），控制组件（4）、采摘组件（2）和收集箱（3）依次固定安装在采摘机器人（1）的顶部，采摘组件（2）包括有转台（5）、升降机构（6）、平移机构（7）、能够灵活调节工作角度的榴莲梗剪切机构（8）和能够接收剪落榴莲的榴莲接收机构（9），转台（5）水平固定安装在采摘机器人（1）上，升降机构（6）竖直固定安装在转台（5）顶部的输出端上，平移机构（7）水平设置在升降机构（6）的输出端上，榴莲梗剪切机构（8）和榴莲接收机构（9）均可旋转的安装在平移机构（7）的输出端上，榴莲梗剪切机构（8）位于榴莲接收机构（9）的正上方，控制组件（4）包括有控制器（10），控制器（10）固定安装在采摘机器人（1）上，采摘组件（2）与控制器（10）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，升降机构（6）包括有矩形升降架（11）、水平U型安装架（12）、第一伺服电机（13）、第一驱动轮（14）、第一从动轮（15）和链带（16），矩形升降架（11）竖直固定安装在转台（5）顶部，第一伺服电机（13）、第一驱动轮（14）、第一从动轮（15）和链带（16）均设置在矩形升降架（11）内部，第一伺服电机（13）水平固定安装在矩形升降架（11）底部，第一驱动轮（14）和第一从动轮（15）均竖直设置，第一伺服电机（13）的输出轴与第一驱动轮（14）一侧侧壁中心处固定连接，第一从动轮（15）位于第一驱动轮（14）的正上方，第一从动轮（15）与第一驱动轮（14）的轴线方向平行，第一从动轮（15）通过齿轮安装架与矩形升降架（11）内侧顶部固定连接，链带（16）套设在第一驱动轮（14）和第一从动轮（15）上，链带（16）与第一驱动轮（14）和第一从动轮（15）均传动连接，链带（16）的一侧固定套设有两个矩形安装块（17），水平U型安装架（12）的开口竖直向上设置，水平U型安装架（12）穿过矩形升降架（11）的两侧壁水平设置，矩形升降架（11）的两侧壁上设有供水平U型安装架（12）穿过并滑动配合的矩形避让槽（18），矩形避让槽（18）竖直设置，水平U型安装架（12）的一侧侧壁与两个矩形安装块（17）的侧壁固定连接，平移机构（7）固定安装在水平U型安装架（12）上。

3.根据权利要求2所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，矩形升降架（11）靠近矩形安装块（17）的一侧内壁上设有两根竖直设置的限位条（19），两根限位条（19）分别位于链带（16）内部和链带（16）外侧，两根限位条（19）的侧壁与矩形安装块（17）靠近限位条（19）的两侧壁贴合，限位条（19）与矩形升降架（11）固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，矩形升降架（11）的两个矩形避让槽（18）的两侧竖直设有升降限位槽（20），水平U型安装架（12）靠近矩形升降架（11）的两端竖直侧壁向外水平延伸出延伸板（21），延伸板（21）上设有与升降限位槽（20）滑动配合的限位块（22）。

5.根据权利要求2所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，平移机构（7）包括有第二伺服电机（23）、螺纹伸缩杆（24）和采摘设备安装板（25），第二伺服电机（23）水平固定安装在水平U型安装架（12）上，第二伺服电机（23）的输出端向着远离矩形升降架（11）的一端设置，采摘设备安装板（25）竖直设置且与水平U 型安装架可滑动的连接，采摘设备安装板（25）位于第二伺服电机（23）远离矩形升降架（11）的一侧，螺纹伸缩杆（24）水平设置在水平U型安装架（12）的正上方，螺纹伸缩杆（24）位于第二伺服电机（23）和采摘设备安装板（25）之间，螺纹伸缩杆（24）的一端与第二伺服电机（23）的输出端固定连接，螺纹伸缩杆（24）的另一端与采摘设备安装板（25）靠近第二伺服电机（23）的一侧侧壁固定连接，榴莲梗剪切机构（8）和榴莲接收机构（9）均可转动的安装在采摘设备安装板（25）上。

6.根据权利要求5所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，采摘设备安装板（25）为竖直设置的U型板，包括有第一竖直板（26）和两块第二竖直板（27），第一竖直板（26）为U型板的底板并且第一竖直板（26）靠近第二伺服电机（23）的一侧与螺纹伸缩杆（24）的一端固定连接，两块第二竖直板（27）分别与第一竖直板（26）竖直面两侧侧壁固定连接，两块第二竖直板（27）的外侧壁分别与水平U型安装架（12）内部的两侧壁贴合，两块第二竖直板（27）位于第一竖直板（26）远离第二伺服电机（23）的一侧，两块第二竖直板（27）之间固定设有水平安装板（28），水平安装板（28）的两侧侧壁分别与两块第二竖直安装板内侧侧壁的中部固定连接，水平安装板（28）的下底面与水平U型安装架（12）的顶部贴合，水平U型安装架（12）上设有供采摘设备安装板（25）水平滑动的水平限位槽（29），两个第二竖直板（27）的外侧壁上分别水平设有与水平限位槽（29）外槽沿配合的矩形缺口（30），榴莲梗剪切机构（8）位于水平安装板（28）的正上方，榴莲接收机构（9）位于水平安装板（28）的正下方。

7.根据权利要求6所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，榴莲梗剪切机构（8）包括有第一旋转驱动电机（31）、第一转轴（32）、剪切安装板（33）和剪切钳（34），第一旋转驱动电机（31）水平固定安装在其中一个第二竖直板（27）外侧壁的上半部，第一转轴（32）水平设置在两个第二竖直板（27）之间并且第一转轴（32）的两端分别与两个第二竖直板（27）可转动的连接，第一旋转驱动电机（31）的输出端指向第一转轴（32）并且与第一转轴（32）的一端固定连接，剪切安装板（33）水平设置且位于两个第二竖直板（27）之间，第一转轴（32）贯穿剪切安装板（33）靠近第一竖直板（26）的一侧并与剪切安装板（33）固定连接，剪切安装板（33）远离第一竖直板（26）的一侧中部水平设有安装槽（35），剪切钳（34）水平设置在安装槽（35）内。

8.根据权利要求7所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，剪切钳（34）包括有包括有第一弧形刀（36）和第二弧形刀（37），第一弧形刀（36）和第二弧形刀（37）沿剪切安装板（33）竖直中心面对称设置，第一弧形刀（36）的刀锋面和第二弧形刀（37）的刀锋面相向设置，第一弧形刀（36）的厚度小于第二弧形刀（37）的厚度，第二弧形刀（37）上水平设有用于避让第一弧形刀（36）的交错避让槽（38），第一弧形刀（36）和第二弧形刀（37）的旋转端均位于安装槽（35）内，第一弧形刀（36）旋转端上竖直设有主动杆（39），第一弧形刀（36）旋转端套设在主动杆（39）上，主动杆（39）的两端分别与安装槽（35）的两侧壁可旋转的连接，第一弧形刀（36）的正下方水平设有第二驱动轮（40），第二驱动轮（40）固定套设在主动杆（39）上，剪切安装板（33）上竖直固定设有第三伺服电机（41），第三伺服电机（41）的输出端贯穿检测安装板竖直向下设置并与主动杆（39）的顶端固定连接，第二弧形刀（37）旋转端上竖直设有从动杆（42），第二弧形刀（37）旋转端套设在从动杆（42）上，从动杆（42）的两端分别与安装槽（35）的两侧壁可旋转的连接，第二弧形刀（37）的正下方水平设有第二从动轮（43），第二从动轮（43）固定套设在从动杆（42）上，第二驱动轮（40）与第二从动轮（43）啮合。

9.根据权利要求5所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，榴莲接收机构（9）包括有第二旋转驱动电机（44）、第二转轴（45）、接收安装板（46）和碗型接收托盘（47），第二旋转驱动电机（44）水平固定安装在其中一个第二竖直板（27）外侧壁的下半部，第二转轴（45）水平设置在两个第二竖直板（27）之间并且第二转轴（45）的两端分别与两个第二竖直板（27）可转动的连接，第二旋转驱动电机（44）的输出端指向第二转轴（45）并且与第二转轴（45）的一端固定连接，接收安装板（46）水平设置且位于两个第二竖直板（27）之间，第二转轴（45）贯穿接收安装板（46）靠近第一竖直板（26）的一侧并与接收安装板（46）固定连接，碗型接收托盘（47）水平设置在榴莲梗剪切机构（8）的正下方，剪切安装板（33）远离第一竖直板（26）的一侧与碗型接收托盘（47）的侧壁固定连接，碗型接收托盘（47）的弧面竖直向上设置。

10.根据权利要求7所述的一种榴莲高效采摘收集机器人，其特征在于，检测组件还包括有摄像头（48），摄像头（48）固定安装在剪切安装板（33）的顶部，摄像头（48）位于第一旋转驱动电机（31）的旁侧，摄像头（48）的输出端指向剪切钳（34）方向，摄像头（48）与控制器（10）电连接。

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