CN111656944B - 一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其包括：支架，臂式传送机构，链条式传送机构，拦截器，镇压轮，所述镇压轮位于链条式传送机构上方，且活动连接在链条式传送机构上，用于将位于链条式传送机构上的萝卜压实，防止萝卜在传送过程中打滑。拔取和传送机构的独立设计，整体上进一步提升萝卜收获的效果和效率提供了极大的可能性和方便性。不仅有效降低了传送机构的高度和机身重心，从而提升机身的稳定性，而且，还减少了萝卜受到的伤害，从而降低收获的破损率。还提升了整机收获作业的可靠性和效率。

Description

一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构

技术领域

本发明涉及农业装备技术领域，具体涉及一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构。

背景技术

我国正面临劳动力短缺和人力成本不断上涨的困境，智能农机成为我国农机装备技术研究中急需解决的问题。我国白萝卜、胡萝卜、大蒜、莴苣、白菜等经济作物的种植面积大，但是收获机械化率非常低，现有收获机械不能满足实际生产作业的需求，仍需大量人工实施收获作业，无法有效降低人工成本。自发明以来，胡萝卜收获机的主要技术思路没有太大变化，扶禾器将叶子扶正，挖掘铲对泥土中的胡萝卜进行松土，然后，拔取链条夹持住胡萝卜的叶子，从而将其从泥土中拔取出来，然后，用链条继续传递胡萝卜，最后进行切叶处理。有的装备在中间环节加了拍打泥土的机构，后续还备有装箱机构。欧美以大型收获机为主，亚洲以小型机为主，其中，有的收获机需外部提供动力，有的自带动力即自走式。对于白萝卜的收获装备，大多根据胡萝卜收获机改进而来，技术思路没有变化。因此，无论是胡萝卜收获机，还是白萝卜收获机，都存在不少设计局限，较难适应我国多样化、不规范的种植情况，而且，在整个收获过程中，需要操作人员一直对准作物植株行进行作业，其操作难度大、劳动强度大，漏收率和破损率较高，收获效率不高。现有收获装备难以应用于实际生产作业，种植户依赖人工进行收获作业，直接影响了其经济效益，从而严重制约我国萝卜产业的健康发展。

而现有的机械化收获技术主要存在如下几个方面的不足：

对大型收获装备而言，无论是自走式，还是需要外部动力的侧挂式，都存在整备重量巨大，会对土壤形成巨大压力，破坏土壤结构，不利于作物生长；除此之外，还存在体积巨大，转弯半径大，在作业之前需要开辟较大的作业面，而且，对于较小地块不具备实际意义；另外，由于体积大，很难适应我国广大地块分散、起伏不平的丘陵山地。

对于小型收获装备而言，虽然没有大型机械的上述缺点，但是，它们仍然与大型装备一样，主要依赖挖掘铲完成拔取作业。挖掘式的收获技术，必将对动力提出很高的要求，特别对白萝卜这类扎入土壤很深的作物，需要非常强大的动力才能将其从土壤中挖掘出来，即使一些从垄旁进行挖掘的改进方法，仍然需要强大的动力。而且，这种方法还存在易伤作物的内在局限性。

其次，现有收获机都需要操作人员时刻操纵拖拉机或收获机以对准收获对象进行采收作业，加大了操作难度，而且也增加了操作员的劳动强度。尤其在长期作业时，不仅会使得操作人员倍感疲劳，而且，也容易导致收获机械漏收和损伤率上升。

最后，现有的收获装备的收获作业不能根据作业对象的不同环境和生长状况，作出适时的感知和动态的调整。我国种植萝卜的农艺不够规范，种植方式变化较大，垄宽、株距、作物植株露出地面部分长度、中心偏离程度和分布、萝卜扎入土壤的深度、土壤的松软状况等存在很大差别，特别是白萝卜的拔取难度与气温、收获时间、品种、生长时间等存在较大关联，等等。面对这些复杂而困难的实际条件，现有收获机将不能有效应对。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，拔取和传送机构的独立设计，整体上进一步提升萝卜收获的效果和效率提供了极大的可能性和方便性。不仅有效降低了传送机构的高度和机身重心，从而提升机身的稳定性，而且，还减少了萝卜受到的伤害，从而降低收获的破损率。还提升了整机收获作业的可靠性和效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其包括：

支架，所述支架作为传送机构的主体框架，用于对传送机构的各个部件提供安装和固定；

臂式传送机构，所述臂式传送机构固定在支架上，且位于支架的前端上部，用于通过移动臂式传送机构从而夹持萝卜叶，并移动至拦截器的后端上方，进而松开，完成萝卜的离散传送过程；

链条式传送机构，所述链条式传送机构位于支架的后端下部，且位于臂式传送机构的下部，用于将完成离散传送过程的萝卜通过链条式传送机构进行平行传送；

拦截器，所述拦截器位于支架的前端下部，同时位于臂式传送机构的前端上部，用于阻挡萝卜向前滑出链条式传送机构；

镇压轮，所述镇压轮位于链条式传送机构上方，且活动连接在链条式传送机构上，用于将位于链条式传送机构上的萝卜压实，防止萝卜在传送过程中打滑。

作为优选的，所述臂式传送机构包括左移动滑轨、右移动滑轨、左滑块、右滑块、左夹持手指、右夹持手指、左夹持支架、右夹持支架、齿轮组、夹持丝杆副、夹持同步带、夹持驱动电机、移动连接件、移动同步带、移动驱动电机、第一主动轮和第一从动轮；所述移动同步带套接于第一主动轮和第一从动轮之上，第一主动轮与移动驱动电机固定连接；移动连接件一端与移动同步带固定连接，另一端与左夹持支架固定连接，夹持驱动电机与左夹持支架固定连接，夹持同步带连接齿轮组和夹持驱动电机，齿轮组的各齿轮分别套接于对应的夹持丝杆副之上，夹持丝杆副左右两端分别与左夹持支架和右夹持支架固定连接，右夹持支架与右滑块固定连接；所述左滑块设置在左移动滑轨上，且所述左滑块与所述移动连接件固定连接，所述右滑块设置在右移动滑轨上，所述左夹持手指和右夹持手指平行套设在夹持丝杆副上。

作为优选的，所述链条式传送机构包括支撑柱、支撑板、电机固定架、驱动电机、主动轴、第二主动轮、第一传送带、第二传送带、从动轴和第二从动轮；支撑柱一端与支撑板固定连接，另一端与支架固定连接；电机固定架一端与支撑板固定连接，另一端与驱动电机固定连接，驱动电机的轴与主动轴固定连接，主动轴与至少两个第二主动轮固定连接，从动轴与至少两个从动轮固定连接，从动轴分别与两块支撑板通过轴承连接，主动轴分别与两块支撑板通过轴承连接，第一传送带套接于第二主动轮和至少一个第二从动轮之上，第二传送带套接于第一传送带之上，第二传送带的宽度小于第一传送带的宽度，一个链条式传送机构包括两条第一传送带和两条第二传送带。

作为优选的，一个链条式传送机构至少包括四根支撑柱、两块支撑板和一根从动轴，一块支撑板至少与两根支撑柱固定连接。

作为优选的，所述拦截器包括两块侧挡板、前挡板、旋转轴、动力杆和动力绳；两块侧挡板下端分别与两块支撑板固定连接，前挡板前端与动力杆固定连接，前挡板后端与旋转轴连接，动力杆的一端与动力绳固定连接。

作为优选的，所述镇压轮包括两个旋转支点、两条连杆、一根转动轴、一个压轮、两条拉力弹簧；旋转支点固定于支撑板的一侧；连杆一端与旋转支点相连，另一端与轴相连；转动轴贯穿于压轮设置，拉力弹簧一端与支撑板固定连接，另一端与连杆固定连接。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，将萝卜拔取和传送分离为两个独立的机构，实现了收获装置的模块化设计，有利于维修、维护、更换、升级。另一方面，有利于针对两个机构的不同功能要求进行强化设计：拔取机构可实现离散拔取，同时强化拔取力度和灵活性；对传送机构可实现离散接收与连续传送的灵活设计等。

本发明将传送机构分为臂式传送段和链条式传送段。臂式传送段由臂式传送机构实现拔取机构的离散拔取与传送机构的链条式连续传送之间的无缝衔接。

现有收获机的传送部分用链条式传送机构夹持住萝卜叶向后传送，传送过程中萝卜悬挂于空中，如果机身出现摇晃，萝卜很可能会撞击到其他部件而受伤。本发明的臂链混合式传送机构用臂式传送机构，从拔取机构接收萝卜，并将其呈平行状态放置于链条式传送机构之上，可有效避免萝卜被撞伤的问题发生。另一方面，这种传送方式使得萝卜在传送过程中需要的空间变小，可使得传送机构的高度大大降低，从而降低整机的重心。

链条式传送机构上添加了镇压轮，增大了萝卜与链条式传送机构之间的摩擦力，从而，保证了萝卜传送的流畅性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的萝卜收获机器人安装结构示意图；

图2为本发明的传送机构的结构示意图；

图3为本发明的臂式传送机构的示意图；

图4为本发明的链条式传送机构的结构示意图1；

图5为本发明的链条式传送机构的结构示意图2；

图6为本发明的拦截器的结构示意图；

图7为本发明的镇压轮部分的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

收获机器人1、拔取机构20、传送机构30、支架31、臂式传送机构32、链条式传送机构33、拦截器34、镇压轮35、夹持同步带323、夹持驱动电机324、移动连接件325、移动同步带326、移动驱动电机327、支撑柱330、支撑板331、电机固定架332、驱动电机333、主动轴334、第二主动轮335、第一传送带336、第二传送带337、从动轴338、侧挡板341、前挡板342、旋转轴343、动力杆344、动力绳345、旋转支点350、连杆351、转动轴352、压轮353、拉力弹簧354、左滑块3203、左移动滑轨3201、右移动滑轨3202、右滑块3204、左夹持手指3211、右夹持手指3212、左夹持支架3221、右夹持支架3222、齿轮组3223、丝杆副3224。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图7所示，本实施例公开了一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其包括：

支架31，所述支架31作为传送机构30的主体框架，用于对传送机构30的各个部件提供安装和固定；

臂式传送机构32，所述臂式传送机构32固定在支架31上，且位于支架31的前端上部，用于通过移动臂式传送机构32从而夹持萝卜叶，并移动至拦截器34的后端上方，进而松开，完成萝卜的离散传送过程；

链条式传送机构33，所述链条式传送机构33位于支架31的后端下部，且位于臂式传送机构32的下部，用于将完成离散传送过程的萝卜通过链条式传送机构33进行平行传送；

拦截器34，所述拦截器34位于支架31的前端下部，同时位于臂式传送机构32的前端上部，用于阻挡萝卜向前滑出链条式传送机构33；

镇压轮35，所述镇压轮35位于链条式传送机构33上方，且活动连接在链条式传送机构33上，用于将位于链条式传送机构33上的萝卜压实，防止萝卜在传送过程中打滑。

作为优选的，所述臂式传送机构32包括左移动滑轨3201、右移动滑轨3202、左滑块3203、右滑块3204、左夹持手指3211、右夹持手指3212、左夹持支架3221、右夹持支架3222、齿轮组3223、夹持丝杆副3224、夹持同步带323、夹持驱动电机324、移动连接件325、移动同步带326、移动驱动电机327、第一主动轮和第一从动轮；所述移动同步带326套接于第一主动轮和第一从动轮之上，第一主动轮与移动驱动电机327固定连接；移动连接件325一端与移动同步带326固定连接，另一端与左夹持支架3221固定连接，夹持驱动电机324与左夹持支架3221固定连接，夹持同步带323连接齿轮组3223和夹持驱动电机324，齿轮组3223的各齿轮分别套接于对应的夹持丝杆副3224之上，夹持丝杆副3224左右两端分别与左夹持支架3221和右夹持支架3222固定连接，右夹持支架3222与右滑块3204固定连接；所述左滑块3203设置在左移动滑轨3201上，且所述左滑块3203与所述移动连接件325固定连接，所述右滑块3204设置在右移动滑轨3202上，所述左夹持手指3211和右夹持手指3212平行套设在夹持丝杆副3224上。

作为优选的，所述链条式传送机构33包括支撑柱330、支撑板331、电机固定架332、驱动电机333、主动轴334、第二主动轮335、第一传送带336、第二传送带337、从动轴338和第二从动轮；支撑柱330一端与支撑板331固定连接，另一端与支架31固定连接；电机固定架332一端与支撑板331固定连接，另一端与驱动电机333固定连接，驱动电机333的轴与主动轴334固定连接，主动轴334与至少两个第二主动轮335固定连接，从动轴338与至少两个从动轮固定连接，从动轴338分别与两块支撑板331通过轴承连接，主动轴334分别与两块支撑板331通过轴承连接，第一传送带336套接于第二主动轮335和至少一个第二从动轮之上，第二传送带337套接于第一传送带336之上，第二传送带337的宽度小于第一传送带336的宽度，一个链条式传送机构33包括两条第一传送带336和两条第二传送带337。

作为优选的，一个链条式传送机构33至少包括四根支撑柱330、两块支撑板331和一根从动轴338，一块支撑板331至少与两根支撑柱330固定连接。

作为优选的，所述拦截器34包括两块侧挡板341、前挡板342、旋转轴343、动力杆344和动力绳345；两块侧挡板341下端分别与两块支撑板331固定连接，前挡板342前端与动力杆344固定连接，前挡板342后端与旋转轴343连接，动力杆344的一端与动力绳345固定连接。

作为优选的，所述镇压轮35包括两个旋转支点350、两条连杆351、一根转动轴352、一个压轮353、两条拉力弹簧354；旋转支点350固定于支撑板331的一侧；连杆351一端与旋转支点350相连，另一端与轴相连；转动轴352贯穿于压轮353设置，拉力弹簧354一端与支撑板331固定连接，另一端与连杆351固定连接。

本实施例的工作原理与过程如下：

如图1所示，传送机构30位于收获机器人1的尾部，前端与拔取机构20连接。

当拔取机构20将萝卜拔出地面，并提升到一定高度后，臂式传送机构32前移、夹持住萝卜叶，然后后移至拦截器34的后上方、松开萝卜，萝卜便自然掉落于链条式传送机构33的前部上表面，萝卜与链条式传送机构33保持平行状态，且躺于链条式传送机构33的上表面。最后，由链条式传送机构33将萝卜向后方传送并输出。

整个传送过程分为两个阶段：前阶段为臂式离散传送过程，后阶段为链式连续传送过程。

臂式传送过程：当萝卜被提升至合适高度时，通过移动驱动电机327的旋转带动移动同步带326的旋转，从而带动左滑块3203向前移动，进而带动移动连接件325向前移动。于是，左夹持支架3221跟随移动连接件325向前移动，通过丝杆副3224的力传递，促使左夹持手指3211和右夹持手指3212，以及右夹持支架3222和右滑块3204向前移动；当左夹持手指3211和右夹持手指3212向前移动到准确位置后，夹持驱动电机324旋转，通过夹持同步带323的传动带动齿轮组3223的旋转，从而带动丝杆副3224的旋转。通过丝杆副3224相应丝杆的正、反旋转，促使左夹持手指3211和右夹持手指3212同时跟随丝杆副3224的相应丝杆螺母向中间移动，从而夹紧萝卜叶；然后，通过移动驱动电机327的旋转带动移动同步带326的旋转，从而带动左滑块3203向后移动，进而带动移动连接件325向后移动。于是，左夹持支架3221跟随移动连接件325向后移动，通过丝杆副3224的力传递，促使左夹持手指3211和右夹持手指3212向右移动，从而将萝卜向后传递；当萝卜被传递到拦截器34的后上方时，夹持驱动电机324旋转，通过夹持同步带323的传动带动齿轮组3223的旋转，从而带动丝杆副3224的旋转。通过丝杆副3224相应丝杆的正、反旋转，促使左夹持手指3211和右夹持手指3212同时跟随丝杆副3224的相应丝杆螺母向丝杆的两端移动，从而松开萝卜。

链式传送过程：臂式传送机构32松开萝卜后，萝卜自然掉落到链条式传送机构33的第一传送带336和第二传送带337的前端上表面，斜躺于链条式传送机构33之上，且与之平行。当萝卜被臂式传送机构32夹持着向后移动时，动力绳345被臂式传送机构32拉着向后移动，从而通过动力杆344的力传递，促使拦截器34的前挡板342向上抬起，与侧挡板341一起，共同阻挡萝卜向前滑出链条式传送机构33。通过驱动电机333的旋转带动主动轮的旋转，从而带动第一传送带336和第二传送带337向右旋转，于是，带动萝卜向后移动。当萝卜向后移动到镇压轮35的下方时，通过拉力弹簧354的弹性拉力，使得连杆351围绕旋转支点350向下旋转，同时，带动转动轴352向下移动，从而将镇压轮35向下拉，于是，将萝卜压实在第一传送带336和第二传送带337的表面，防止在传送过程中萝卜打滑。

需要说明的是，本发明的臂式传送机构的前后移动机构所使用的传动方式，即可以是同步带传动，也可以应用链条传动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其特征在于，其包括：

支架，所述支架作为传送机构的主体框架，用于对传送机构的各个部件提供安装和固定；

臂式传送机构，所述臂式传送机构固定在支架上，且位于支架的前端上部，用于通过移动臂式传送机构从而夹持萝卜叶，并移动至拦截器的后端上方，进而松开，完成萝卜的离散传送过程；

链条式传送机构，所述链条式传送机构位于支架的后端下部，且位于臂式传送机构的下部，用于将完成离散传送过程的萝卜通过链条式传送机构进行平行传送；

拦截器，所述拦截器位于支架的前端下部，同时位于链条式传送机构的前端上部，用于阻挡萝卜向前滑出链条式传送机构；

镇压轮，所述镇压轮位于链条式传送机构上方，且活动连接在链条式传送机构上，用于将位于链条式传送机构上的萝卜压实，防止萝卜在传送过程中打滑；

所述臂式传送机构包括左移动滑轨、右移动滑轨、左滑块、右滑块、左夹持手指、右夹持手指、左夹持支架、右夹持支架、齿轮组、夹持丝杆副、夹持同步带、夹持驱动电机、移动连接件、移动同步带、移动驱动电机、第一主动轮和第一从动轮；所述移动同步带套接于第一主动轮和第一从动轮之上，第一主动轮与移动驱动电机固定连接；移动连接件一端与移动同步带固定连接，另一端与左夹持支架固定连接，夹持驱动电机与左夹持支架固定连接，夹持同步带连接齿轮组和夹持驱动电机，齿轮组的各齿轮分别套接于对应的夹持丝杆副之上，夹持丝杆副左右两端分别与左夹持支架和右夹持支架固定连接，右夹持支架与右滑块固定连接；所述左滑块设置在左移动滑轨上，且所述左滑块与所述移动连接件固定连接，所述右滑块设置在右移动滑轨上，所述左夹持手指和右夹持手指平行套设在夹持丝杆副上。

2.根据权利要求1所述的一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其特征在于，所述链条式传送机构包括支撑柱、支撑板、电机固定架、驱动电机、主动轴、第二主动轮、第一传送带、第二传送带、从动轴和第二从动轮；支撑柱一端与支撑板固定连接，另一端与支架固定连接；电机固定架一端与支撑板固定连接，另一端与驱动电机固定连接，驱动电机的轴与主动轴固定连接，主动轴与至少两个第二主动轮固定连接，从动轴与至少两个第二从动轮固定连接，从动轴分别与两块支撑板通过轴承连接，主动轴分别与两块支撑板通过轴承连接，第一传送带套接于第二主动轮和至少一个第二从动轮之上，第二传送带套接于第一传送带之上，第二传送带的宽度小于第一传送带的宽度，一个链条式传送机构包括两条第一传送带和两条第二传送带。

3.根据权利要求2所述的一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其特征在于，一个链条式传送机构至少包括四根支撑柱、两块支撑板和一根从动轴，一块支撑板至少与两根支撑柱固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其特征在于，所述拦截器包括两块侧挡板、前挡板、旋转轴、动力杆和动力绳；两块侧挡板下端分别与两块支撑板固定连接，前挡板前端与动力杆固定连接，前挡板后端与旋转轴连接，动力杆的一端与动力绳固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于萝卜收获机器人的臂链混合式传送机构，其特征在于，所述镇压轮包括两个旋转支点、两条连杆、一根转动轴、一个压轮、两条拉力弹簧；旋转支点固定于支撑板的一侧；连杆一端与旋转支点相连，另一端与转动轴相连；转动轴贯穿于压轮设置，拉力弹簧一端与支撑板固定连接，另一端与连杆固定连接。

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