CN111823211A - 一种果蔬采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种果蔬采摘机器人，属于果蔬采摘技术领域，包括移动组件、旋转组件、角度调节组件和升降组件。旋转组件中的第一电机固定于安装箱，旋转盘固定于第一电机。角度调节组件中的第一支撑板固定于旋转盘，第二电机固定于第一支撑板，转轴固定于第二电机，安装座固定于转轴。升降组件中的固定杆固定于安装座，第三电机固定于安装座，丝杆一端固定于第三电机，另一端转动连接于连接板，连接板固定于固定杆，传动螺母传动于丝杆，传动螺母固定于移动杆，固定板固定于移动杆一端，固定板上固定有电动夹爪。通过上述装置采摘无需工人手拿长杆采摘，工人只需操作装置便可实现采摘，更无需爬树，工作强度低，工作效率高，安全性好。

Description

一种果蔬采摘机器人

技术领域

本发明涉及果蔬采摘技术领域，具体而言，涉及一种果蔬采摘机器人。

背景技术

水果是指多汁且主要味觉为甜味和酸味，可食用的植物果实。水果不但含有丰富的维生素营养，而且能够促进消化，是人们日常生活中必不可少的食物，水果的种类很多有的在地面生长，有的在水里生长还有的生长在果树上。

有一些水果的果树高度较高（如椰子），人们采摘这些果树高度较高的水果时，一般是工作人员利用带有剪刀的长杆在地面上进行采摘，或是直接爬到果树上用手直接采摘，利用长杆采摘由于果树高度高需要的长杆长度长，重量大，人们控制长杆需要耗费较大力气，工作强度大，工作效率低，爬到树上直接采摘，由于水果分布在果树上不同的位置，所以工人需要频繁更换位置，导致工人有从树上摔下的风险，安全性差。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种果蔬采摘机器人，旨在改善对高度较高的水果采摘时人们工作强度大，工作效率低，安全性差的问题。

本发明是这样实现的：本发明提供一种果蔬采摘机器人，包括

移动组件、旋转组件、角度调节组件和升降组件，其中，移动组件实现整个装置的移动，旋转组件实现装置在水平位置的角度调节，角度调节组件实现装置在竖直方向的角度调节，升降组件实现装置的升高或降低，进而实现采摘任意高度，任意位置的水果。

所述移动组件包括运输车和安装箱，所述安装箱固定安装于所述运输车。

所述旋转组件包括第一电机和旋转盘，所述第一电机固定安装于所述安装箱的内部，所述旋转盘固定安装于所述第一电机的输出轴端部。

所述角度调节组件包括第一支撑板、第二电机、转轴、第二支撑板和安装座，所述第一支撑板固定安装于所述旋转盘，所述第二电机固定安装于所述第一支撑板，所述转轴的一端固定安装于所述第二电机的输出轴端部，所述转轴的另一端转动安装于所述第二支撑板，所述第二支撑板固定安装于所述旋转盘，所述安装座固定安装于所述转轴。

所述升降组件包括固定杆、第三电机、丝杆、连接板、传动螺母、移动杆和固定板，所述固定杆固定安装于所述安装座，所述第三电机设置于所述固定杆的内部，所述第三电机固定安装于所述安装座，所述丝杆一端固定安装于所述第三电机的输出轴端部，所述丝杆的另一端转动连接于所述连接板，所述连接板固定安装于所述固定杆远离所述安装座的一端，所述传动螺母传动于所述丝杆，所述传动螺母固定安装于所述移动杆的端部，所述固定板固定安装于所述移动杆远离所述传动螺母的一端，所述固定板上固定安装有电动夹爪。

在本发明的一种实施例中，还包括太阳能发电组件，所述太阳能发电组件包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池，所述太阳能电池板固定安装于所述安装箱的外壁上，所述太阳能控制器与所述太阳能电池板电性连接，所述蓄电池与所述太阳能控制器电性连接，所述所述太阳能控制器和所述蓄电池固定安装于所述安装箱的内部，所述蓄电池分别与所述第一电机、第二电机、第三电机和电动夹爪电性连接。

在本发明的一种实施例中，所述安装箱的外侧活动安装有钢珠，所述旋转盘远离所述第一支撑板的一面开设有滑轨，所述钢珠能够容置于所述滑轨，并能够沿所述滑轨滚动。

在本发明的一种实施例中，所述钢珠设置有六个且沿所述旋转盘的周向均匀分布，所述滑轨为圆形设计。

在本发明的一种实施例中，所述运输车的两侧安装有履带。

在本发明的一种实施例中，所述固定板的一侧固定有支架，所述支架上固定有摄像头，所述摄像头能够给所述电动夹爪摄像，所述摄像头与所述蓄电池电性连接。

在本发明的一种实施例中，所述固定杆的侧壁上固定有限位销，所述限位销的一端延伸至所述固定杆的内部，所述限位销设置于所述第三电机和所述移动杆之间。

在本发明的一种实施例中，所述限位销设置有两根且沿所述固定杆的周向均匀分布。

在本发明的一种实施例中，所述移动杆的侧壁上开设有滑槽，所述连接板能够在所述滑槽内滑动。

在本发明的一种实施例中，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种果蔬采摘机器人，使用时，通过第三电机带动丝杆旋转，进而丝杆驱动传动螺母沿丝杆向上运动，进而传动螺母带动移动杆向上运动，进而移动杆带动电动夹爪向上运动，直至电动夹爪上升到果树上的水果所处高度，然后通过第二电机带动转轴旋转，进而转轴带动固定杆绕转轴的轴心线旋转，进而固定杆带动电动夹爪旋转，同时第一电机带动旋转盘旋转，进而旋转盘带动固定杆绕旋转盘的轴心线旋转，进而带动电动夹爪旋转，直至使果树上的水果进入到张开的电动夹爪内，然后电动夹爪合闭把水果包裹住，然后移动杆带动电动夹爪位置移动，进而电动夹爪把水果从果树上拽下来，进而实现水果的采摘，采摘无需工人手拿长杆进行采摘，工人只需操作装置便可实现采摘，更无需爬到树上，工作强度低，工作效率高，安全性好。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的整体结构立体示意图一；

图2为本发明实施方式提供的旋转盘与安装箱分离状态示意图；

图3为本发明实施方式提供的旋转盘与钢珠位置关系示意图；

图4为本发明实施方式提供的升降组件结构示意图；

图5为本发明中图4的A处放大图；

图6为本发明实施方式提供的整体结构立体示意图二。

图中：1-移动组件；1a-运输车；1a1-履带；1b安装箱；1b1-钢珠；2-旋转组件；2a-第一电机；2b-旋转盘；2b1-滑轨；3-角度调节组件；3a-第一支撑板；3b-第二电机；3c-转轴；3d-第二支撑板；3e-安装座；4-升降组件；4a-固定杆；4a1-限位销；4b-第三电机；4c-丝杆；4d-连接板；4e-传动螺母；4f-移动杆；4f1-滑槽；4g-固定板；4g1-支架；4g2-摄像头；4h-电动夹爪；5-太阳能发电组件；5a-太阳能电池板；5b-太阳能控制器；5c-蓄电池。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

请参阅图1，本发明是这样实现的：本发明提供一种果蔬采摘机器人，包括移动组件1、旋转组件2、角度调节组件3和升降组件4，其中，移动组件1实现整个装置的移动，旋转组件2实现装置在水平位置的角度调节，角度调节组件3实现装置在竖直方向的角度调节，升降组件4实现装置的升高或降低，进而实现采摘任意高度，任意位置的水果。

请参阅图2，移动组件1包括运输车1a和安装箱120，安装箱120通过螺栓固定安装于运输车1a的顶端，需要说明的是，运输车1a的两侧安装有履带1a1，履带1a1便于运输车1a在地面路况差的果园移动，方便装置的使用。

请参阅图2和图3，旋转组件2包括第一电机2a和旋转盘2b，第一电机2a通过螺栓固定安装于安装箱120的内部底端，旋转盘2b固定安装于第一电机2a的输出轴端部，旋转盘2b设置于安装箱120的外侧上方，在具体设置时，安装箱120的外侧活动安装有钢珠1b1，钢珠1b1设置有六个且沿旋转盘2b的周向均匀分布，旋转盘2b的下面开设有滑轨2b1，滑轨2b1为圆形设计，钢珠1b1能够容置于滑轨2b1，并能够沿滑轨2b1滚动，实现旋转盘2b的旋转，进而旋转盘2b带动装置实现在水平方向的角度调节，旋转盘2b旋转时通过钢珠1b1与安装箱120滚动连接，减少摩擦阻力，节约资源，减少能耗。

请参阅图4和图5，角度调节组件3包括第一支撑板3a、第二电机3b、转轴3c、第二支撑板3d和安装座3e，第一支撑板3a通过焊接固定安装于旋转盘2b的上端，第二电机3b通过螺栓固定安装于第一支撑板3a的上端，转轴3c的一端固定安装于第二电机3b的输出轴端部，转轴3c的另一端通过轴承转动安装于第二支撑板3d的上端，第二支撑板3d的下端通过焊接固定安装于旋转盘2b的上面，安装座3e固定安装于转轴3c上，安装座3e设置于第一支撑板3a和第二支撑板3d之间，实现对固定杆4a在竖直方向的角度调节。

请参阅图4图5，升降组件4包括固定杆4a、第三电机4b、丝杆4c、连接板4d、传动螺母4e、移动杆4f和固定板4g，固定杆4a固定安装于安装座3e的上端面，第三电机4b设置于固定杆4a的内部底端，第三电机4b通过螺栓固定安装于安装座3e的上端面，丝杆4c的下端固定安装于第三电机4b的输出轴端部，丝杆4c的上端通过轴承转动连接于连接板4d，连接板4d通过螺栓固定安装于固定杆4a的上端端部，传动螺母4e螺纹传动于丝杆4c，传动螺母4e固定安装于移动杆4f的下端端部，移动杆4f的侧壁上开设有滑槽4f1，连接板4d能够在滑槽4f1内滑动。固定板4g固定安装于移动杆4f的上端端部，固定板4g设置于固定杆4a的顶端外侧，固定板4g上通过螺栓固定安装有电动夹爪4h，电动夹爪4h就是利用电动推杆作为动力驱动夹爪实现张开和合闭的功能，对本领域技术人员来说是公知常识，因此电动夹爪4h的结构和工作原理在此不再详细描述。

请参阅图4和图5在本发明的一种实施例中，固定杆4a的侧壁上固定有限位销4a1，限位销4a1的一端延伸至固定杆4a的内部，限位销4a1设置于第三电机4b和移动杆4f之间，限位销4a1设置有两根且沿固定杆4a的周向均匀分布，两根限位销4a1提高限位强度，当移动杆4f向下运动时，移动杆4f的底端与限位销4a1抵触时无法继续向下移动，进而就不会撞到第三电机4b，起到限位移动杆4f，保护第三电机4b的作用，需要说明的是，第一电机2a、第二电机3b和第三电机4b均为伺服电机，能够根据处理器进行精确控制装置的移动范围，提高精度。

请参阅图6，固定板4g的一侧通过螺栓固定有支架4g1，支架4g1上固定有摄像头4g2，摄像头4g2能够给电动夹爪4h摄像，摄像头4g2与蓄电池5c电性连接，固定板4g上安装的摄像头4g2拍摄电动夹爪4h周围的视频信息并把信息传递到地面上的显示屏（图中未画出）上，地面上的工人通过显示屏上摄像头4g2拍摄的信息调节电动夹爪4h的位置和角度，直至使果树上的水果进入到张开的电动夹爪4h内停止运动，方便地面人员对电动夹爪4h的控制和调节。

请参阅图2和图6，还包括太阳能发电组件5，太阳能发电组件5包括太阳能电池板5a、太阳能控制器5b和蓄电池5c，太阳能电池板5a固定安装于安装箱120的外壁上，太阳能控制器5b与太阳能电池板5a通过导线电性连接，蓄电池5c与太阳能控制器5b通过导线电性连接，太阳能控制器5b和蓄电池5c均固定安装于安装箱120的内部底端，太阳能电池板5a吸收太阳把太阳能转化成电能，然后传输给太阳能控制器5b，太阳能控制器5b把电能的电压和电流转化成稳定数值后传输给蓄电池5c，蓄电池5c对电能进行储存，蓄电池5c分别与第一电机2a、第二电机3b、第三电机4b和电动夹爪4h通过导线电性连接，实现给它们供电，节约能源，减少环境污染。

具体的，该果蔬采摘机器人的工作原理：使用时，首先通过运输车1a把装置移动到果树下面预定位置，然后启动第三电机4b，进而第三电机4b带动丝杆4c旋转，进而丝杆4c驱动传动螺母4e沿丝杆4c向上运动，进而传动螺母4e带动移动杆4f向上运动，进而移动杆4f带动固定板4g向上运动，进而固定板4g带动电动夹爪4h向上运动，固定板4g上安装的摄像头4g2拍摄电动夹爪4h周围的视频信息并把信息传递到地面上的显示屏上，地面上的工人根据显示屏上显示的信息调节电动夹爪4h的高度，直至电动夹爪4h上升到果树上的水果所处高度附近位置停止上升；

然后通过第二电机3b带动转轴3c旋转，进而转轴3c带动固定杆4a绕转轴3c的轴心线旋转，进而固定杆4a带动移动杆4f旋转，进而移动杆4f带动电动夹爪4h旋转；

同时第一电机2a带动旋转盘2b旋转，进而旋转盘2b带动固定杆4a绕旋转盘2b的轴心线旋转，进而旋转盘2b带动电动夹爪4h旋转，通过显示屏上摄像头4g2拍摄的信息调节电动夹爪4h的位置和角度，直至使果树上的水果进入到张开的电动夹爪4h内停止运动，然后使电动夹爪4h合闭把水果包裹住，然后移动杆4f带动电动夹爪4h位置移动，进而电动夹爪4h把水果从果树上拽下来，进而实现水果的采摘；

安装箱120外壁上的太阳能电池板5a吸收太阳把太阳能转化成电能，然后传输给太阳能控制器5b，太阳能控制器5b把电能的电压和电流转化成稳定数值后传输给蓄电池5c，蓄电池5c对电能进行储存，蓄电池5c可以给第一电机2a、第二电机3b、第三电机4b、摄像头4g2和电动夹爪4h提高电能，减少能耗，节约能源。

需要说明的是，第一电机2a、第二电机3b、第三电机4b、摄像头4g2、电动夹爪4h、太阳能控制器5b和蓄电池5c具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

第一电机2a、第二电机3b、第三电机4b、摄像头4g2、电动夹爪4h、太阳能控制器5b和蓄电池5c的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种果蔬采摘机器人，其特征在于，包括

移动组件（1），所述移动组件（1）包括运输车（1a）和安装箱（120），所述安装箱（120）固定安装于所述运输车（1a）；

旋转组件（2），所述旋转组件（2）包括第一电机（2a）和旋转盘（2b），所述第一电机（2a）固定安装于所述安装箱（120）的内部，所述旋转盘（2b）固定安装于所述第一电机（2a）的输出轴端部；

角度调节组件（3），所述角度调节组件（3）包括第一支撑板（3a）、第二电机（3b）、转轴（3c）、第二支撑板（3d）和安装座（3e），所述第一支撑板（3a）固定安装于所述旋转盘（2b），所述第二电机（3b）固定安装于所述第一支撑板（3a），所述转轴（3c）的一端固定安装于所述第二电机（3b）的输出轴端部，所述转轴（3c）的另一端转动安装于所述第二支撑板（3d），所述第二支撑板（3d）固定安装于所述旋转盘（2b），所述安装座（3e）固定安装于所述转轴（3c）；

升降组件（4），所述升降组件（4）包括固定杆（4a）、第三电机（4b）、丝杆（4c）、连接板（4d）、传动螺母（4e）、移动杆（4f）和固定板（4g），所述固定杆（4a）固定安装于所述安装座（3e），所述第三电机（4b）设置于所述固定杆（4a）的内部，所述第三电机（4b）固定安装于所述安装座（3e），所述丝杆（4c）一端固定安装于所述第三电机（4b）的输出轴端部，所述丝杆（4c）的另一端转动连接于所述连接板（4d），所述连接板（4d）固定安装于所述固定杆（4a）远离所述安装座（3e）的一端，所述传动螺母（4e）传动于所述丝杆（4c），所述传动螺母（4e）固定安装于所述移动杆（4f）的端部，所述固定板（4g）固定安装于所述移动杆（4f）远离所述传动螺母（4e）的一端，所述固定板（4g）上固定安装有电动夹爪（4h）。

2.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，还包括太阳能发电组件（5），所述太阳能发电组件（5）包括太阳能电池板（5a）、太阳能控制器（5b）和蓄电池（5c），所述太阳能电池板（5a）固定安装于所述安装箱（120）的外壁上，所述太阳能控制器（5b）与所述太阳能电池板（5a）电性连接，所述蓄电池（5c）与所述太阳能控制器（5b）电性连接，所述所述太阳能控制器（5b）和所述蓄电池（5c）固定安装于所述安装箱（120）的内部，所述蓄电池（5c）分别与所述第一电机（2a）、第二电机（3b）、第三电机（4b）和电动夹爪（4h）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述安装箱（120）的外侧活动安装有钢珠（1b1），所述旋转盘（2b）远离所述第一支撑板（3a）的一面开设有滑轨（2b1），所述钢珠（1b1）能够容置于所述滑轨（2b1），并能够沿所述滑轨（2b1）滚动。

4.根据权利要求3所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述钢珠（1b1）设置有六个且沿所述旋转盘（2b）的周向均匀分布，所述滑轨（2b1）为圆形设计。

5.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述运输车（1a）的两侧安装有履带（1a1）。

6.根据权利要求2所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述固定板（4g）的一侧固定有支架（4g1），所述支架（4g1）上固定有摄像头（4g2），所述摄像头（4g2）能够给所述电动夹爪（4h）摄像，所述摄像头（4g2）与所述蓄电池（5c）电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述固定杆（4a）的侧壁上固定有限位销（4a1），所述限位销（4a1）的一端延伸至所述固定杆（4a）的内部，所述限位销（4a1）设置于所述第三电机（4b）和所述移动杆（4f）之间。

8.根据权利要求7所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述限位销（4a1）设置有两根且沿所述固定杆（4a）的周向均匀分布。

9.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述移动杆（4f）的侧壁上开设有滑槽（4f1），所述连接板（4d）能够在所述滑槽（4f1）内滑动。

10.根据权利要求1所述的一种果蔬采摘机器人，其特征在于，所述第一电机（2a）、第二电机（3b）和第三电机（4b）均为伺服电机。

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