CN112244333B - 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台 - Google Patents

一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台 Download PDF

Info

Publication number
CN112244333B
CN112244333B CN202011029708.1A CN202011029708A CN112244333B CN 112244333 B CN112244333 B CN 112244333B CN 202011029708 A CN202011029708 A CN 202011029708A CN 112244333 B CN112244333 B CN 112244333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rigid
flexible coupling
comb
banana
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011029708.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112244333A (zh
Inventor
杨洲
郭杰
付函
段洁利
李君�
金莫辉
赵镭
蒋寅龙
蒋婷婷
丁允贺
易文峰
李洋
刘恩秀
王堃堃
王彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Agricultural University
Original Assignee
South China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Agricultural University filed Critical South China Agricultural University
Priority to CN202011029708.1A priority Critical patent/CN112244333B/zh
Publication of CN112244333A publication Critical patent/CN112244333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112244333B publication Critical patent/CN112244333B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23N—MACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N15/00—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs
    • A23N15/06—Devices for other treatment of fruit, e.g. marking, maturing, polishing

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Apparatuses For Bulk Treatment Of Fruits And Vegetables And Apparatuses For Preparing Feeds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，包括落梳刀盘、平行四连杆、导向杆、连杆、曲柄、动力源、环形包络刀具、上底板、下底板和刚柔耦合并联机构；所述落梳刀盘沿其圆周方向加工有多个导向槽；每个导向槽对应设置有一个平行四连杆，多个平行四连杆组成环状的可变径的可展机构；所述环形包络刀具设于可展机构上；所述上底板装于落梳刀盘的底面，所述下底板置于上底板的正下方，并通过刚柔耦合并联机构相连接，通过刚柔耦合并联机构能够使环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化在空间内转动或移动，使其自适应香蕉果穗轴的弯曲。本发明能够有效解决现有的机械落梳装置对香蕉果穗轴的自适应包络效果差和仿形贴合度不高的问题。

Description

一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台
技术领域
本发明涉及香蕉自适应仿形落梳的技术领域，尤其是指一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台。
背景技术
目前，现有的香蕉落梳基本采用人工手动或机械落梳装置对香蕉进行落梳。采用人工手动方式进行香蕉落梳，作业效率低，具有一定的危险性且作业过程香蕉受损严重，不利于香蕉保存、运输和鲜销。而现有的机械落梳装置虽然可以完成香蕉的落梳工作，但是落梳质量差，针对具有不规则几何外形特征的香蕉果穗轴，仍具有自适应包络效果差、仿形贴合度低等问题，大大影响香蕉机械落梳的切口质量和果品质量，同样不利于香蕉保存、运输和鲜销。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，能够有效解决现有的机械落梳装置对香蕉果穗轴的自适应包络效果差和仿形贴合度不高的问题，从而显著提高香蕉机械落梳的切口质量和果品质量。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，包括落梳刀盘、平行四连杆、导向杆、连杆、曲柄、动力源、环形包络刀具、上底板、下底板和刚柔耦合并联机构；所述落梳刀盘沿其圆周方向加工有多个呈径向、辐射状排列的导向槽；每个导向槽对应设置有一个平行四连杆，其中，每个平行四连杆的两侧分别与相邻的平行四连杆相铰接，其两端分别设有一个向下的导向杆，两个导向杆置于对应的导向槽内；多个平行四连杆随导向杆沿导向槽滑动，组成环状的可变径的可展机构；所述连杆与任一个导向杆的底端相铰接，所述曲柄的一端与连杆相铰接，其另一端与动力源相连接，由连杆、导向杆和曲柄组成曲柄连杆滑块机构，通过动力源驱动曲柄连杆滑块机构实现可展机构的变径；所述环形包络刀具设于可展机构上，用于包络香蕉果穗轴，并对香蕉梳柄进行切割，该环形包络刀具能够随可展机构同步变径；所述上底板装于落梳刀盘的底面，该上底板的中心处设有用于避免与曲柄连杆滑块机构干涉的通孔；所述下底板置于上底板的正下方，且下底板和上底板通过刚柔耦合并联机构相连接，通过刚柔耦合并联机构能够使环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化在空间内转动或移动，使其自适应香蕉果穗轴的弯曲，并始终贴合不规则几何外形的香蕉果穗轴。
进一步，所述刚柔耦合并联机构包括多对刚柔耦合单元组，并呈圆周分布于上底板和下底板之间，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元组成类V字状的结构，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元分别与相邻的刚柔耦合单元组成倒V字状的结构；所述刚柔耦合单元包括缸体、运动导杆和两个虎克铰链，所述缸体的底部通过一个虎克铰链与下底板相铰接，其内设有压缩弹簧，所述运动导杆的一端伸入缸体内与压缩弹簧相连接，其另一端通过另一个虎克铰链与上底板相连接，通过多个运动导杆在缸体内伸缩及由每个虎克铰链释放的两个空间转动自由度实现上底板带动上方的环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化被动地在空间内转动或移动。
进一步，所述环形包络刀具包括硬质落梳切割刀片和V形的软质落梳切割刀片组，所述硬质落梳切割刀片有多个，其数量与平行四连杆的数量相一致，一个硬质落梳切割刀片对应一个平行四连杆，所述硬质落梳切割刀片设于平行四连杆靠近落梳刀盘圆心的端部上，并向上延伸，两两相邻的硬质落梳切割刀片之间铰接有V形的软质落梳切割刀片组，所述V形的软质落梳切割刀片组包括两片相铰接的软质落梳切割刀片。
进一步，所述动力源通过支架固定于上底板上。
进一步，所述动力源为电机。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的落梳平台中的环形包络刀具整体安装在可变直径的可展机构上，该环形包络刀具通过可展机构在展开或收拢过程中可以实现其包络中心始终不变且包络直径大行程可变的功能，显著改善了环形包络刀具的自适应包络性能，尤其适用于不规则几何外形的香蕉果穗轴，通过对香蕉梳柄的无缝切割，有效避免漏切香蕉梳柄，进而避免香蕉蕉梳从果穗轴上由于重力的作用撕裂香蕉果穗轴外皮，造成香蕉蕉梳的切口质量差和果品质量差的问题。
2、本发明的落梳平台通过刚柔耦合并联机构实现环形包络刀具在三维空间内的移动和转动，使其在切割不规则几何外形的香蕉果穗轴时被动地自适应果穗轴的变化，以更好地完成香蕉果穗轴上不同部位香蕉蕉梳的落梳工作。
附图说明
图1为本发明的落梳平台的立体结构示意图一。
图2为本发明的落梳平台的立体结构示意图二。
图3为本发明的落梳平台的主视图。
图4为本发明的落梳平台的上底板、下底板和刚柔耦合并联机构连接的结构示意图。
图5为本发明的落梳平台的可展机构及环形包络刀具呈收拢状态的结构示意图。
图6为本发明的落梳平台的可展机构及环形包络刀具由收拢状态向展开状态变径的结构示意图。
图7为本发明的落梳平台的可展机构及环形包络刀具呈展开状态的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图7所示，本实施例所述的基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，包括落梳刀盘1、平行四连杆2、导向杆3、连杆4、曲柄5、动力源6、环形包络刀具、上底板9、下底板10和刚柔耦合并联机构；所述落梳刀盘1沿其圆周方向加工有多个呈径向、辐射状排列的导向槽101；每个导向槽101对应设置有一个平行四连杆2，其中，每个平行四连杆2的两侧分别与相邻的平行四连杆2相铰接，其两端分别设有一个向下的导向杆3，两个导向杆3置于对应的导向槽101内；多个平行四连杆2随导向杆3沿导向槽101滑动，组成环状的可变径的可展机构；所述连杆4与任一个导向杆3的底端相铰接，所述曲柄5的一端与连杆4相铰接，其另一端与动力源6相连接，由连杆4、导向杆3和曲柄5组成曲柄连杆滑块机构，通过动力源6驱动曲柄连杆滑块机构实现可展机构的变径；所述动力源6为电机，通过支架14固定在与落梳刀盘1底面相连接的上底板9上，并位于上底板9的下方；所述环形包络刀具设于可展机构上，用于包络香蕉果穗轴，并对香蕉梳柄进行切割，包括硬质落梳切割刀片7和V形的软质落梳切割刀片组，所述硬质落梳切割刀片7有多个，其数量与平行四连杆2的数量相一致，一个硬质落梳切割刀片7对应一个平行四连杆2，所述硬质落梳切割刀片7设于平行四连杆2靠近落梳刀盘1圆心的端部上，并向上延伸，两两相邻的硬质落梳切割刀片7之间铰接有V形的软质落梳切割刀片组，所述V形的软质落梳切割刀片组包括两片相铰接的软质落梳切割刀片8，该环形包络刀具能够随可展机构同步变径，进而对香蕉梳柄进行无缝切割；所述上底板9的中心处设有用于避免与曲柄连杆滑块机构干涉的通孔；所述下底板10置于上底板9的正下方，且下底板10和上底板9通过刚柔耦合并联机构相连接；所述刚柔耦合并联机构包括多对刚柔耦合单元组，并呈圆周分布于上底板9和下底板10之间，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元组成类V字状的结构，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元分别与相邻的刚柔耦合单元组成倒V字状的结构；所述刚柔耦合单元包括缸体11、运动导杆12和两个虎克铰链13，所述缸体11的底部通过一个虎克铰链13与下底板10相铰接，其内设有压缩弹簧，所述运动导杆12的一端伸入缸体11内与压缩弹簧相连接，其另一端通过另一个虎克铰链13与上底板9相连接，通过运动导杆12在缸体11内伸缩以及结合每个虎克铰链13释放的两个空间转动自由度，使上底板带动上方的环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化被动地在空间内转动或移动，进而使环形包络刀具自适应香蕉果穗轴的弯曲，并始终贴合不规则几何外形的香蕉果穗轴。
落梳工作时，由外部香蕉果穗夹持装置和升降装置或机械臂(图中未画出)将香蕉运移到该落梳平台的工作空间内，由环形包络刀具对香蕉果穗最下方的香蕉果穗轴实行包络，环形包络刀具准备对首梳香蕉进行落梳。随着落梳工作的进行，香蕉果穗轴的直径逐渐变大，此时由工作人员启动电机，通过之前对香蕉果穗轴直径和弯曲度等基本物理特性参数的测试统计，对电机进行编程并调试。启动电机，通过电机驱动曲柄连杆滑块机构带动可展机构展开，从而带动环形包络刀具的包络圆直径同步增大，且其圆心位置始终不变。在环形包络刀具直径变大的过程中，通过环形包络刀具对香蕉梳柄进行无缝切割，有效避免漏切香蕉梳柄，进而避免香蕉蕉梳从果穗轴上由于重力的作用撕裂香蕉果穗轴外皮，造成香蕉蕉梳的切口质量差和果品质量差的问题。
随着落梳工作的继续进行，当落梳到香蕉果穗轴弯曲度变化较大的地方时，通过刚柔耦合并联机构使落梳平台被动地仿形香蕉果穗轴，进而使环形包络刀具始终贴合不规则几何外形的香蕉果穗轴，为后续刀具的切割动作做好铺垫。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，其特征在于：包括落梳刀盘、平行四连杆、导向杆、连杆、曲柄、动力源、环形包络刀具、上底板、下底板和刚柔耦合并联机构；所述落梳刀盘沿其圆周方向加工有多个呈径向、辐射状排列的导向槽；每个导向槽对应设置有一个平行四连杆，其中，每个平行四连杆的两侧分别与相邻的平行四连杆相铰接，其两端分别设有一个向下的导向杆，两个导向杆置于对应的导向槽内；多个平行四连杆随导向杆沿导向槽滑动，组成环状的可变径的可展机构；所述连杆与任一个导向杆的底端相铰接，所述曲柄的一端与连杆相铰接，其另一端与动力源相连接，由连杆、导向杆和曲柄组成曲柄连杆滑块机构，通过动力源驱动曲柄连杆滑块机构实现可展机构的变径；所述环形包络刀具设于可展机构上，用于包络香蕉果穗轴，并对香蕉梳柄进行切割，该环形包络刀具能够随可展机构同步变径；所述上底板装于落梳刀盘的底面，该上底板的中心处设有用于避免与曲柄连杆滑块机构干涉的通孔；所述下底板置于上底板的正下方，且下底板和上底板通过刚柔耦合并联机构相连接，通过刚柔耦合并联机构能够使环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化在空间内转动或移动，使其自适应香蕉果穗轴的弯曲，并始终贴合不规则几何外形的香蕉果穗轴；所述刚柔耦合并联机构包括多对刚柔耦合单元组，并呈圆周分布于上底板和下底板之间，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元组成类V字状的结构，每对刚柔耦合单元组的两个刚柔耦合单元分别与相邻的刚柔耦合单元组成倒V字状的结构；所述刚柔耦合单元包括缸体、运动导杆和两个虎克铰链，所述缸体的底部通过一个虎克铰链与下底板相铰接，其内设有压缩弹簧，所述运动导杆的一端伸入缸体内与压缩弹簧相连接，其另一端通过另一个虎克铰链与上底板相连接，通过多个运动导杆在缸体内伸缩及由每个虎克铰链释放的两个空间转动自由度实现由上底板带动上方的环形包络刀具根据香蕉果穗轴的弯曲变化被动地在空间内转动或移动。
2.根据权利要求1所述的基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，其特征在于：所述环形包络刀具包括硬质落梳切割刀片和V形的软质落梳切割刀片组，所述硬质落梳切割刀片有多个，其数量与平行四连杆的数量相一致，一个硬质落梳切割刀片对应一个平行四连杆，所述硬质落梳切割刀片设于平行四连杆靠近落梳刀盘圆心的端部上，并向上延伸，两两相邻的硬质落梳切割刀片之间铰接有V形的软质落梳切割刀片组，所述V形的软质落梳切割刀片组包括两片相铰接的软质落梳切割刀片。
3.根据权利要求1所述的基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，其特征在于：所述动力源通过支架固定于上底板上。
4.根据权利要求1或3所述的基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台，其特征在于：所述动力源为电机。
CN202011029708.1A 2020-09-27 2020-09-27 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台 Active CN112244333B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011029708.1A CN112244333B (zh) 2020-09-27 2020-09-27 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011029708.1A CN112244333B (zh) 2020-09-27 2020-09-27 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112244333A CN112244333A (zh) 2021-01-22
CN112244333B true CN112244333B (zh) 2022-05-10

Family

ID=74234114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011029708.1A Active CN112244333B (zh) 2020-09-27 2020-09-27 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112244333B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113303096B (zh) * 2021-06-24 2022-03-25 华南农业大学 一种自适应柔性香蕉托接装置
CN113925177A (zh) * 2021-10-20 2022-01-14 山东科技大学 一种黄桃去核切瓣的主被动并联柔顺装置
CN115349650B (zh) * 2022-09-05 2023-07-07 华南农业大学 一种基于机械手的可变径式香蕉落梳末端执行器
CN115462540B (zh) * 2022-09-27 2024-07-12 华南农业大学 一种用于香蕉机械落梳的柔性变径刀具及其落梳装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH580923A5 (zh) * 1974-08-01 1976-10-29 Buehler Ag Geb
EP1867236A2 (fr) * 2006-03-30 2007-12-19 Jean-Philippe Fernez Procédé de fabrication pour fourrer des bananes
CN104126369A (zh) * 2014-07-02 2014-11-05 华南农业大学 一种变径冲击插切式环形香蕉落梳装置
CN105881510A (zh) * 2016-05-25 2016-08-24 刘明月 一种汽车轮毂码垛机器人用多自由度执行装置
CN107048446A (zh) * 2017-04-01 2017-08-18 华南农业大学 一种插切式香蕉落梳装置
CN108720059A (zh) * 2018-05-11 2018-11-02 华南农业大学 一种可自适应环抱蕉茎的插切式香蕉落梳装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH580923A5 (zh) * 1974-08-01 1976-10-29 Buehler Ag Geb
EP1867236A2 (fr) * 2006-03-30 2007-12-19 Jean-Philippe Fernez Procédé de fabrication pour fourrer des bananes
CN104126369A (zh) * 2014-07-02 2014-11-05 华南农业大学 一种变径冲击插切式环形香蕉落梳装置
CN105881510A (zh) * 2016-05-25 2016-08-24 刘明月 一种汽车轮毂码垛机器人用多自由度执行装置
CN107048446A (zh) * 2017-04-01 2017-08-18 华南农业大学 一种插切式香蕉落梳装置
CN108720059A (zh) * 2018-05-11 2018-11-02 华南农业大学 一种可自适应环抱蕉茎的插切式香蕉落梳装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Design and Experiment of Banana De-Handing;Jie Guo and Zhou Yang等;《symmetry》;MDPI;20200505 *
基于恒力机构的香蕉落梳装置设计与自适应性分析;杨洲，郭杰，金莫辉，段洁利，付函，许泽宇;《农业机械学报》;农业机械学报;20190322;第50卷(第6期);148-155 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112244333A (zh) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112244333B (zh) 一种基于刚柔耦合并联机构的香蕉落梳平台
CN202617725U (zh) 一种用于油茶果采摘机的臂架结构
CN109526447B (zh) 一种无人去雄机
CN108419520A (zh) 一种高效果实采摘末端执行器、果实采摘器及采摘车
CN208754730U (zh) 一种类球水果自动采摘机
CN107950180B (zh) 白菜类农作物收获装置
CN105212243A (zh) 一种大蒜凹式切根机
CN208128903U (zh) 一种采摘水果的装置
CN107048446B (zh) 一种插切式香蕉落梳装置
CN108990531A (zh) 一种大棚蔬菜收割机器人
CN216314075U (zh) 一种采摘器
CN216219375U (zh) 一种草莓人工授粉器
CN205030477U (zh) 一种大蒜凹式切根机
CN208708178U (zh) 一种多功能梨子采摘器
CN111083987A (zh) 一种割台及其玉米果穗收割机
CN109328661A (zh) 一种肉桂去青皮自适应装置
CN214708853U (zh) 林果采摘落果收集装置
CN108684322B (zh) 一种用于林果采收的防缠绕、解耦式振动采摘装置
CN110337899A (zh) 用于剑麻叶片采割装置的高效无损采割头及其使用方法
CN110313509A (zh) 一种家禽食管加工设备
CN113875489B (zh) 一种葡萄枯枝去除用机械手
CN203072352U (zh) 悬挂式甜菜打缨切顶机
CN211090703U (zh) 一种用于剑麻叶片采割装置的高效无损采割头
CN112263006B (zh) 一种狗粮及其制备系统与方法
CN211020142U (zh) 一种修剪机收拢装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant