CN113141868A

CN113141868A - 一种苹果无损采摘装置

Info

Publication number: CN113141868A
Application number: CN202110349457.3A
Authority: CN
Inventors: 于晓阳; 刘娜娜; 于丹妮; 李家威; 孙建宇; 郗仲昊; 马洪涛
Original assignee: Shandong Institute for Product Quality Inspection
Current assignee: Shandong Institute for Product Quality Inspection
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明涉及一种苹果无损采摘装置，包括车身；动力装置，其设于车身上用于提供行走、举升和采果的驱动力；举升装置，其包括可旋转的设于车身上的水平旋转结构和设在水平旋转结构上的上下摇摆结构；采果装置，其安装于举升装置上以采摘不同位置的苹果；和收集装置，其设于车身上，用于存储所采摘到的苹果。该装置现如苹果等的果品无损自动采摘，效率高、果品的采摘质量好。

Description

一种苹果无损采摘装置

技术领域

本发明涉及果实自动采摘技术，具体是一种苹果无损采摘装置。

背景技术

随着农业科技的发展，农业上大部分农作物的收获都已实现机械化，例如小麦、玉米和水稻等作物，但对于一些果品类作物如苹果在收获时大多还是手工采摘。

现有的苹果采摘装置的采摘效果不好，主要体现在无法实现对苹果的无损采摘，由于通常采用机械臂末端的机械爪抓取苹果然后以直接硬拽的方式摘取，容易造成苹果枝叶断裂，使苹果和苹果树均受到伤害，且现有的苹果采摘装置的机械臂往往无法灵活精确的旋转和摇摆，这使得采摘工作的进行不够顺利，且用于采摘苹果的装置往往没有集成相对应的收集机构，只在采摘上实现了自动化，对苹果的收集要么停留在人工的收集上，要么是收集结构简陋，造成收集效果差甚至由于没有缓冲结构导致掉落收集的苹果因磕碰而损坏，增加了成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种苹果无损采摘装置，能够实现如苹果等的果品无损自动采摘，效率高、果品的采摘质量好。本发明采用的技术方案如下：

一种苹果无损采摘装置，包括：

车身；

动力装置，其设于车身上用于提供行走、举升和采果的驱动力；

举升装置，其包括可旋转的设于车身上的水平旋转结构和设在水平旋转结构上的上下摇摆结构；

采果装置，其安装于举升装置上以采摘不同位置的苹果；

和

收集装置，其设于车身上，用于存储所采摘到的苹果；

所述采果装置包括采摘盒和剪切机构，所述剪切机构设于采摘盒内，所述剪切机构包括主切刀、副切刀、气缸和数个复位弹簧，所述主切刀和副切刀为左右相对设置以实现夹持剪切，所述副切刀通过复位弹簧弹性连接采摘盒，所述主切刀通过气缸可伸缩连接采摘盒；所述采摘盒的下端通过软管连通收集装置，所述采摘盒安装在上下摇摆结构上。

上述苹果无损采摘装置，所述上下摇摆结构包括承重柱、支撑筒和伸缩缸，所述承重柱竖直设置，所述承重柱的上端由齿轮传动实现转动连接支撑筒，所述伸缩缸设在支撑筒内，所述伸缩缸的伸出端连接采摘盒。

上述苹果无损采摘装置，所述水平旋转结构包括竖直设置的卡接柱和竖直设置的中间柱，所述卡接柱由齿轮传动实现可转动的设在车身上，所述中间柱设在卡接柱顶部且向上伸出固连承重柱。

上述苹果无损采摘装置，所述收集装置内设有缓冲结构，所述缓冲结构包括至少三个向下倾斜设置的缓冲板，所述缓冲板呈左右交叉布置以形成折线状连续下落通道；所述缓冲板与收集装置之间用扭簧连接。

上述苹果无损采摘装置，所述缓冲板表面铺设有呈略向上凸起的圆弧面的海绵垫。

上述苹果无损采摘装置，所述收集装置包括设在车身上的收集箱和卡板，所述收集箱的下部侧面设有出料口，所述出料口的一侧设有卡槽，所述卡板可插入或脱离卡槽以堵住或打开出料口。

上述苹果无损采摘装置，所述采摘盒的顶部开口处设有喇叭口形的引导头；所述采摘盒内设有用于识别苹果的遥感微型摄像头，所述遥感微型摄像头对应于主切刀和副切刀的切割位置。

上述苹果无损采摘装置，所述引导头和软管均为透明材质。

本发明的有益效果：

其一，采果装置结构简单、造价低，切刀为柔性设置，对苹果的冲击小，避免了苹果落下时的磕碰。

其二，举升装置实现对采果装置多方位精确定位，保证任何一处的苹果都可采集到。

其三，缓冲结构的结构简单、便于维护，掉落下来的苹果通过其柔缓和表面弯曲的特性得到最大限度地缓冲，减少苹果从高处下落时产生的动能，保证采摘品质。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例的内部结构示意图；

图4为图3中A处的放大示意图；

图5为本发明实施例的采摘结构示意图；

图6为本发明实施例的缓冲结构示意图；

图7为本发明实施例的收集装置出料口处结构视图；

图8为本发明实施例的上下摇摆结构的爆炸示意图；

图9为本发明实施例的水平旋转结构的爆炸示意图。

图中：1、车身；2、动力装置；

3、水平旋转结构；31、卡接柱；32、一号电机；33、中间柱；34、一号水平齿轮；35、二号水平齿轮；36、一号防护罩；

4、上下摇摆结构；41、承重柱；42、水平转轴；43、二号电机槽；44、一号竖直齿轮；45、二号防护罩；46、二号电机；47、二号竖直齿轮；5、支撑筒；6、伸缩钢；7、U型接头；

8、采摘盒；9、引导头；10、滑槽；11、遥感微型摄像头；12、气缸；13、主切刀；14、副切刀；15、复位弹簧；16、软管；

17、收集装置；171、收集箱；172、出料口；173、卡槽；174、卡板；

18、缓冲结构；181、一号缓冲板；182、二号缓冲板；183、三号缓冲板；184、扭簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步解释说明。

本实施例是一种苹果无损采摘装置，包括：

车身1；

动力装置2，其设于车身1上用于提供行走、举升和采果的驱动力；

举升装置，其包括可旋转的设于车身1上的水平旋转结构3和设在水平旋转结构3上的上下摇摆结构4；

采果装置，其安装于举升装置上以采摘不同位置的苹果；

和

收集装置17，其设于车身1上，用于存储所采摘到的苹果；

所述采果装置包括采摘盒8和剪切机构，所述剪切机构设于采摘盒8内，所述剪切机构包括主切刀13、副切刀14、气缸12和数个复位弹簧15，所述主切刀13和副切刀14为左右相对设置以实现夹持剪切，所述副切刀14通过复位弹簧15弹性连接采摘盒8，所述主切刀13通过气缸12可伸缩连接采摘盒8；所述采摘盒8的下端通过软管16连通收集装置，所述采摘盒8安装在上下摇摆结构4上。

上述苹果无损采摘装置，所述上下摇摆结构4包括承重柱41、支撑筒5和伸缩缸6，所述承重柱41竖直设置，所述承重柱41的上端由齿轮传动实现转动连接支撑筒5，所述伸缩缸6设在支撑筒5内，所述伸缩缸6的伸出端通过U型接头7连接采摘盒8。该处齿轮传动设于承重柱41顶部并由二号防护罩45盖住，具体原理为：二号电机槽43内的二号电机46驱动二号竖直齿轮47转动，一号竖直齿轮44带动水平转轴42旋转从而使支撑筒5上下摆动，实现采摘盒8上下位置的控制，并且与伸缩缸6的伸缩配合可实现多角度调整。

上述苹果无损采摘装置，所述水平旋转结构3包括竖直设置的卡接柱31和竖直设置的中间柱33，所述卡接柱31由齿轮传动实现可转动的设在车身1上，所述中间柱33设在卡接柱31顶部且向上伸出固连承重柱41。该处齿轮传动可参考图9，由一号防护罩36罩在车身1上，具体原理为：一号电机32启动后带动二号水平齿轮35旋转，故一号水平齿轮34带动卡接柱31和中间柱33旋转，从而承重柱41旋转。一号水平齿轮34的直径是二号水平齿轮35的两倍，一号水平齿轮34的厚度值是二号水平齿轮35的两倍，一号水平齿轮34和二号水平齿轮35的中心面位于同一竖直高度，一号水平齿轮34被二号水平齿轮35带动转动，这样减少了一号电机32在旋转过程产生的不稳定情况，有利于对卡接柱31转动精确性的掌控。另一方面，一号水平齿轮34的转速慢于二号水平齿轮35的转速，达到了降速增扭的目的，使得卡接柱31的转动更加稳定可控。

上述苹果无损采摘装置，所述收集装置17内设有缓冲结构18，所述缓冲结构18包括至少三个向下倾斜设置的缓冲板，所述缓冲板呈左右交叉布置以形成折线状连续下落通道；所述缓冲板与收集装置17之间用扭簧184连接。

参考图6，所述缓冲板表面铺设有呈略向上凸起的圆弧面的海绵垫。本实施例中设有一号缓冲板181、二号缓冲板182和三号缓冲板183，扭簧184实现对缓冲板的弹性控制，实现苹果下落时的缓冲功能。

上述苹果无损采摘装置，所述收集装置17包括设在车身1上的收集箱171和卡板174，所述收集箱171的下部侧面设有出料口172，所述出料口172的一侧设有卡槽173，所述卡板174可插入或脱离卡槽173以堵住或打开出料口172。

上述苹果无损采摘装置，所述采摘盒8的顶部开口处设有喇叭口形的引导头9；所述采摘盒8内设有用于识别苹果的遥感微型摄像头11，所述遥感微型摄像头11对应于主切刀13和副切刀14的切割位置。引导头9的形状有利于对苹果进行引导，其开口上大下小的设计，使得苹果在进入缓冲结构18内时不至于跑偏而影响采摘。遥感微型摄像头11采用MX450A-D0.2*126-WT，其能根据辐射电磁波不同来识别果实与枝叶。采摘盒8内设有滑槽，主切刀13的一端头沿滑槽10滑动。

上述苹果无损采摘装置，所述引导头9和软管16均为透明材质，有利于工作人员进行观察。

该装置无损采摘的流程为：

S1-通过控制移动车1移动至指定区域，并启动一号电机32带动二号水平齿轮35和一号水平齿轮34转动，卡接柱31随后带动承重柱41、支撑筒5和采摘盒8转动至指定位置；

S2-启动二号电机46并带动二号竖直齿轮47和一号竖直齿轮44转动，旋转柱42随后带动支撑筒5转动至指定位置后关闭二号电机46；

S3-启动伸缩缸6并控制其伸缩，使苹果进入引导头9的内部；

S4-苹果在引导头9的引导下进入采摘盒8的内部，随着苹果深入采摘盒8的内部，遥感微型摄像头11感应到苹果枝叶后控制气缸12启动并推动主切刀13向对移动，副切刀14随后向左移动并压缩复位弹簧15，苹果枝叶被切断；

S5-苹果顺着软管16掉进收集箱171的内部，苹果最先掉到一号缓冲板181的顶部，一号缓冲板181受力并绕着其右侧向下转动，苹果移动二号缓冲板182上，一号缓冲板181复位，苹果继续移动，二号缓冲板182受力并绕其左侧向下转动，苹果移动到三号缓冲板183上，二号缓冲板182复位，苹果继续移动，三号缓冲板183受力并绕其右侧中部向下转动，苹果最终掉落到收集箱171的底部完成收集存储。

Claims

1.一种苹果无损采摘装置，其特征在于，包括：

车身（1）；

动力装置（2），其设于车身（1）上用于提供行走、举升和采果的驱动力；

举升装置，其包括可旋转的设于车身（1）上的水平旋转结构（3）和设在水平旋转结构（3）上的上下摇摆结构（4）；

采果装置，其安装于举升装置上以采摘不同位置的苹果；

和

收集装置（17），其设于车身（1）上，用于存储所采摘到的苹果；

所述采果装置包括采摘盒（8）和剪切机构，所述剪切机构设于采摘盒（8）内，所述剪切机构包括主切刀（13）、副切刀（14）、气缸（12）和数个复位弹簧（15），所述主切刀（13）和副切刀（14）为左右相对设置以实现夹持剪切，所述副切刀（14）通过复位弹簧（15）弹性连接采摘盒（8），所述主切刀（13）通过气缸（12）可伸缩连接采摘盒（8）；所述采摘盒（8）的下端通过软管（16）连通收集装置，所述采摘盒（8）安装在上下摇摆结构（4）上。

2.根据权利要求1所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述上下摇摆结构（4）包括承重柱（41）、支撑筒（5）和伸缩缸（6），所述承重柱（41）竖直设置，所述承重柱（41）的上端由齿轮传动实现转动连接支撑筒（5），所述伸缩缸（6）设在支撑筒（5）内，所述伸缩缸（6）的伸出端连接采摘盒（8）。

3.根据权利要求2所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述水平旋转结构（3）包括竖直设置的卡接柱（31）和竖直设置的中间柱（33），所述卡接柱（31）由齿轮传动实现可转动的设在车身（1）上，所述中间柱（33）设在卡接柱（31）顶部且向上伸出固连承重柱（41）。

4.根据权利要求1所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述收集装置（17）内设有缓冲结构（18），所述缓冲结构（18）包括至少三个向下倾斜设置的缓冲板，所述缓冲板呈左右交叉布置以形成折线状连续下落通道；所述缓冲板与收集装置（17）之间用扭簧（184）连接。

5.根据权利要求1所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述缓冲板表面铺设有呈略向上凸起的圆弧面的海绵垫。

6.根据权利要求1所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述收集装置（17）包括设在车身（1）上的收集箱（171）和卡板（174），所述收集箱（171）的下部侧面设有出料口（172），所述出料口（172）的一侧设有卡槽（173），所述卡板（174）可插入或脱离卡槽（173）以堵住或打开出料口（172）。

7.根据权利要求1所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述采摘盒（8）的顶部开口处设有喇叭口形的引导头（9）；所述采摘盒（8）内设有用于识别苹果的遥感微型摄像头（11），所述遥感微型摄像头（11）对应于主切刀（13）和副切刀（14）的切割位置。

8.根据权利要求7所述的苹果无损采摘装置，其特征在于：所述引导头（9）和软管（16）均为透明材质。