CN115486270A - 一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置 - Google Patents

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武婉迪
程迁
周健飞
许良元
曹成茂
雒有宝
景文康
李润林
蒋锐
郑玉凯
王士豪
左超
鲁向阳
盛宗磊
王新宇
腾俊峰
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Abstract

本发明涉及一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，尤其是一种适用于采收树上脆性果实时、通过夹爪部位感应片反馈，根据果形智能包覆水果、精准控制抓取力度的仿形无损采摘机械手。其特征在于：包括剪叉式液压升降台、导轨、转动装置、夹爪总成；所述的导轨设在剪叉式液压升降台上，所述的转动装置固定在导轨顶部，所述的夹爪总成通过齿轮与转动装置连接。本发明与现有技术相比，适用于采收树上脆性果实时，根据水果形状智能包覆果实，精准控制抓取力度，在不伤及果皮的情况下将果实采摘下来，减小果实损伤率，代替人力实现对脆性果实的高效低损自动采摘。

Description

一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置
技术领域
本发明涉及一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，尤其是一种适用于采收树上脆性果实时、通过夹爪部位感应片反馈，根据果形智能包覆水果、精准控制抓取力度的仿形无损采摘机械手。
背景技术
我国水果产量稳居世界第一，每年产量仍稳步上升，但因地势、树型等各不相同，采摘难度较大，有人工采摘和机器采摘两种方式。人工采摘主要是借助爬树梯、人字梯、安全带等工具，其采摘效率低，劳动强度大，每年因采摘果实导致人员受伤的事件时有发生。机器采摘以振动采摘为主，虽然在一定程度上减少了劳动力，但其对于果实的普适性较差，只适合采收表皮坚硬的坚果类，对于脆性水果——苹果等，掉落过程可能擦碰到树枝，造成一定损伤，影响后期运输存储。机械爪采摘多用于采摘果形近圆的水果，遇到畸形果实，可能出现夹爪受力不均，损伤果皮的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于采收树上脆性果实时、通过夹爪部位感应片反馈，根据果形智能包覆水果、精准控制抓取力度的仿形无损采摘机械手。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明其特点在于：包括双铰接剪叉式液压升降台、导轨底座、导轨顶、转动装置、电动伸缩杆、夹爪总成；上述的导轨底座、电动伸缩杆设在双铰接剪叉式液压升降台上，上述的导轨顶与导轨底座滑动连接，上述的电动伸缩杆的杆部顶端与导轨顶连接，上述的夹爪总成设在导轨顶上；
上述的双铰接剪叉式液压升降台由剪式升降台底座、液压支杆、连接杆构成；上述的液压支杆一端与剪式升降台底座铰接，另一端与位于连接杆和底座滑轨间的连杆铰接，双铰接剪叉式液压升降台上下各设一个液压杆，连接杆之间为铰接连接，液压支杆由液压控制，液压杆向外伸出，与之相连的连杆沿底座滑轨向外端移动，连接杆与升降台底座间夹角变小，升降台高度降低，反之，升降台高度上升；
上述的转动装置由底座、转动齿轮、夹爪支撑杆、转动电机、转动支架、摆动斜齿轮、动力斜齿轮、摆动电机构成；上述的摆动电机固定在底座上，上述的摆动电机通过联轴器与动力斜齿轮连接，上述的摆动斜齿轮与动力斜齿轮齿轮啮合连接，转动支架一端与底座转动连接，摆动斜齿轮与转动支架同轴连接，摆动电机转动带动摆动斜齿轮旋转，使得转动支架上的夹爪支撑杆进行摆动，进而控制夹爪左右摆动，转动齿轮、转动电机设在转动支架上，转动电机工作时，带动转动齿轮转动，进而控制夹爪旋转，摘下果实；
上述的夹爪总成由夹爪底座、夹爪构成；上述的夹爪由爪尖感应片、爪尖、压力感应片、电动推杆、夹爪支架构成；夹爪支架设在夹爪底座上，夹爪支架间由铰接连接，电动推杆底端与夹爪支架铰接，推杆顶与下一节夹爪连接，压力感应片设在夹爪支架上，当夹爪夹取脆性果实时，夹爪与果实间的压力大于设定压力时，电动推杆停止，避免压力过大损伤果皮，爪尖感应片设在爪尖上，到达设定压力时爪尖停止向内收缩，夹爪停止工作，夹爪支撑杆进行旋转将果实摘下；
上述的夹爪总成由四个夹爪组成，每个夹爪均为独立控制，根据所抓取果实形状向内收缩夹紧，夹爪外包裹柔性材料。
本发明与现有技术相比，适用于采收树上脆性果实时，根据水果形状智能包覆果实，精准控制抓取力度，在不伤及果皮的情况下将果实采摘下来，减小果实损伤率，代替人力实现对脆性果实的高效低损自动采摘。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的转动装置示意图；
图3为图1中的夹爪结构示意图；
图4为图1中的夹爪总成示意图。
图示中：1为剪式升降台底座，2为液压支杆，3为连接杆，4为导轨底座，5为导轨顶，6为夹爪底座，7为夹爪，8为转动装置，9为电动伸缩杆，701为爪尖感应片，702为爪尖，703为压力感应片，704为电动推杆，705为夹爪支架，801为底座，802为转动齿轮，803为夹爪支撑杆，804为转动电机，805为转动支架，806为摆动斜齿轮，807为动力斜齿轮，808为摆动电机。
具体实施方式
实施例：参照附图1～4，本实施例为一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，包括双铰接剪叉式液压升降台、导轨底座4、导轨顶5、转动装置8、电动伸缩杆9、夹爪总成；所述的导轨底座4、电动伸缩杆9设在双铰接剪叉式液压升降台上，所述的导轨顶5与导轨底座4滑动连接，所述的电动伸缩杆9的杆部顶端与导轨顶5连接，通过电动伸缩杆的伸缩带动导轨顶5前后移动，所述的夹爪总成设在导轨顶5上。
所述的双铰接剪叉式液压升降台由剪式升降台底座1、液压支杆2、连接杆3构成；所述的液压支杆2一端与剪式升降台底座1铰接，另一端与位于连接杆3和底座滑轨间的连杆铰接，双铰接剪叉式液压升降台上下各设一个液压杆，连接杆3之间为铰接连接，液压支杆2由液压控制，液压杆向外伸出，与之相连的连杆沿底座滑轨向外端移动，连接杆3与升降台底座间夹角变小，升降台高度降低，反之，升降台高度上升，其作用通过调整升降台的高度调整夹爪与所摘果实的纵向高度。
所述的转动装置8由底座801、转动齿轮802、夹爪支撑杆803、转动电机804、转动支架805、摆动斜齿轮806、动力斜齿轮807、摆动电机808构成；所述的摆动电机808固定在底座801上，所述的摆动电机808通过联轴器与动力斜齿轮807连接，所述的摆动斜齿轮806与动力斜齿轮807齿轮啮合连接，转动支架805一端与底座801转动连接，摆动斜齿轮806与转动支架805同轴连接，摆动电机808转动带动摆动斜齿轮806旋转，使得转动支架805上的夹爪支撑杆803进行摆动，进而控制夹爪左右摆动，转动齿轮802、转动电机804设在转动支架805上，转动电机804工作时，带动转动齿轮802转动，进而控制夹爪旋转，摘下果实。
所述的夹爪总成由夹爪底座6、夹爪7构成；所述的夹爪7由爪尖感应片701、爪尖702、压力感应片703、电动推杆704、夹爪支架705构成；夹爪支架705设在夹爪底座6上，夹爪支架705间由铰接连接，电动推杆704底端与夹爪支架705铰接，推杆顶与下一节夹爪连接，压力感应片703设在夹爪支架705上，当夹爪夹取脆性果实时，夹爪与果实间的压力大于设定压力时，电动推杆704停止，避免压力过大损伤果皮，爪尖感应片701设在爪尖702上，到达设定压力时爪尖702停止向内收缩，夹爪停止工作，夹爪支撑杆803进行旋转将果实摘下，从而实现根据水果形状智能包覆果实，精准控制抓取力度，达到减小果实损伤率，代替人力对脆性果实的高效低损自动采摘的目的。
所述的夹爪总成由四个夹爪7组成，每个夹爪7均为独立控制，根据所抓取果实形状向内收缩夹紧，夹爪7外包裹柔性材料，减小采收造成的损伤。

Claims (3)

1.一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，其特征在于：包括双铰接剪叉式液压升降台、导轨底座、导轨顶、转动装置、电动伸缩杆、夹爪总成；上述的导轨底座、电动伸缩杆设在双铰接剪叉式液压升降台上，上述的导轨顶与导轨底座滑动连接，上述的电动伸缩杆的杆部顶端与导轨顶连接，上述的夹爪总成设在导轨顶上。
2.根据权利要求1所述的一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，其特征在于：所述的转动装置由底座、转动齿轮、夹爪支撑杆、转动电机、转动支架、摆动斜齿轮、动力斜齿轮、摆动电机构成；所述的摆动电机固定在底座上，所述的摆动电机通过联轴器与动力斜齿轮连接，所述的摆动斜齿轮与动力斜齿轮通过齿轮啮合连接，转动支架一端与底座转动连接，摆动斜齿轮与转动支架同轴连接，转动齿轮、转动电机设在转动支架上。
3.根据权利要求1所述的一种智能包覆水果外形的仿形无损采摘机械装置，其特征在于：所述的夹爪总成由夹爪底座和夹爪构成，所述的夹爪由爪尖感应片、爪尖、压力感应片、电动推杆、夹爪支架构成；夹爪支架设在夹爪底座上，夹爪支架间由铰接连接，电动推杆底端与夹爪支架铰接，推杆顶与下一节夹爪连接，压力感应片设在夹爪支架上，爪尖感应片设在爪尖上。
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