CN206237837U - 果实采摘装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种果实采摘装置，包括移动平台和设置在移动平台上的果实摘取装置，果实摘取装置包括位于移动平台上方的操作平台，操作平台的上表面固定连接有多自由度机械臂，多自由度机械臂的末端设置有末端执行器，位于末端执行器的下方设置有接果器，接果器上开设有通孔，接果器通过支撑杆固定连接在多自由度机械臂上；位于操作平台下方的移动平台上设有果篮，位于果篮上方的操作平台上开设有能够使果实通过的开孔，接果器与开孔之间设有伸缩软管，伸缩软管的两端分别与通孔和开孔相连通。本实用新型通过末端执行器剪断果柄，并由接果器将果实传送到果篮内，减少了每个果实的采摘时间，提高了采摘速度和效率，还降低了采摘者劳动强度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种摘果工具，具体涉及一种果实采摘装置。
背景技术
近年来，随着我国农村经济体制改革的深入和市场经济的发展，水果产量逐年大幅度增加，水果产业在国民经济中占有重要地位。根据国家统计局数据：2014年我国水果总产量增长至26142.24万吨，较上年同期增长4.2%；苹果总产量为4092.32万吨，产量同比增长3.1%，占同期国内水果总产量的15.65%；柑桔总产量为3492.66万吨，产量同比增长5.2%，占同期国内水果总产量的13.36%；梨产量为1796.44万吨，产量同比增长3.8%，占同期国内水果总产量的6.87%。从水果的种植到上市销售，其中采摘作业时最耗时，最费力的一个环节。像苹果、柑桔和梨之类的水果，都是生长在高处，从而必须借助工具来完成采摘，通常是借助梯子等登高工具，采摘者攀爬上去对果实进行采摘，由于采摘范围有限，通常需要挪动很多次梯子才能够将一棵果树上的果实采摘完，采摘效率低。另外果实的采摘需要采摘者一个一个的摘取，劳动大，强度高，容易使采摘者工作疲劳，产生眩晕，由于采摘者站在梯子上，一旦疲劳过度，再加上天气影响，容易使采摘者从梯子上摔下，造成伤害。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种采摘效率高，降低采摘者劳动强度的果实采摘装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种果实采摘装置，包括移动平台和设置在移动平台上的果实摘取装置，其特征在于：果实摘取装置包括位于移动平台上方的操作平台，移动平台上设置有用于对操作平台进行支撑的支撑架，操作平台的上表面固定连接有多自由度机械臂，多自由度机械臂的末端设置有能够剪切果柄的末端执行器，位于末端执行器的下方设置有接果器，接果器上开设有能够使果实通过的通孔，接果器通过支撑杆固定连接在多自由度机械臂上；位于操作平台下方的移动平台上设置有果篮，位于果篮上方的操作平台上开设有能够使果实通过的开孔，接果器与开孔之间设置有伸缩软管，伸缩软管的两端分别与通孔和开孔相连通。
在本实用新型中，移动平台在果树下移动，操作多自由度机械臂，伸向果树上的果实，在多自由度机械臂在伸向果实的同时，伸缩软管也跟随末端执行器相应进行伸缩。接着利用多自由度机械臂末端的末端执行器对果实的果柄进行剪切，果柄被切断后，果实就会掉落到末端执行器下方的圆环内，并通过伸缩软管，掉落进位于移动平台上的果篮内。这样采摘者就只需要在地面上操作相应的设备即可完成果实的采摘，大大提高了采摘效率，相对传统采摘者一个一个的果实采摘，降低了劳动强度，另外也避免了采摘者高空采摘摔落事故的发生，采摘更加安全。
作为优化，所述果实采摘装置还包括采摘控制装置，采摘控制装置包括中央处理单元，双目摄像单元、用于控制多自由度机械臂动作的机械臂控制单元和用于控制末端执行器动作的执行器控制单元，双目摄像单元通过竖杆固定在操作平台的上方，双目摄像单元的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单位分别与机械臂控制单元和执行器控制单元的输入端电连接。双目摄像机通过获取果树上果实的位置，将图像信息传递给中央处理单元，由中央处理单元对图像信息进行处理，确认果实的位置，再将控制信号发送至机械臂控制单元和执行器控制单元，使多自由度机械臂伸向果实，使末端执行器到达果柄位置，将果柄切断。通过自动识别和自动剪切，进一步降低了采摘者的劳动强度，同时还提高了采摘效率。
作为优化，所述采摘控制装置还包括道路摄像单元和能够驱动所述移动平台移动的移动平台控制单元，道路摄像单元固定连接在所述操作平台的前端，道路摄像单元的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单元与移动平台控制单元的输入端电连接。通过位于移动平台前端的道路摄像单元实时获取前方路面信息，将图像型号传递给中央处理单元，当果实位置超出多自由度机械臂采摘范围时，中央处理单元对移动平台控制单元发出控制信号，驱动移动平台进行相应位置的移动，使果实进入多自由度机械臂采摘范围。进一步提高了自动化程度，降低了采摘者劳动强度，采摘者仅需要对装满果实的果篮进行更换即可。
作为优化，所述多自由度机械臂包括基座和多根驱动臂，所述机械臂控制单元包括关节驱动器和关节驱动电机，基座固定连接在所述操作平台上，基座与驱动臂以及相邻两个驱动臂之间通过关节驱动电机转动连接，关节驱动器的输出端与关节驱动电机的输入端电连接，关节驱动器的输入端与中央处理单元电连接。通过多个关节的转动，使位于末端的末端执行器能够更好的对准果柄位置进行剪切，更加灵活。
作为优化，所述末端执行器包括上颚支架、下颚支架和Y型支架，Y型支架的底端固定连接在多自由度机械臂上，上颚支架和下颚支架整体均呈U型结构，上颚支架的两端和下颚支架的两端分别铰接连接在Y型支架的两个叉臂上，所述执行器控制单元包括气缸驱动器和夹爪气缸，夹爪气缸位于Y型支架任一叉臂的一侧且固定连接在Y型支架上，夹爪气缸的两个夹爪分别通过铰接连接的拉杆与上颚支架和下颚支架转动连接，用于驱动上颚支架和下颚支架转动，气缸驱动器的输出端与夹爪气缸的控制端电连接，气缸驱动器的输入端与中央处理单元电连接，当上颚支架与下颚支架朝向相对方向转动时，上颚支架和下颚支架之间能够相切合。夹爪气缸先驱动上颚支架和下颚支架朝向相互远离的方向转动，这样上颚支架和下颚支架之间就会形成一个开口，多自由度机械臂驱动末端执行器移动，使果实落入到开口内，然后驱动装置再驱动上颚支架和下颚支架朝向相对方向快速转动，上颚支架和下颚支架相切合的时候，就能够剪断果柄，同时还避免了对果实的伤害，提高果实的采摘品质，方便使果实掉落至下方的接果器内。
综上所述，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过末端执行器剪断果柄，并由接果器将果实传送到果篮内，减少了每个果实的采摘时间，提高了采摘速度和效率，还降低了采摘者劳动强度。
附图说明
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为本实用新型的三维结构示意图；
图2为本实用新型中果实摘取装置的三维结构示意图；
图3为本实用新型中末端执行器的三维结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本具体实施方式中的果实采摘装置，包括移动平台1和设置在移动平台1上的果实摘取装置，果实摘取装置包括位于移动平台1上方的操作平台2，移动平台1上设置有用于对操作平台2进行支撑的支撑架，操作平台2的上表面固定连接有多自由度机械臂，多自由度机械臂的末端设置有能够剪切果柄的末端执行器，位于末端执行器的下方设置有接果器3，接果器3上开设有能够使果实通过的通孔，接果器3通过支撑杆固定连接在多自由度机械臂上；位于操作平台2下方的移动平台1上设置有果篮4，位于果篮4上方的操作平台2上开设有能够使果实通过的开孔，接果器3与开孔之间设置有伸缩软管5，伸缩软管5的两端分别与通孔和开孔相连通。
本具体实施方式中，所述果实采摘装置还包括采摘控制装置，采摘控制装置包括中央处理单元，双目摄像单元6、用于控制多自由度机械臂动作的机械臂控制单元和用于控制末端执行器动作的执行器控制单元，双目摄像单元6通过竖杆7固定在操作平台2的上方，双目摄像单元6的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单位分别与机械臂控制单元和执行器控制单元的输入端电连接。
本具体实施方式中，所述采摘控制装置还包括道路摄像单元8和能够驱动所述移动平台1移动的移动平台控制单元，道路摄像单元8固定连接在所述操作平台2的前端，道路摄像单元8的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单元与移动平台控制单元的输入端电连接。
本具体实施方式中，所述多自由度机械臂包括基座9和多根驱动臂10，所述机械臂控制单元包括关节驱动器和关节驱动电机11，基座9固定连接在所述操作平台2上，基座9与驱动臂10以及相邻两个驱动臂10之间通过关节驱动电机11转动连接，关节驱动器的输出端与关节驱动电机11的输入端电连接，关节驱动器的输入端与中央处理单元电连接。
本具体实施方式中，所述末端执行器包括上颚支架12、下颚支架13和Y型支架14，Y型支架14的底端固定连接在多自由度机械臂上，上颚支架12和下颚支架13整体均呈U型结构，上颚支架12的两端和下颚支架13的两端分别铰接连接在Y型支架14的两个叉臂上，所述执行器控制单元包括气缸驱动器和夹爪气缸15，夹爪气缸15位于Y型支架14任一叉臂的一侧且固定连接在Y型支架14上，夹爪气缸15的两个夹爪分别通过铰接连接的拉杆16与上颚支架12和下颚支架13转动连接，用于驱动上颚支架12和下颚支架13转动，气缸驱动器的输出端与夹爪气缸15的控制端电连接，气缸驱动器的输入端与中央处理单元电连接，当上颚支架12与下颚支架13朝向相对方向转动时，上颚支架12和下颚支架13之间能够相切合。
在具体实施的过程中，所述上颚支架12与所述下颚支架13相切合的位置分别固定连接有刃片17，刃片17分别沿所述上颚支架12和下颚支架13的长度方向延伸设置，两块刃片17的刃口相对设置。通过刃片17对果柄进行剪切，能够更好的将果柄切断，提高果实的采摘品质。
另外，所述执行器控制单位还包括单杆气缸18，单杆气缸18位于所述Y型支架14远离夹爪气缸15的一侧且与所述Y型支架14固定连接，单杆气缸18的活塞杆顶端通过与其铰接连接的两根顶杆19分别与所述上颚支架12和所述下颚支架13转动连接，用于驱动上颚支架12和下颚支架13转动，所述气缸驱动器的输出端还与单杆气缸18的控制端电连接。通过夹爪气缸15和单杆气缸18在上颚支架12和下颚支架13的两端同时驱动其转动，可以增加上颚支架12和下颚支架13切合时的剪切力度，针对一些硬度较高的果柄，能够顺利的剪断，提高果实的采摘品质。
还可以这样做，所述接果器3整体呈漏斗状，所述通孔位于接果器3的底部，这样便于接着掉下来的果实，顺利的进入到伸缩软管5内，避免果实掉在外面摔坏。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
Claims (5)
1.一种果实采摘装置，包括移动平台和设置在移动平台上的果实摘取装置，其特征在于：果实摘取装置包括位于移动平台上方的操作平台，移动平台上设置有用于对操作平台进行支撑的支撑架，操作平台的上表面固定连接有多自由度机械臂，多自由度机械臂的末端设置有能够剪切果柄的末端执行器，位于末端执行器的下方设置有接果器，接果器上开设有能够使果实通过的通孔，接果器通过支撑杆固定连接在多自由度机械臂上；位于操作平台下方的移动平台上设置有果篮，位于果篮上方的操作平台上开设有能够使果实通过的开孔，接果器与开孔之间设置有伸缩软管，伸缩软管的两端分别与通孔和开孔相连通。
2.根据权利要求1所述的果实采摘装置，其特征在于：所述果实采摘装置还包括采摘控制装置，采摘控制装置包括中央处理单元，双目摄像单元、用于控制多自由度机械臂动作的机械臂控制单元和用于控制末端执行器动作的执行器控制单元，双目摄像单元通过竖杆固定在操作平台的上方，双目摄像单元的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单位分别与机械臂控制单元和执行器控制单元的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的果实采摘装置，其特征在于：所述采摘控制装置还包括道路摄像单元和能够驱动所述移动平台移动的移动平台控制单元，道路摄像单元固定连接在所述操作平台的前端，道路摄像单元的输出端与中央处理单元电连接，中央处理单元与移动平台控制单元的输入端电连接。
4.根据权利要求2所述的果实采摘装置，其特征在于：所述多自由度机械臂包括基座和多根驱动臂，所述机械臂控制单元包括关节驱动器和关节驱动电机，基座固定连接在所述操作平台上，基座与驱动臂以及相邻两个驱动臂之间通过关节驱动电机转动连接，关节驱动器的输出端与关节驱动电机的输入端电连接，关节驱动器的输入端与中央处理单元电连接。
5.根据权利要求2所述的果实采摘装置，其特征在于：所述末端执行器包括上颚支架、下颚支架和Y型支架，Y型支架的底端固定连接在多自由度机械臂上，上颚支架和下颚支架整体均呈U型结构，上颚支架的两端和下颚支架的两端分别铰接连接在Y型支架的两个叉臂上，所述执行器控制单元包括气缸驱动器和夹爪气缸，夹爪气缸位于Y型支架任一叉臂的一侧且固定连接在Y型支架上，夹爪气缸的两个夹爪分别通过铰接连接的拉杆与上颚支架和下颚支架转动连接，用于驱动上颚支架和下颚支架转动，气缸驱动器的输出端与夹爪气缸的控制端电连接，气缸驱动器的输入端与中央处理单元电连接，当上颚支架与下颚支架朝向相对方向转动时，上颚支架和下颚支架之间能够相切合。
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