CN208370282U - 竖直式苹果采摘机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种苹果采摘机械，具体涉及一种竖直式苹果采摘机械手。它由剪叉升降装置、末端执行器和柔性传送筒组成。末端执行器安装在剪叉升降装置的上侧，柔性传送筒连接在末端执行器一开口侧面，末端执行器内设置有检测传感装置和切断装置。该机械手可以实现苹果树下没有粗壮枝干遮挡的苹果采摘工作，该机械手降低人工简单重复性劳动工作，且摘果流程与人工摘果类似，成功率更高。

Description

竖直式苹果采摘机械手

技术领域

本实用新型涉及一种苹果采摘机械，具体涉及一种竖直式苹果采摘机械手。

背景技术

随着苹果种植园生产的扩大，规模化、多样化、精确化、时令需求以及农民外出打工增多等因素使劳动力不足的现象越来越明显，人们自然不断地对农业机械提出新的要求，于是果园收获作业机械化、自动化成为广大果农们最为关注的热点问题，采摘机器人便应运而生。

现有苹果采摘机械绝大多数停留在辅助人工工具，究其原因是苹果采摘条件复杂，相关技术未发展到一定水平。由于惯性思维很多人喜欢把传统应用到工业的机器人应用到农业上来，忽视农业条件的复杂性给机械设计、算法设计以及硬件要求提出了几乎超时代的要求。

苹果成熟后由于重力作用大部分果实下垂，只有极少部分未彻底成熟或者由于枝干遮挡的例外。本实用新型针对这一特点以及我国苹果树采摘的地理特点、环境特点及果树品种等因素，设计出了一款可用于苹果采摘的高效率、高智能化及高自动化苹果采摘机械手。

本设计对于解决苹果采摘季劳动力短时需求大，果农重复性劳动量大，以及机械化采摘具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能实现果树下生长在任意高度且没有粗壮枝干阻碍的苹果采摘机械手。实现对水果精准、安全、无伤的采摘；以及苹果从高处到地面的传送过程。从而降低现有果农在水果采摘过程中的劳动强度以及生产成本,避免水果采摘时因水果损伤、劳动力不足带来的损失,有效提高水果采摘效率。

本发明的技术方案是：一种竖直式苹果采摘机械手，它由剪叉升降装置、末端执行器和柔性传送筒组成。其特征在于：末端执行器安装在剪叉升降装置的上侧，柔性传送筒连接在末端执行器一开口侧面，末端执行器内设置有检测传感装置和切断装置。

所述的剪叉升降装置由车轮、剪叉机架、销轴、剪叉梁、伸缩管、车轮轴、粗丝杠、联轴器和剪叉驱动步进电机构成。

所述的车轮中心设置有与配合的孔。

所述的机架设置有供所述车轮转动的轨道和用来与剪叉梁一侧铰接的铰支座。

所述的销轴作用为铰接两个剪叉梁的配合孔。

所述的剪叉梁中间设置一孔，两侧各设置一孔，所述孔作用为通过销轴铰接两剪叉梁。

所述的伸所管为三段式，分粗、中、细三节，可以自由伸缩并保证一定直线度；伸缩管两侧设置有与剪叉梁配合的铰支座。

所述的车轮轴中部设置一丝杠螺母，丝杠螺母可以与粗丝杠配合。

所述的末端执行器由刀架、细丝杠、轴承、套筒、刀片、固定机架、剪切驱动步进电机、同步带轮a、同步带轮b、同步带等构成。

所述的刀架下侧设置有至少两个丝杠螺母，上侧设置有至少两个螺纹孔，所述螺纹孔作用为通过螺栓固接刀片。

所述套筒作用为定位步进电机。

所述的刀片为楔形，设置有与刀架螺纹孔相同间距的通孔。

所述机架作用为固定支承各个零部件。

所述同步带轮a设置有与细丝杠配合的孔，所述同步带轮b设置有与剪切驱动步进电机轴配合的孔。

所述柔性传送筒内部设置有多个网兜结构，所述网兜结构类似篮球网兜，作用为缓冲高出下落的苹果。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。

1.本实用新型通过通过丝杠驱动两刀片相向运动切断果柄，将刀片设置在末端执行器内部，工作时不会占据很大空间，因而更能在复杂的摘果环境下灵活工作。

2.本实用新型通过剪叉升降装置模拟果农树下摘果作业的步骤，定位简单，工作可靠。

3.本实用新型通过内置缓冲网兜的柔性传送筒设计，简化了摘完果传送至地面的步骤，提高了摘果效率。

附图说明

图1为本实用新型安装到AGV小车上的结构示意图

图2为本实用新型的的结构示意图

图3为本实用新型的末端执行器示意图

图4为本实用新型的剪叉驱动装置示意图

图中：1车轮、2剪切机架、3销轴、4剪叉梁、5伸缩管、6车轮轴、7粗丝杠、8联轴器、9剪切驱动步进电机、10刀架、11细丝杠、12轴承、13套筒、14刀片、15剪叉机架、16剪叉驱动步进电机、17同步带轮a、18同步带、19柔性传送筒、20同步带轮b。

具体实施方式

该竖直式苹果采摘机械手由剪叉升降装置、末端执行器和柔性传送筒组成。

剪叉升降装置由车轮1、剪叉机架15、销轴3、剪叉梁4、伸缩管5、车轮轴6、粗丝杠7、联轴器8和剪叉驱动步进电机16构成。剪叉机架15一侧设置至少两个铰支座，另一侧设置有至少两条车轮轨道；剪叉梁3的数量优选40根，每侧轨道分布20根；两根剪叉梁3中部通过销钉3相铰接为一组，每组之间通过剪叉梁3的端部的铰接孔相铰接。铰支座与剪叉梁3的一端铰接孔相铰接，车轮轨道与车轮1相配合。车轮1数量为至少两个，车轮中心孔与车轮轴6端部间隙配合，至少两个剪叉梁3也与车轮轴6端部间隙配合。车轮轴6中部设置有丝杠螺母，丝杠螺母与粗丝杠7配合，粗丝杠7一端设置为光轴，光轴与联轴器8一端配合；联轴器另一端与剪叉驱动步进电机16的轴配合。剪叉驱动步进电机16转动时带动联轴器8同步转动，联轴器8带动粗丝杠7转动；同时，与粗丝杠7配合的车轮轴6沿粗丝杠7轴向平动。与车轮轴6端部间隙配合的车轮1沿车轮轨道滚动。与粗丝杠7配合的剪叉梁3做平面运动。由于与铰支座铰接的剪叉梁3只能转动没有平动，则剪叉梁组中心会向上举升。多组剪叉梁做相同的动作，可以放大竖直方向位移。伸缩管5由粗、中、细三种管材构成，上侧设置由螺纹孔；下侧设置有铰支座。最上方的剪叉梁3端部铰接伸缩管5铰支座，剪叉梁组向上举升时伸缩管5会收缩，从而保证上端末端执行器水平。剪叉驱动步进电机16反向转动时，各零部件复位。

末端执行器由刀架10、细丝杠11、轴承12、套筒13、刀片14、剪切机架2、剪切驱动步进电机9、同步带轮a 17、同步带轮b 20、同步带18构成。刀架10的上侧设置有螺纹孔，下侧设置有与细丝杠11配合的丝杠螺母；细丝杠11两端部为一光轴，光轴处与轴承12配合；剪切机架2设置有轴承座可以与轴承12配合；刀片14设置有两通孔，通过螺钉固定在刀架10上；剪切机架2下侧设置有通孔，可以通过螺钉将剪切机架2与伸缩管5连接；套筒13位于剪切机架2与剪切驱动步进电机9连接处，作用为调整电机轴向位置；同步带轮a 17的数量为至少两个，中部设置有与细丝杠11配合的中心孔；同步带轮b 20中心设置有与剪切驱动步进电机9的轴配合的孔；同步带轮a 17与同步带轮b 20通过同步带18连接。当剪切驱动步进电机9转动时带动同步带轮b 20转动，经由同步带18，两同步带轮a 17也转动，与同步带轮a 17固接的细丝杠11同步转动；与细丝杠11配合的刀架10将沿细丝杠11轴向平动；固接在刀架10上方的刀片14同步运动；两刀片咬合时切断果柄。当剪切驱动步进电机9反向转动时，各零部件复位。

柔性传送筒19材料优选为帆布，内部依据高度设置有相应数量的网兜结构；网兜由弹性材料制成，撑开时的最小口径大于最大苹果直径。

剪叉升降装置举升末端执行器使得苹果位于末端执行器中心，末端执行器通过剪切机构剪断果柄，苹果掉落至柔性传送筒19，苹果沿柔性传送筒19经多级缓冲到达地面。

Claims (4)

1.一种竖直式苹果采摘机械手，它由剪叉升降装置、末端执行器和柔性传送筒组成，其特征在于：末端执行器通过螺钉固定在剪叉升降装置的伸缩管（5）上，柔性传送筒（19）固接在末端执行器一侧面，末端执行器内设置有检测传感装置和切断装置。

2.根据权利要求1所述的一种竖直式苹果采摘机械手，其特征在于：所述的剪叉升降装置由车轮（1）、剪叉机架（15）、销轴（3）、剪叉梁（4）、伸缩管（5）、车轮轴（6）、粗丝杠（7）、联轴器（8）和剪叉驱动步进电机（16）构成，车轮轴（6）中部设置有丝杠螺母，粗丝杠（7）通过丝杠螺母与车轮轴配合，伸缩管（5）由粗、中、细三根方管构成，粗方管上设置有螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种竖直式苹果采摘机械手，其特征在于：末端执行器由刀架（10）、细丝杠（11）、轴承（12）、套筒（13）、刀片（14）、剪切机架（2）、剪切驱动步进电机（9）、同步带轮a（17）、同步带轮b（20）、同步带（18）构成，刀架（10）上侧设置有固定刀片的螺纹孔，刀架（10）下侧设置有与细丝杠（11）配合的丝杠螺母，细丝杠（11）两端为阶梯轴，一端与轴承（12）配合，另一端与轴承（12）和同步带轮配合，细丝杠（11）的数量为两根。

4.根据权利要求1所述的一种竖直式苹果采摘机械手，其特征在于：所述的柔性传送筒（19）内部设置有直径小于苹果直径的缩口网兜，网兜数量随柔性传送筒（19）的长度增加而增加。