CN208675819U - 一种全方位可遥控苹果采摘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全方位可遥控苹果采摘机，包括底座、机械臂、末端执行器、苹果输送管及太阳能供电装置。所述底座可竖直上下升降，所述机械臂固定在底座上表面，可实现水平360°旋转、横向伸缩，所述末端执行器固定连接在机械臂末端，通过钢丝的拉伸实现末端执行器张合对苹果抓取，旋转末端执行器扭断苹果梗摘下苹果，所属太阳能供电装置包括蓄电池和固定在平板表面的太阳能电池板。整体的协调运动是靠控制程序驱动控制器，实现各步进电机和舵机在水平方位和俯仰方位各自独立运行，从而调节末端执行器水平和俯仰运动，实现正对苹果，顺利采摘。

Description

一种全方位可遥控苹果采摘机

1.技术领域

本实用新型属于采摘机领域，涉及机械臂代替人工采摘水果，尤其是一种全方位可遥控苹果采摘机。

2.背景技术

当前，全国多地在水果种植和收获上主要依靠人工，应用于水果作业的农业机械产品严重空缺。现投入苹果生产的采摘工具都是手持式，使用最广的是一种三爪软胶摘果器，可应用于高枝苹果采摘，但苹果是被直接拽下，在摘取过程中，枝条随苹果摆动范围大，一般都需要人身体移动，采摘费时、费力，难以提升效率。另一种刀刃摘果器，把苹果梗置于两刀刃之间，也是后拽将苹果摘下，由于附加了小布袋可盛放两到三个苹果不等，但仍需手动将苹果放到盛放箱，耽误时间。最后一种摘果剪，用夹子夹紧靠近苹果侧果梗，然后用剪刀剪断果梗，虽采摘方式最科学，但果梗与苹果连接不牢，苹果在拿下过程中有可能直接坠地，并且以上三类采摘工具都需要双手同时操控，不能输送苹果，也不能转向和自动伸缩，不灵活、采摘效率低下。

现研发出的采摘机在采摘过程中易与周围的果实、枝叶发生很大的干涉，不能在较复杂的环境中自如作业；带有识别系统的采摘机对苹果分辨能力差，识别率低，耗时长，程序内部对果实定位偏差大，采摘不准；采摘机智能化程度较低对苹果体积大小判断不准，再者机械爪柔性较差，因此机械手难以达到在采摘苹果时做到刚好抓紧能顺利摘下又不损坏果实的农业生产要求。

本实用新型的创新在于他能像人体手臂一样，多自由度灵活采摘，随意可调位置和角度，自动输送苹果到盛放箱，结构简单、移动方便、采摘灵活、失误率低、不对果实造成伤害。

3.发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中手动采摘、效率底下、采摘方式不合理等缺陷，提供一种减轻果农劳动强度、提高工作效率、减少采摘成本的全方位可遥控苹果采摘机。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种全方位可遥控苹果采摘机，包括底座、水平旋转机构、大臂伸缩旋转机构、俯仰摆动机构、末端执行器及太阳能供电装置。底座是一个剪式升降机，可在竖直方向水平升降，增加机械手的采摘范围。在底座上安装水平旋转机构，水平旋转机构顶端横向固定安装直线电机，直线电机后设计连接旋转机构，然后连接俯仰摆转机构，俯仰摆转机构连接末端执行器，末端执行器正下方有苹果输送管道。

而且，所述底座包括上端面、下端面、外支架、内支架、平板、直线电机、行走轮和手把，上下端面平行安装，内外支架对称交错用螺栓在中心活动铰链连接，两端分别与上下端面活动铰链连接，直线电机上端活动铰链连接在内支架横梁中间，下端活动铰链连接下端面，手把固定安装在下端面左端，平板固定在上端面架，行走轮固装连接在下端面四角。

而且，所述水平旋转机构包括套筒、中轴、圆螺母、齿轮驱动步进电机及齿轮传动机构，在底座的平板中心同轴固装连接一套筒，在套筒内同轴穿装中轴，所述中轴的底端穿出底座，在套筒下方中轴的下部同轴套装一大齿轮，大齿轮下端用圆螺母固定，该大齿轮水平啮合连接一小齿轮，所述小齿轮同轴连接齿轮驱动步进电机的输出轴，该齿轮驱动步进电机固装连接在平板上，在中轴的顶端横向固定安装直线电机一端。

而且，所述的大臂伸缩旋转机构包括直线电机、大臂架、齿轮驱动伺服舵机、齿轮传动机构及旋转轴，直线电机前端固装连接大臂架，齿轮驱动伺服舵机固定在大臂架直线电机侧，小齿轮同轴连接齿轮驱动伺服舵机的输出轴，该小齿轮竖直啮合连接大齿轮，大齿轮同轴套装在旋转轴一端。

而且，所述的俯仰摆动机构包括双轴舵机和舵机铰链支架，旋转轴另一端固装连接在双轴舵机机身上，双轴舵机铰链支架与双轴舵机的输出轴固装连接，双轴舵机铰链支架与抓力架固装连接。

而且，所述的末端执行器包括抓力支架、抓力舵机、绕轴、小臂管、爪组件和苹果输送管，抓力舵机固装连接在抓力支架上，抓力舵机输出轴与绕轴同轴连接，小臂管固装连接在抓力支架另一侧，爪组件同轴固定安装在小臂管，输送管横向固定连接在支架末端。

而且，所述的太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板固定在平板表面，蓄电池安放在下端面中间。

本实用新型的优点和积极效果是：

一种全方位可遥控苹果采摘机利用剪式升降机与模仿人体手臂设计的机械手相结合，充分发挥机械臂的灵活性，使末端执行器能够在水平面和铅垂面内全方位、多角度转动抓取苹果，从而保障末端执行器多自由度灵活采摘，随意可调位置和角度，自动输送苹果到盛放箱，结构简单、移动方便、采摘灵活、失误率低、不对果实造成伤害，性能强。

4.附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面对其附图做进一步说明。

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为大臂旋转机构俯视图；

图3为套筒与底座的连接剖面图；

图4为中轴的结构图；

图5为底座结构主视图；

图6为齿轮驱动步进电机与小齿轮连接图。

图中1-脚轮组件；2-外支架；3-下端面；4-直线电机；5-手把；6-内支架；7-锁紧螺母；8-大齿轮；9-上端面；10-平板；11-太阳能电池板；12-圆锥滚子轴承；13-套筒；14-中轴；15-深沟球轴承；16-支架；17-直线电机；18-大臂架；19-舵机；20-1模26齿轮；21-1模38齿轮；22-立式轴承；23-旋转轴；24-舵机；25-舵机；26-绕轴；27-抓力支架；28-爪组件；29-输送管；30-蓄电池；31-盛放箱；32-小齿轮；33-步进电机。

5.具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明实例中提出的全方位可遥控苹果采摘系统包括剪式升降机构、俯仰摆转机构、末端执行器、太阳能供电装置、支架、中轴、套筒、直线电机、齿轮的啮合传动、驱动水平传动的步进电机、轴承传动、苹果输送管道等。

图2所示为大臂旋转机构俯视图，旋转轴23过渡装配在立式轴承22，黏合齿轮20、21同水平面，以免卡齿，避免干涉，造成摩擦，降低传动效率或甚至不能转动。抓力支架27固装连接在铰链支架上，舵机25固定在抓力支架上，绕轴26同轴连接在舵机输出轴。

图3为套筒和平板装配示意图，套筒13与平板10必须同轴对齐，防止圆锥滚子轴承和中轴安装困难，太阳能电池板11固定在平板表面。

图4为中轴的结构示意图，因此轴和较多零件进行配合，所以它的设计显得尤为重要。轴的顶端水平固定安装直线电机17，中轴的下部和大齿轮8用用键固定，通过步进电机33的转动带动小齿轮32，小齿轮和大齿轮啮合，从而带动大齿轮8转动，进而中轴14进行转动，实现整体的水平转动，从而能够达到满足要求的位置。同时利用轴肩和套筒对圆锥滚子轴承12和深沟球轴承15进行固定，在轴的最下部位，为了防止轴受力不均而产生倾斜，下部安装圆螺母7进行防范，随轴一起转动。

图5为底座结构主视图，它是采摘机主体，需要平台面积大，稳定性高，承载性能强，上端面9和下端面3平行安装，内支架6和外支架2对称交错用螺栓在中心活动铰链连接，两端分别与上下端面活动铰链连接，直线电机4上端活动铰链连接在内支架横梁中间，下端活动铰链连接下端面，手把5固定安装在下端面左端，行走轮1固装连接在下端面四角，蓄电池30安放在下端面正中间。

图6为齿轮驱动步进电机与小齿轮连接图，步进电机33固定在平板10上，小齿轮32同轴安装在步进电机输出轴，在轴的最下部位，为了防止小齿轮脱落，下部安装挡片进行防范，利用螺栓将挡片固定在轴上，随轴一起转动。

整体的协调运动是靠控制程序驱动控制器，实现各步进电机和舵机在水平方位和俯仰方位各自独立运行，从而调节末端执行器水平和俯仰运动，实现正对苹果，顺利采摘。

一种全方位可遥控苹果采摘机可接家用交流电进行充电，在采摘机工作或停用时，可通过太阳能电池板对蓄电池进行充电，为采摘机工作提供动力。

Claims (7)

1.一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：包括底座、水平旋转机构、大臂伸缩旋转机构、俯仰摆动机构、末端执行器及太阳能供电装置，在底座上安装水平旋转机构，水平旋转机构顶端横向固定安装直线电机，直线电机后设计连接旋转机构，然后连接俯仰摆转机构，俯仰摆转机构连接末端执行器，末端执行器正下方有苹果输送管道。

2.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述底座包括上端面、下端面、外支架、内支架、平板、直线电机、行走轮和手把，上下端面平行安装，内外支架对称交错用螺栓在中心活动铰链连接，两端分别与上下端面活动铰链连接，直线电机上端活动铰链连接在内支架横梁中间，下端活动铰链连接下端面，手把固定安装在下端面左端，平板固定在上端面架，行走轮固装连接在下端面四角。

3.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述水平旋转机构包括套筒、中轴、圆螺母、齿轮驱动步进电机及齿轮传动机构，在底座的平板中心同轴固装连接一套筒，在套筒内同轴穿装中轴，所述中轴的底端穿出底座，在套筒下方中轴的下部同轴套装一大齿轮，大齿轮下端用圆螺母固定，该大齿轮水平啮合连接一小齿轮，所述小齿轮同轴连接齿轮驱动步进电机的输出轴，该齿轮驱动步进电机固装连接在平板上，在中轴的顶端横向固定安装直线电机一端。

4.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述的大臂伸缩旋转机构包括直线电机、大臂架、齿轮驱动伺服舵机、齿轮传动机构及旋转轴，直线电机前端固装连接大臂架，齿轮驱动伺服舵机固定在大臂架直线电机侧，小齿轮同轴连接齿轮驱动伺服舵机的输出轴，该小齿轮竖直啮合连接大齿轮，大齿轮同轴套装在旋转轴一端。

5.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述的俯仰摆动机构包括双轴舵机和舵机铰链支架，旋转轴另一端固装连接在双轴舵机机身上，双轴舵机铰链支架与双轴舵机的输出轴固装连接，双轴舵机铰链支架与抓力架固装连接。

6.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述的末端执行器包括抓力支架、抓力舵机、绕轴、小臂管、爪组件和苹果输送管，抓力舵机固装连接在抓力支架上，抓力舵机输出轴与绕轴同轴连接，小臂管固装连接在抓力支架另一侧，爪组件同轴固定安装在小臂管，输送管横向固定连接在支架末端。

7.根据权利要求1所述的一种全方位可遥控苹果采摘机，其特征在于：所述的太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板固定在平板表面，蓄电池安放在下端面中间。