CN208739625U - 一种智能果蔬自动采收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能果蔬自动采收装置，包括支撑机架、采摘杆、采摘装置、驱动传动装置、接果装置、智能控制装置和信息采集装置；所述采摘装置包括捕捉头、剪切机构、排障夹持机构和安装框架；所述捕捉头为圆环，所述捕捉头垂直固定在安装框架上，所述安装框架固定于采摘杆的顶端；所述接果装置包括输果管和集果箱，输果管的一端连接在捕捉头上，输果管的另一端设置于集果箱内，形成一个捕捉运输通道；所述捕捉头的一侧紧贴捕捉头设置有排障夹持机构，所述排障夹持机构固定在安装框架上；所述驱动传动装置驱动采摘装置运动。本实用新型解决了现有技术中存在的果蔬持拿不稳、采摘效率低、容易损伤果蔬、输果管堵塞的问题。

Description

一种智能果蔬自动采收装置

技术领域

本发明涉及农业设备，具体涉及一种智能果蔬自动采收装置。

背景技术

果蔬采摘是农业生产的重要环节。目前，果蔬采摘仍以手工采摘为主，其劳动强度大、采摘效率低和易于损伤果蔬。对于生长于高处的果蔬还需人工上树采摘，存在安全隐患。针对此弊端，许多研究人员对采摘器具进行了研究，有些已推向市场。但已有的采摘器具，其结构虽然简单，但大多工作效率和自动化程度低，且多为手动形式，不仅工作量大，不利于长时间作业，而且采摘器缺少排障功能，难于采摘枝叶茂密的果蔬。

现有的自动化采摘机器常使用的抓取装置绝大部分为模拟手掌，但实际上由于果蔬的表面可能是不平整的，而且形状有所差异，抓取装置实际上不如人的手掌灵活贴合，会出现果蔬持拿不稳、采摘效率低等问题，而且在采摘过程及采摘后转移过程中很容易损伤果蔬；另外，果蔬的转移一般有抓取装置转移和输果管转移两种方式，使用抓取装置转移一方面浪费时间，另一方面会由于抓取不稳导致损坏果体；而使用输果管转移也可能存在一定问题，如输果管直径大则易损坏果体，而输果管直径较小则容易出现输果管堵塞的问题。

实用新型内容

本实用新型公开了一种智能果蔬自动采收装置，用以解决现有技术中存在的果蔬持拿不稳、采摘效率低、容易损伤果蔬、输果管堵塞的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能果蔬自动采收装置，包括支撑机架、采摘杆、采摘装置、驱动传动装置、接果装置、智能控制装置和信息采集装置；所述采摘杆的顶端设置有采摘装置，采摘杆的底端固定在支撑机架上；所述接果装置包括输果管和集果箱；所述支撑机架上设置有电子称，所述集果箱设置于电子称上；所述输果管的直径大于果蔬的直径，输果管上间隔设置有多个收紧环；所述采摘装置包括捕捉头、剪切机构、排障夹持机构和安装框架；所述捕捉头为圆环，所述捕捉头垂直固定在安装框架上，所述安装框架固定于采摘杆的顶端；所述输果管的一端连接在捕捉头上，输果管的另一端设置于集果箱内，形成一个捕捉运输通道；所述捕捉头的一侧紧贴捕捉头设置有排障夹持机构，所述排障夹持机构固定在安装框架上；所述安装框架为空心结构，所述安装框架内部设置有升降装置和剪切机构，所述剪切机构设置在升降装置的升降杆上，使得剪切机构可以升高至捕捉头的高度；所述驱动传动装置驱动采摘装置运动；所述信息采集装置包括图像传感器和距离传感器，所述图像传感器和距离传感器均设置在排障夹持装置的外侧，所述图像传感器外侧设置有镜头；所述智能控制装置根据信息采集装置收集的信息控制驱动传动装置的运动。

进一步地，所述剪切机构包括固定在升降杆上的定刀片、与驱动传动装置连接的动刀片以及设置在动刀片和升降杆之间的弹性复位件。

进一步地，所述排障夹持机构包括铰接于安装框架上的两片半圆形排障板，所述半圆形的排障板的圆弧部位为排障部，直线部位为夹持部，所述夹持部的中间设置有向内凹陷的凹陷部；所述排障板与安装框架之间设置有弹性复位件，所述排障板与驱动传动装置连接。

进一步地，所述驱动传动装置包括电源、两个升降电机和四个旋转电机；所述电源与二个升降电机和四个旋转电机电性连接；所述四个旋转电机分别与两片排障板、定刀片、采摘杆底端连接；所述两个升降电机中一个设置在剪切机构下端，另一个设置在采摘杆下端的旋转电机的下端；电源、与采摘杆底端连接的升降电机和旋转电机均设置在支撑机架上，与两片排障板、定刀片连接的三个旋转电机以及一个设置在剪切机构下端的升降电机均设置于安装框架内部。

进一步地，所述智能控制装置设置于支撑机架上，所述智能控制装置包括单片机和信号接收/发射器；所述信息采集装置的输出端与单片机电信连接；所述信号接收/发射器的信号输入端与手机APP的信号输出端通信连接；所述信号接收/发射器的输出端与单片机的信号输入端电性连接，所述单片机的信号输出端分别与电源、两个升降电机和四个旋转电机电性连接。

进一步地，所述弹性复位件为弹簧。

进一步地，所述支撑机架底部设置有万向轮。

进一步地，所述支撑机架的侧面设置有手推部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的智能果蔬自动采收装置中接果装置包括输果管和集果箱，且集果箱下设置有电子称，电子称可以自动显示已采摘的蔬果的重量，自动过称，不需要转移后再过称，十分便捷；输果管直接连接在采摘装置上，果蔬被采摘后直接从输果管运输到集果箱，不会出现蔬果掉落的情况，而且输果管的直径大于果蔬的直径，输果管上间隔设置有多个收紧环，既不会堵塞蔬果管，影响输果工作，而且由于收紧环的存在，会适当减慢果蔬的掉落速度，使果蔬不会损伤。

(2)本实用新型的智能果蔬自动采收装置中的捕捉头的外部设置有排障夹持机构，排障夹持机构为两片半圆形的排障板，排障板张开排除挡在果蔬前面的树枝和叶子，排障板复位后，排障板上凹陷的夹持部可以夹持住果蔬的茎干，起到一个固定的作用，然后设置在安装框架内部的剪切机构在升降电机的作用下升高到捕捉头的高度，剪切机制闭合，剪切果蔬的茎干，该采摘过程不容易损伤果蔬，也避免了采摘后果蔬掉落的情况。

(3)本实用新型的智能果蔬自动采收装置中使用了图像传感器和距离传感器，可以根据颜色判断果蔬是否成熟，并精确判断果蔬的位置；该装置中还使用了智能控制装置，可以APP调控采摘模式，更加智能化，提高了工作效率。

(4)本实用新型的智能果蔬自动采收装置中采摘杆下设置有升降电机和旋转电机，使得采摘杆在采摘过程中能实现高度调节、采摘杆绕转轴转动，使得采摘机获得不同的采摘位姿。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为采摘装置的正视结构示意图；

图3为采摘装置的侧视结构示意图。

附图标记说明：1为支撑机架、2为采摘杆、3为捕捉头、4为剪切机构、5 为排障夹持机构、501为排障板、6为安装框架、7为输果管、8为集果箱、9为收紧环、10为电子称、11为镜头、12为距离传感器、13为智能控制装置、14 为旋转电机、15为升降电机、16为电源、17为万向轮、18为手推部。

具体实施方式

下面以具体实施例对本实用新型作进一步地阐述，但本实用新型不局限于这些实施例。

如图1～3，一种智能果蔬自动采收装置，包括支撑机架1、采摘杆2、采摘装置、驱动传动装置、接果装置、智能控制装置13和信息采集装置。

采摘杆2的顶端设置有采摘装置，采摘装置包括捕捉头3、剪切机构4、排障夹持机构5和安装框架6；捕捉头3为圆环，捕捉头3垂直固定在安装框架6 上，安装框架6固定于采摘杆2的顶端；捕捉头3的一侧紧贴捕捉头设置有排障夹持机构5，排障夹持机构5固定在安装框架6上；排障夹持机构5包括铰接于安装框架上的两片半圆形排障板501，两台旋转电机(未画出)分别连接两片排障板501，使得排障板501可以实现张开和闭合运动，两台旋转电机设置在安装框架内部；半圆形的排障板501的圆弧部位为排障部，直线部位为夹持部，夹持部的中间设置有向内凹陷的凹陷部，两片排障板张开时，可以排除挡在果蔬前面的树枝和叶子，排障板闭合后，排障板上凹陷的夹持部可以夹持住果蔬的茎干，起到一个固定的作用；排障板501与安装框架6之间还设置有弹性复位件(未画出)，使得两片排障板在没有旋转电机的作用时，可以实现自动闭合，优选地，弹性复位件为弹簧；两张排障板501闭合后的形状与捕捉头3的形状完全相同。

剪切结构4设置于空心的安装框架6内部，剪切结构4固定在升降电机的升降杆上，剪切结构4包括固定在升降电机升降杆上的定刀片、与旋转电机连接的动刀片以及设置在动刀片和升降杆之间的弹性复位件，旋转电机带动动刀片的旋转，动刀片和定刀片闭合时实现剪切作用，优选地，弹性复位件为弹簧；升降电机运转时，可以使剪切结构4上下运动，剪切结构4可以运动到捕捉头的高度，便于剪切，而捕捉果蔬时，剪切机构4是隐蔽在安装框架内部，不会影响装置对果蔬的捕捉，该旋转电机和升降电机均设置于安装框架6内部。

接果装置包括输果管7和集果箱8；输果管7的一端连接在捕捉头3上，输果管7的另一端设置于集果箱8内，捕捉头3为入口果蔬入口，输果管7到集果箱8形成一个步骤运输通道，果蔬被采摘后直接从输果管7运输到集果箱8，不会出现蔬果掉落的情况；输果管7的直径大于果蔬的直径，输果管7上间隔设置有多个收紧环9，既不会堵塞蔬果管，影响输果工作，而且由于收紧环9的存在，会适当减慢果蔬的掉落速度，使果蔬不会损伤。

支撑机架1上设置有电子称10，集果箱8设置于电子称10上，电子称10 可以自动显示已采摘的蔬果的重量，自动过称，不需要转移后再过称，十分便捷。

信息采集装置包括图像传感器和距离传感器12，图像传感器和距离传感器12均设置在排障夹持装置5的外侧，图像传感器的外侧设置有镜头11，用于聚焦、变焦，具有矫正成像的作用；图像传感器、镜头11和距离传感器12可以采集果蔬的图像和距离信息，反馈给智能控制装置。智能控制装置13设置于支撑机架1上，智能控制装置13包括单片机和信号接收/发射器；信息采集装置的输出端与单片机电信连接；信号接收/发射器的信号输入端与手机APP的信号输出端通信连接；信号接收/发射器的输出端与单片机的信号输入端电性连接，单片机的信号输出端分别与电源16、两个升降电机和四个旋转电机电性连接。工作时，图像传感器和距离传感器将采集果蔬的图像和距离信息传输给单片机，单片机判断出蔬果是否成熟，确定能采摘的蔬果的位置，并控制升降电机和旋转电机的运动，实现剪切。手机APP可以通过信号接收/发射器设置该智能果蔬自动采收装置的开启和采摘模式。

采摘杆2的底端通过传动装置连接在旋转电机14上，使得采摘杆2与旋转电机14的旋转杆形成夹角，优选地，夹角为30°～60°。旋转电机14设置在升降电机15上，使得旋转电机14和采摘杆2可以在升降电机15的作用下实现升降运动。采摘杆2在采摘过程中能调节高度、调节角度，使得采摘机获得不同的采摘位姿。

电源16设置在支撑机架1上，支撑机架1的底部设置有万向轮17，支撑机架1的侧面设置有手推部18。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种智能果蔬自动采收装置，包括支撑机架、采摘杆、采摘装置、驱动传动装置、接果装置、智能控制装置和信息采集装置；所述采摘杆的顶端设置有采摘装置，采摘杆的底端固定在支撑机架上；所述接果装置包括输果管和集果箱；其特征在于，所述支撑机架上设置有电子称，所述集果箱设置于电子称上；所述输果管的直径大于果蔬的直径，输果管上间隔设置有多个收紧环；所述采摘装置包括捕捉头、剪切机构、排障夹持机构和安装框架；所述捕捉头为圆环，所述捕捉头垂直固定在安装框架上，所述安装框架固定于采摘杆的顶端；所述输果管的一端连接在捕捉头上，输果管的另一端设置于集果箱内，形成一个捕捉运输通道；所述捕捉头的一侧紧贴捕捉头设置有排障夹持机构，所述排障夹持机构固定在安装框架上；所述安装框架为空心结构，所述安装框架内部设置有升降装置和剪切机构，所述剪切机构设置在升降装置的升降杆上，使得剪切机构可以升高至捕捉头的高度；所述驱动传动装置驱动采摘装置运动；所述信息采集装置包括图像传感器和距离传感器，所述图像传感器和距离传感器均设置在排障夹持装置的外侧，所述图像传感器外侧设置有镜头；所述智能控制装置根据信息采集装置收集的信息控制驱动传动装置的运动。

2.根据权利要求1所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述剪切机构包括固定在升降杆上的定刀片、与驱动传动装置连接的动刀片以及设置在动刀片和升降杆之间的弹性复位件。

3.根据权利要求2所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述排障夹持机构包括铰接于安装框架上的两片半圆形排障板，所述半圆形的排障板的圆弧部位为排障部，直线部位为夹持部，所述夹持部的中间设置有向内凹陷的凹陷部；所述排障板与安装框架之间设置有弹性复位件，所述排障板与驱动传动装置连接。

4.根据权利要求3所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述驱动传动装置包括电源、两个升降电机和四个旋转电机；所述电源与二个升降电机和四个旋转电机电性连接；所述四个旋转电机分别与两片排障板、定刀片、采摘杆底端连接；所述两个升降电机中一个设置在剪切机构下端，另一个设置在采摘杆下端的旋转电机的下端；电源、与采摘杆底端连接的升降电机和旋转电机均设置在支撑机架上，与两片排障板、定刀片连接的三个旋转电机以及一个设置在剪切机构下端的升降电机均设置于安装框架内部。

5.根据权利要求4所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述智能控制装置设置于支撑机架上，所述智能控制装置包括单片机和信号接收/发射器；所述信息采集装置的输出端与单片机电信连接；所述信号接收/发射器的信号输入端与手机APP的信号输出端通信连接；所述信号接收/发射器的输出端与单片机的信号输入端电性连接，所述单片机的信号输出端分别与电源、两个升降电机和四个旋转电机电性连接。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述弹性复位件为弹簧。

7.根据权利要求6所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述支撑机架底部设置有万向轮。

8.根据权利要求7所述的智能果蔬自动采收装置，其特征在于，所述支撑机架的侧面设置有手推部。