CN211831954U - 一种人工辅助苹果采摘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于采摘设备技术领域，提供了一种人工辅助苹果采摘装置，包括底架，底架上设有第一驱动装置驱动的行走机构，底架上还固定安装有立柱，立柱内滑动插装有第二驱动装置驱动的升降杆，升降杆的顶端转动安装有第三驱动装置驱动的摆向带轮，摆向带轮上固定安装有横梁，横梁内滑动安装有第四驱动装置驱动的伸缩臂，伸缩臂的末端与横梁间设有旋转驱动电机驱动的传动轴，旋转驱动电机滑动安装，传动轴的末端固定安装有采摘爪，伸缩臂的末端还设有识别定位装置。本实用新型实现了人工劳动力的有效替代，避免了采摘过程中可能存在的不安全因素，使得果树高处位置的苹果采摘更加容易，且不会对采摘苹果造成损伤，保障了苹果的采摘质量。

Description

一种人工辅助苹果采摘装置

技术领域

本实用新型涉及采摘设备技术领域，尤其涉及一种人工辅助苹果采摘装置。

背景技术

随着水果种植业的迅速发展，农业生产机械化程度的不断提高，提升了果园机械化的市场需求，利用机械装置代替人工进行水果采摘已成为必然的发展趋势。果实的采摘是一个季节性较强和劳动密集型的工作,目前，对于苹果、梨等水果的采摘，一般采用人工摘取的方式，采摘工作繁琐、单调，劳动强度大，采摘成本高，且由于苹果、梨等水果的果树较高，因此采摘人员常需爬树或借助梯子才能完成水果的采摘，采摘费时费力，整个采摘过程具有一定的危险性。

目前虽然也有用于苹果辅助采摘的采摘设备，一定程度上使得苹果采摘工作更加容易，但目前的采摘设备，在采摘过程中，易对苹果造成损伤，极易将苹果的果梗拔出，仅将苹果拽下，使得果梗与苹果连接处果肉外露，易导致苹果腐烂，存储时间大大降低。

因此，开发一种人工辅助苹果采摘装置，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本实用新型得以完成的动力所在和基础。

实用新型内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本实用新型。

具体而言，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种人工辅助苹果采摘装置，以解决目前人工采摘劳动强度大，采摘效率低且存在一定危险性，而目前的辅助采摘设备在采摘过程中易对水果造成损伤，无法确保水果采摘质量的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种人工辅助苹果采摘装置，包括底架，所述底架上设有第一驱动装置驱动的行走机构，所述底架上还固定安装有立柱，所述立柱内滑动插装有第二驱动装置驱动的升降杆，所述升降杆的顶端转动安装有第三驱动装置驱动的摆向带轮，所述摆向带轮上固定安装有横梁，所述横梁内滑动安装有第四驱动装置驱动的伸缩臂，所述伸缩臂的末端与所述横梁间设有旋转驱动电机驱动的传动轴，所述旋转驱动电机沿所述横梁的长度方向滑动安装，所述传动轴的末端固定安装有采摘爪，所述伸缩臂的末端还设有识别定位装置。

作为一种改进的技术方案，所述行走机构包括驱动轮和万向轮，所述第一驱动装置包括行走驱动电机，所述行走驱动电机设有两个，两所述行走驱动电机固定安装于所述底架的一端两侧，所述驱动轮分别安装于所述行走驱动电机的输出轴上，所述万向轮分别安装于所述底架的另一端两侧。

作为一种改进的技术方案，所述第二驱动装置包括升降驱动电机、第一丝杆和第一丝杆螺母，所述升降驱动电机固定安装于所述底架上，所述第一丝杆的一端与所述升降驱动电机的输出轴传动连接，所述第一丝杆螺母安装于所述升降杆底部，且与所述第一丝杆螺纹配合安装。

作为一种改进的技术方案，所述第三驱动装置包括摆向驱动电机、主动带轮和传动带，所述升降杆的顶端固定安装有电机安装板，所述摆向驱动电机固定安装于所述电机安装板上，所述主动带轮安装于所述摆向驱动电机的输出轴上，所述传动带架绕于所述摆向带轮与所述主动带轮之间，且所述摆向带轮与所述主动带轮传动连接。

作为一种改进的技术方案，所述第四驱动装置包括伸缩驱动电机、第二丝杆和第二丝杆螺母，所述伸缩驱动电机固定安装于所述横梁的一端，所述第二丝杆的一端与所述伸缩驱动电机的输出轴传动连接，所述第二丝杆螺母与所述伸缩臂固定连接，且与所述第二丝杆螺纹配合安装。

作为一种改进的技术方案，所述横梁上沿长度方向还固定安装有滑轨，所述滑轨上滑动安装有电机安装座，所述旋转驱动电机固定安装于所述电机安装座上。

作为一种改进的技术方案，所述伸缩臂的末端固定安装有立板，所述传动轴与所述立板转动安装，所述横梁靠近所述采摘爪的一端固定安装有限位板，所述传动轴贯穿所述限位板，且与所述限位板限位滑动安装。

作为一种改进的技术方案，所述采摘爪包括爪板、采摘驱动电机、主动齿轮、从动齿轮和爪手架，所述爪板固定安装于所述传动轴的末端，所述采摘驱动电机固定安装于所述爪板上，所述主动齿轮安装于所述采摘驱动电机的输出轴上，所述从动齿轮转动安装于所述爪板上，且与所述主动齿轮啮合设置，所述爪手架对应设有两个，且两所述爪手架分别与所述主动齿轮、所述从动齿轮固定相连。

作为一种改进的技术方案，所述底架的一侧还固定安装有收集输送管，所述底架上还放置有与所述收集输送管底部出口对应设置的有收集筐。

作为一种改进的技术方案，所述收集输送管的顶部为喇叭口状结构。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

设有的该人工辅助苹果采摘装置，行走驱动电机工作实现该装置的位移，使要采摘的苹果进入该装置工作范围，升降驱动电机工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的高度调节，摆向驱动电机工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的角度调节，伸缩驱动电机工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的水平距离调节，从而通过升降驱动电机、摆向驱动电机和伸缩驱动电机的共同协调工作，将采摘爪移动至待摘取苹果位置，然后采摘驱动电机工作，使得采摘爪抓住苹果，接下来旋转驱动电机工作，带动采摘爪旋转，通过旋转方式将待摘取苹果从果树上摘下，最后，升降驱动电机、摆向驱动电机和伸缩驱动电机协调工作，将摘取的苹果移送至收集输送管上方，靠近收集输送管的喇叭口状导向口后，采摘驱动电机工作，将采摘爪松开，摘取下的苹果通过收集输送管落到收集筐中，从而实现苹果的采摘、收集。相较传统的人工采摘方式，不但实现了人工劳动力的有效替代，避免了采摘过程中可能存在的不安全因素，且使得果树高处位置的苹果采摘更加容易，一定程度上提高了高处苹果的采摘效率，此外，该装置采用“抓”、“转”、“拉”的采摘动作进行苹果采摘的采摘方式，相较目前的采摘设备，不但结构简单，使用方便灵活，且不会对采摘苹果造成损伤，保障了苹果的采摘质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一立体结构示意图；

图3为本实用新型第二驱动装置的结构示意图；

图4为本实用新型第四驱动装置的结构示意图；

图5为本实用新型第三驱动装置的结构示意图；

图6为本实用新型采摘爪的结构示意图；

附图标记：1-底架；2-行走驱动电机；3-驱动轮；4-万向轮；5-立柱；6-升降驱动电机；7-第一丝杆；8-第一丝杆螺母；9-升降杆；10-电机安装板；11-摆向驱动电机；12-主动带轮；13-传动带；14-摆向带轮；15-横梁；16-伸缩驱动电机；17-第二丝杆；18-第二丝杆螺母；19-伸缩臂；20-滑轨；21-电机安装座；22-旋转驱动电机；23-传动轴；24-立板；25-限位板；26-爪板；27-采摘驱动电机；28-主动齿轮；29-从动齿轮；30-爪手架；31-识别定位装置；32-收集输送管；33-收集筐；34-配电箱。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本实用新型，并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本实用新型的保护范围局限于此。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种人工辅助苹果采摘装置，包括底架1，底架1上设有第一驱动装置驱动的行走机构，底架1上还固定安装有立柱5，立柱5内滑动插装有第二驱动装置驱动的升降杆9，升降杆9的顶端通过轴承转动安装有第三驱动装置驱动的摆向带轮14，摆向带轮14上固定安装有横梁15，横梁15内滑动安装有第四驱动装置驱动的伸缩臂19，伸缩臂19的末端与横梁15间设有旋转驱动电机22驱动的传动轴23，旋转驱动电机22沿横梁15的长度方向滑动安装，传动轴23的末端固定安装有采摘爪，伸缩臂19的末端还设有识别定位装置31。

行走机构包括驱动轮3和万向轮4，驱动轮3和万向轮4均设有两个，第一驱动装置包括行走驱动电机2，行走驱动电机2设有两个，两个行走驱动电机2分别固定安装于底架1的一端两侧，驱动轮3分别安装于行走驱动电机2的输出轴上，万向轮4分别安装于底架1的另一端两侧。行走驱动电机2工作，带动驱动轮3转动，通过驱动轮3和万向轮4实现该装置的位移，两个行走驱动电机2等速转动时，可实现该装置的前进或后退，两个行走驱动电机2差速转动时，可实现该装置的转向。

如图1、图2和图3共同所示，第二驱动装置包括升降驱动电机6、第一丝杆7和第一丝杆螺母8，升降驱动电机6固定安装于底架1上，第一丝杆7的一端与升降驱动电机6的输出轴传动连接，第一丝杆螺母8安装于升降杆9底部，且与第一丝杆7螺纹配合安装；本实施例中，第一丝杆7通过轴承实现转动安装，且通过联轴器实现与升降驱动电机6的输出轴的传动连接，第一丝杆螺母8采用能够适配滑动安装于立柱5内的方形螺母。升降驱动电机6工作，带动第一丝杆7转动，由于第一丝杆螺母8与第一丝杆7螺纹配合安装，因此，第一丝杆7转动，能够带动第一丝杆螺母8位移，从而实现升降杆9的升降，进行采摘爪的高度调节。

如图1、图2和图5共同所示，第三驱动装置包括摆向驱动电机11、主动带轮12和传动带13，升降杆9的顶端固定安装有电机安装板10，摆向驱动电机11固定安装于电机安装板10上，主动带轮12安装于摆向驱动电机11的输出轴上，传动带13架绕于摆向带轮14与主动带轮12之间，且摆向带轮14与主动带轮12传动连接；摆向驱动电机11工作，带动主动带轮12转动，从而通过传动带13带动摆向带轮14转动，实现对采摘爪摆动角度的调节。

如图1、图2和图4共同所示，第四驱动装置包括伸缩驱动电机16、第二丝杆17和第二丝杆螺母18，伸缩驱动电机16固定安装于横梁15的一端，第二丝杆17的一端与伸缩驱动电机16的输出轴传动连接，第二丝杆螺母18与伸缩臂19固定连接，且与第二丝杆17螺纹配合安装；本实施例中，第二丝杆17同样通过轴承实现转动安装，且通过联轴器实现与伸缩驱动电机16输出轴的传动连接，第二丝杆螺母18采用能够适配滑动安装于横梁15内的方形螺母；伸缩驱动电机16工作，带动第二丝杆17转动，由于第二丝杆螺母18与第二丝杆17螺纹配合安装，因此，第二丝杆17转动，能够带动第二丝杆螺母18位移，从而实现伸缩臂19的伸缩，实现采摘爪的水平距离调节。

如图5所示，为实现旋转驱动电机22的滑动安装，横梁15上沿长度方向还固定安装有滑轨20，滑轨20上滑动安装有电机安装座21，旋转驱动电机22固定安装于电机安装座21上，当伸缩臂19伸缩时，通过传动轴23，旋转驱动电机22也相应实现滑动。

如图1和图2所示，本实施例中，伸缩臂19的末端固定安装有立板24，传动轴23通过推力轴承与立板24转动安装，横梁15靠近采摘爪的一端固定安装有限位板25，传动轴23贯穿限位板25，且与限位板25限位滑动安装，限位板25起到对传动轴23的滑动限位作用，确保传动轴23传动平稳可靠。

如图6所示，采摘爪包括爪板26、采摘驱动电机27、主动齿轮28、从动齿轮29和爪手架30，爪板26固定安装于传动轴23的末端，采摘驱动电机27固定安装于爪板26上，主动齿轮28安装于采摘驱动电机27的输出轴上，从动齿轮29转动安装于爪板26上，且与主动齿轮28啮合设置，爪手架30对应设有两个，且两个爪手架30分别与主动齿轮28、从动齿轮29固定相连；本实施例中，爪手架30为与齿轮一体成型结构，结构强度大，采摘驱动电机27工作，动过带动相啮合的齿轮组，从而实现爪手架30的开合控制，完成对苹果的抓取与松开动作。

本实施例中，为减少采摘过程中采摘爪可能对苹果的损伤，爪手架30采用橡胶条材质制成，使得在采摘过程中对苹果的损伤大大降低，确保了苹果的采摘质量。

如图1和图2所示，底架1的一侧还固定安装有收集输送管32，底架1上还放置有与收集输送管32底部出口对应设置的有收集筐33；收集输送管32用以实现对采摘后苹果的输送，最终收集到收集筐33内，方便实用。

本实施例中，收集输送管32的顶部为喇叭口状结构，顶部为喇叭口状结构的收集输送管32，能够起到导向作用，更加便于采摘后苹果的输送。

本实施例中，识别定位装置31可采用基于OPENCV开源技术平台的摄像头，识别苹果的中心坐标，并进行实时定位，采用OPENCV计算机视觉技术，识别准确，抓取成功率高，当然，也可以采用目前现有的其他视觉识别技术，控制系统可选用目前较成熟的单片机或PLC控制系统，控制各驱动电机协调工作，完成整个采摘工作；由于采用识别定位装置31进行目标识别、定位以及通过控制系统控制各驱动电机协调工作为本领域技术人员所共识的常规技术手段，故在此不作赘述。

本实施例中，底架1上安装有为各驱动电机以及识别定位装置31、控制系统等提供电源的配电箱34，配电箱34内安装有蓄电池。

基于上述结构的该人工辅助苹果采摘装置，升降驱动电机6工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的高度调节，摆向驱动电机11工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的角度调节，伸缩驱动电机16工作能够实现采摘爪与待摘取苹果间的水平距离调节。使用时，行走驱动电机2工作实现该装置的位移，使要采摘的苹果进入该装置工作范围，通过控制升降驱动电机6、摆向驱动电机11和伸缩驱动电机16的共同协调工作，将采摘爪移动至待摘取苹果位置，然后采摘驱动电机27工作，使得采摘爪抓住苹果，接下来旋转驱动电机22工作，带动采摘爪旋转，旋转几圈后，伸缩驱动电机16驱动采摘爪轻拉一下，便可将苹果从果树树枝上轻松摘下，最后，升降驱动电机6、摆向驱动电机11和伸缩驱动电机16协调工作，将摘取的苹果移送至收集输送管32上方，靠近收集输送管32的喇叭口状导向口后，采摘驱动电机27工作，将采摘爪松开，摘取下的苹果通过收集输送管32落到收集筐33中，从而实现苹果的采摘、收集。

该人工辅助苹果采摘装置，结构简单，使用方便灵活，相较传统的人工采摘方式，不但实现了人工劳动力的有效替代，避免了采摘过程中可能存在的不安全因素，且使得果树高处位置的苹果采摘更加容易，一定程度上提高了高处苹果的采摘效率，此外，该装置采用“抓”、“转”、“拉”的采摘动作进行苹果采摘的采摘方式，相较目前的采摘设备，不会对采摘苹果造成损伤，保障了苹果的采摘质量。

当然，该人工辅助苹果采摘装置不单单可用于实现苹果的辅助采摘，经过试验，同样可用于实现对梨、桃子等水果的采摘，且采摘效果好。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：包括底架，所述底架上设有第一驱动装置驱动的行走机构，所述底架上还固定安装有立柱，所述立柱内滑动插装有第二驱动装置驱动的升降杆，所述升降杆的顶端转动安装有第三驱动装置驱动的摆向带轮，所述摆向带轮上固定安装有横梁，所述横梁内滑动安装有第四驱动装置驱动的伸缩臂，所述伸缩臂的末端与所述横梁间设有旋转驱动电机驱动的传动轴，所述旋转驱动电机沿所述横梁的长度方向滑动安装，所述传动轴的末端固定安装有采摘爪，所述伸缩臂的末端还设有识别定位装置。

2.如权利要求1所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述行走机构包括驱动轮和万向轮，所述第一驱动装置包括行走驱动电机，所述行走驱动电机设有两个，两所述行走驱动电机固定安装于所述底架的一端两侧，所述驱动轮分别安装于所述行走驱动电机的输出轴上，所述万向轮分别安装于所述底架的另一端两侧。

3.如权利要求2所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述第二驱动装置包括升降驱动电机、第一丝杆和第一丝杆螺母，所述升降驱动电机固定安装于所述底架上，所述第一丝杆的一端与所述升降驱动电机的输出轴传动连接，所述第一丝杆螺母安装于所述升降杆底部，且与所述第一丝杆螺纹配合安装。

4.如权利要求3所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述第三驱动装置包括摆向驱动电机、主动带轮和传动带，所述升降杆的顶端固定安装有电机安装板，所述摆向驱动电机固定安装于所述电机安装板上，所述主动带轮安装于所述摆向驱动电机的输出轴上，所述传动带架绕于所述摆向带轮与所述主动带轮之间，且所述摆向带轮与所述主动带轮传动连接。

5.如权利要求4所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述第四驱动装置包括伸缩驱动电机、第二丝杆和第二丝杆螺母，所述伸缩驱动电机固定安装于所述横梁的一端，所述第二丝杆的一端与所述伸缩驱动电机的输出轴传动连接，所述第二丝杆螺母与所述伸缩臂固定连接，且与所述第二丝杆螺纹配合安装。

6.如权利要求5所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述横梁上沿长度方向还固定安装有滑轨，所述滑轨上滑动安装有电机安装座，所述旋转驱动电机固定安装于所述电机安装座上。

7.如权利要求6所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述伸缩臂的末端固定安装有立板，所述传动轴与所述立板转动安装，所述横梁靠近所述采摘爪的一端固定安装有限位板，所述传动轴贯穿所述限位板，且与所述限位板限位滑动安装。

8.如权利要求6所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述采摘爪包括爪板、采摘驱动电机、主动齿轮、从动齿轮和爪手架，所述爪板固定安装于所述传动轴的末端，所述采摘驱动电机固定安装于所述爪板上，所述主动齿轮安装于所述采摘驱动电机的输出轴上，所述从动齿轮转动安装于所述爪板上，且与所述主动齿轮啮合设置，所述爪手架对应设有两个，且两所述爪手架分别与所述主动齿轮、所述从动齿轮固定相连。

9.如权利要求1-8任一项所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述底架的一侧还固定安装有收集输送管，所述底架上还放置有与所述收集输送管底部出口对应设置的收集筐。

10.如权利要求9所述的人工辅助苹果采摘装置，其特征在于：所述收集输送管的顶部为喇叭口状结构。

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