CN216995007U - 一种果园采摘平台换箱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种果园采摘平台换箱系统，其中换箱系统包括底架、设置在底架上的滚轮传动装置、动力装置、叠箱落箱装置、升降装置、控制系统及果箱承载装置，动力装置给滚轮传动装置和叠箱落箱装置提供动力；控制系统控制升降装置作业，控制滚轮传动装置和叠箱落箱装置作业参数调节；果箱承载装置完成装满果箱的承载与落箱。所述可以在实现标准果园中果实采摘后换箱和落箱的一体化作业，换箱系统可以实现自动换箱，快速完成果箱的换箱与落箱，能够满足采摘输送过程中降低损果率的要求，同时节约了人力，提高了采摘效率。

Description

一种果园采摘平台换箱系统

技术领域

本实用新型涉及果园智能管理机械技术领域，尤其涉及到一种果园采摘平台换箱系统的结构设计。

背景技术

中国是果业大国，我国多种水果的种植面积和产量均居世界第一位，但仍存在许多制约我国果业发展的根本问题，生产力落后，附加值低等，其中缺乏产业链整合一直是我国水果行业最大的痛点。究其原因，落后的产业观念，落后的组织模式，落后的种植技术，是制约我国果业发展的根本。

目前，国内果园采摘主要还是以人工采摘为主，但多数水果采摘季节性强，劳动量大，人工采摘效率低，如果采摘不够及时还会提高存储成本。另外，安全性上人工采摘工人人身安全也难以保障，使得果园产业的生产成本不断提高，大大降低了果农种植果树的积极性，影响我国果业生产力的提高和持久发展。

为了避免人工采摘存在的问题，机械臂采摘式果园采摘机械越来越多的被应用，机械臂采摘式高效，适应性强。但是，采摘作业后换箱速度同样会影响采摘效率，目前还没有专门针对机械臂采摘作业的换箱系统，导致换箱系统逐渐成为制约采摘效率进一步提升的主要因素。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种果园采摘平台换箱系统，实现了果实采摘后装箱、换箱、落箱的一体化，有利于采摘效率的提升。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种果园采摘平台换箱系统，包括果箱放置台、位于果箱放置台后方的换箱机构，以及沿横向输送果箱的滚轮传送机构，滚轮传送机构包括若干沿前后方向依次排布的传送滚轮，其中两相邻传送滚轮之间形成与果箱放置台适配的容置孔，且形成容置孔的两传送滚轮间距小于果箱沿前后方向的长度；换箱机构包括位于滚轮传送机构上方的果箱存放位和驱动所述果箱存放位沿竖向移动的换箱驱动装置。

本方案在使用时，将空果箱放于果箱存放位，利用换箱驱动装置带动空果箱落至滚轮传送机构的传送滚轮上，通过滚轮传送机构将空果箱向前输送至容置孔中的果箱放置台，机械臂将采摘的果实放入空果箱，空果箱被装满后，通过滚轮传送机构向后输送至换箱机构的后方进行卸料，然后换箱驱动装置再将下一空的果箱放下，如此循环，实现高效换箱。

作为优化，还包括位于果箱放置台下方且驱动果箱放置台沿竖向移动的升降机构。本优化方案通过设置升降机构，实现了果箱放置台的上下移动，以便于更好地与机械臂的放置高度适应，减小果实的落差，同时还便于由果箱放置台承载果箱的全部重量，避免容置孔两侧的传送滚轮长时间受力而变形，还便于提高果箱的稳定性；将升降装置设置在果箱放置台下方，避免了升降装置与采摘机械臂干涉，进一步保证了采摘的效率。

作为优化，换箱驱动装置包括沿左右方向相对设置的两组竖向输送链条，输送链条上固设有沿周向依次间隔分布的若干支撑板，沿左右方向相对的两支撑板形成所述的果箱存放位。本优化方案的换箱驱动装置采用链条式输送，结构简单，通过输送链条的转动带动支撑板向下移动，从而实现果箱的下移，且上下相邻的果箱之间不会相互影响，在采摘作业中实现自动化换箱，提高果园采摘作业效率。

作为优化，两侧的支撑板分别支撑于果箱左、右侧壁上的凸台底面。本优化方案的支撑板支撑果箱侧壁的凸台，使得果箱与支撑板脱离时更加方便，更利于简化结构。

作为优化，每组竖向输送链条中包括两条输送链条，且同一组中的两输送链条沿前后方向排布，两组竖向输送链条之间通过横向链条传动连接。本优化方案的设置，提高了支撑板的稳定性，从而保证了果箱的稳定性，通过设置横向链条，使两组竖向链条之间传递动力，从而便于实现两组竖向链条动力同源，保证了两侧支撑板移动的同步性，同时降低了使用成本。

作为优化，滚轮传送机构的后端设有位于换箱机构后方的落箱机构，所述落箱机构包括倾斜设置的落箱架和转动设置在落箱架上的若干落箱辊，落箱架的上端延伸至滚轮传送机构的后端。本优化方案通过设置落箱机构，使得盛有果实的果箱沿落箱架倾斜滑下，无需人工搬动卸料，而且避免了果箱竖直下落对果实造成的损伤。

作为优化，换箱机构前端安装有导航系统，导航系统电性连接控制系统，控制系统与换箱机构、滚轮传送机构、升降机构电性连接。本优化方案通过设置导航系统，便于通过导航系统的定位测量仪对采摘机械手的运行轨迹进行定位，对果箱需要抬升的位置高度进行实时定位，通过控制系统控制换箱机构将果箱输送到滚轮传送机构上，控制滚轮传送机构正向将果箱传动到升降机构上方，控制升降机构按照预设的定位高度进行抬升，实现自动换箱，实时定位，无需人工进行手动操作，通过控制系统控制换箱机构、滚轮传送机构、液压升降机构的动作状态，提高了换箱系统的自动化水平。

本实用新型的有益效果为：通过液压升降机构对果箱位置高度的调整，满足机械臂不同采摘轨迹的采摘要求，使采摘装箱位置可以根据果园需求进行调整，提高果实采摘效率；通过换箱机构，实现自动化换箱，利于提高果园采摘作业效率，通过滚轮传送机构，实现对果箱的双向传送，提高了换箱系统换箱和落箱的效率，从而实现了果园采摘作业效率的提高；通过落箱机构，实现果箱的稳定落箱，提高了换箱的均匀性和稳定性；设备实现了单条传送线完成换箱、装果、落箱的一体化作业，提高了作业效率，在果园有良好的灵活性和通过性，适用范围广泛。

附图说明

图1为换箱系统整体结构示意图；

图2为换箱系统结构主视图；

图3为换箱系统结构左视图；

图4为升降机构示意图；

图中所示：

1、升降机构，2、机架，3、变速箱，4、传动滚轴，5、果箱，6、支撑板，7、从动链轮，8、横向链条， 9、传动齿轮的轮轴，10、防护板，11、滚轮传送机构，12、落箱辊，13、落箱机构，14、挡板，15、链轮，16、支撑底座，17、套头，18、传动齿轮，19、保护罩，20、落箱辊轴。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种果园采摘平台换箱系统，包括果箱放置台、升降机构、位于果箱放置台后方的换箱机构，以及沿横向输送果箱5的滚轮传送机构11，滚轮传送机构的后端设有位于换箱机构后方的落箱机构13，滚轮传送机构11用于带动果箱沿前、后方向双向移动，换箱机构用于将空的果箱向下输送至滚轮传送机构的支撑面上，放置台位于采摘机械手放料位的下方，用于放置果箱，放置台上安装有检测果箱重量的重量传感器。

升降机构1为液压升降机构，位于果箱放置台下方且驱动果箱放置台沿竖向移动，且升降结构的数量为四个，呈矩形分布，对果箱位置高度进行升降调整，从而适应采摘机械手在不同地形、不同水果种类的果园中不同采摘轨迹的要求。果箱下落后由滚轮传送机构正向传送到液压升降机构上方，液压升降机构将果箱升起到指定高度，采摘机械手按照工作设定轨迹将果实采摘到果箱，果箱装满后传感器将信号传输到单片机控制系统，控制系统控制升降机构将果箱下降回滚轮传动机构上，传动机构反向将果箱传送到落箱机构完成落箱。

滚轮传送机构包括若干沿前后方向依次排布的传送滚轮，以及驱动传送滚轮转动的动力装置，传送滚轮安装在传动滚轴4上，传动滚轴4转动设置在机架2上，传动滚轴的一端安装有套头17，其中两相邻传送滚轮之间形成与果箱放置台适配的容置孔，且形成容置孔的两传送滚轮间距小于果箱沿前后方向的长度。机架上安装有变速箱3，变速箱的输入轴与动力装置传动连接，变速箱的输出轴与滚轮传送机构传动连接。通过设置变速箱，便于控制滚轮传送机构的传送速度，并且便于实现滚轮传送机构的双向输送。

换箱机构包括位于滚轮传送机构上方的果箱存放位和驱动所述果箱存放位沿竖向移动的换箱驱动装置。换箱驱动装置包括沿左右方向相对设置的两组竖向输送链条，输送链条上固设有沿周向依次间隔分布的若干支撑板6，沿左右方向相对的两支撑板6形成所述的果箱存放位，且左右两侧的支撑板分别支撑于果箱左、右侧壁上的凸台底面。每组竖向输送链条中包括两条输送链条，且同一组中的两输送链条沿前后方向排布，两组竖向输送链条之间通过横向链条8传动连接。具体的，在机架上固设有分别位于传送滚轮左、右两侧的两换箱支架，换箱支架固定在支撑底座16上，支撑底座与机架固定连接，输送链条通过链轮15转动安装在换箱支架上，换箱支架上固设有分别位于输送链条前后两侧的挡板14，用于对果箱的限位。两换箱支架的后端上方分别安装有与横向链条啮合的传动齿轮18，其中一传动齿轮的轮轴连接驱动电机，且与一侧的链轮轮轴同轴固接，驱动电机驱动传动齿轮的轮轴9转动，通过主动链轮带动同侧从动链轮7转动，两侧从动链轮通过横向链条联动，两侧的支撑板在链条带动下反向转动，完成果箱的下落换箱操作。

落箱机构包括倾斜设置的落箱架和转动设置在落箱架上的若干落箱辊12，落箱架的上端延伸至滚轮传送机构的后端，各落箱辊分别安装在落箱辊轴20上，落箱辊轴的两端转动设置在落箱架上，各落箱辊轴相互平行。通过在落箱机构上设置落箱辊，给果箱提供导向和支撑，提高了果箱落箱时的稳定性，降低了落箱过程中果实损果率。换箱机构上安装有防护板10和保护罩19，保护罩设于换箱机构两侧链轮的外侧，用于对链条形成防护。

换箱机构前端安装有导航系统，导航系统电性连接控制系统，控制系统与换箱机构、滚轮传送机构、升降机构电性连接，实现对落箱，升箱以及果箱双向传动的控制，实现智能化作业。通过导航系统的定位测量仪对采摘机械手的运行轨迹进行定位，对果箱需要抬升的位置高度进行实时定位，通过控制系统控制换箱机构将果箱输送到传动机构上，控制传动机构正向将果箱传动到液压机构上方，控制液压机构按照预设的定位高度进行抬升，实现自动换箱，实时定位，无需人工进行手动操作，通过控制系统控制换箱机构、滚轮传动机构、液压升降的动作状态，提高了换箱系统的自动化水平。导航系统和控制系统集成在换箱系统的控制台上，控制台上还设有控制面板和电源，实现屏幕输入和电气元件供电。导航系统包括定位测量仪和单片机控制器，定位测量仪可以对机械臂采摘轨迹进行实时定位，从而对果箱抬升位置高度进行规划；控制系统包括单片机、重量传感器、工控机和电磁阀门。导航系统将信号传输到控制系统中，控制系统控制换箱装置换箱、实时调节果箱位置高度和传动装置传动参数。重量传感器安装在所述液压升降机构的升降台上，实时检测果箱中果实重量来判断果箱装载程度，进而通过工控机控制液压升降机构的升降，当传感器检测到果箱装满后，工控机控制果箱下降到滚轮传送机构上，进而通过滚轮传送系统反向传动完成落箱。所述工控机装有操作系统、计算机控制器，进而实现对设备基本功能的控制。使用果园采摘平台换箱系统时，将系统固定在车架上，在液压系统两侧车架上预留出机械臂合理安装位置，系统进行作业之前操作者在控制面板输入作业参数，系统工作时操作者手动填补空果箱。根据需要采摘果园的种类和地形，给牵引头设定合理速度，进而带动后方车架及换箱系统以合理速度向前移动进行采摘作业。

使用时，果箱堆叠在换箱机构上方，由支撑板支撑固定，果箱下落后由滚轮传动机构正向传送到液压升降机构上方，液压升降机构将果箱升起到指定高度，采摘机械手按照工作设定轨迹将果实采摘到果箱，果箱装满后传感器将信号传输到单片机控制系统，控制系统控制升降机构将果箱下降回滚轮传送机构上，滚轮传送机构反向将果箱传送到落箱机构完成落箱。

在具体实行时，根据果园果树的种植品种和现状，结合果园果树农机农艺的要求，实现对果树果实的低损伤高效采摘，并且自动化换箱、落箱，极大提高了采摘效率，实现果园机械的自动化、智能化。

使用本实施例换箱系统进行的换箱方法包括以下几个方面：

1、工作人员通过控制系统的工控机编辑设备的作业参数；然后启动果园采摘平台换箱系统。设备启动后，通过导航系统对采摘机械臂进行实时定位，设定液压升降机构的升降高度；根据编辑的作业参数滚轮传送机构及变速箱来调节滚轮传送方向和传送速度，使果园采摘平台换箱系统与采摘机械臂的作业相适应，可以完成多种果园的采摘工作。

2、控制系统控制换箱机构主传动轴转动速度，通过主传动轴上的滚轮转动带动一侧链条正向转动，主传动轴一端连接主动轮，主动轮与一级从动轮啮合带动一级从动轮转动，同时一级从动轮和二级从动轮之间通过链条联动，二级从动轮带动另一侧传动轴及滚轮转动，换箱机构下端三级从动轮与同一侧上端从动轮通过链条联动。通过一级从动轮来实现变向传动，另一侧滚轮带动链板反向转动，在两侧支撑板配合下完成果箱的换箱操作。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：包括果箱放置台、位于果箱放置台后方的换箱机构，以及沿横向输送果箱（5）的滚轮传送机构（11），滚轮传送机构包括若干沿前后方向依次排布的传送滚轮，其中两相邻传送滚轮之间形成与果箱放置台适配的容置孔，且形成容置孔的两传送滚轮间距小于果箱沿前后方向的长度；

换箱机构包括位于滚轮传送机构上方的果箱存放位和驱动所述果箱存放位沿竖向移动的换箱驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：还包括位于果箱放置台下方且驱动果箱放置台沿竖向移动的升降机构（1）。

3.根据权利要求1所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：换箱驱动装置包括沿左右方向相对设置的两组竖向输送链条，输送链条上固设有沿周向依次间隔分布的若干支撑板（6），沿左右方向相对的两支撑板（6）形成所述的果箱存放位。

4.根据权利要求3所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：两侧的支撑板分别支撑于果箱左、右侧壁上的凸台底面。

5.根据权利要求3所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：每组竖向输送链条中包括两条输送链条，且同一组中的两输送链条沿前后方向排布，两组竖向输送链条之间通过横向链条（8）传动连接。

6.根据权利要求1所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：滚轮传送机构的后端设有位于换箱机构后方的落箱机构（13），所述落箱机构包括倾斜设置的落箱架和转动设置在落箱架上的若干落箱辊（12），落箱架的上端延伸至滚轮传送机构的后端。

7.根据权利要求2所述的一种果园采摘平台换箱系统，其特征在于：换箱机构前端安装有导航系统，导航系统电性连接控制系统，控制系统与换箱机构、滚轮传送机构、升降机构电性连接。

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