CN218680154U - 一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其一级升降机构驱动二级升降机构升降，二级升降机构的顶部设有输送管道机构、收集机构，二级升降机构驱动水果收集机构升降靠近或远离输送管道机构；所述的水果收集机构的电机驱动收集盘旋转；收集筒沿收集盘的上表面呈圆周间隔设置；所述的输送管道机构包括固定架，通过固定架连接设置的输送管道，输送管道呈弧状设置，输送管道的顶端开口向上设置，输送管道的底端开口向下正对收集筒设置，收集筒被二级升降机构驱动到最高处时与输送管道的顶端开口之间有间隔。该装置用于配合采摘机构，对采摘完的水果利用本装置进行收集、输送，完成高处水果或其他果实的采摘，避免登高作业风险。

Description

一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置

技术领域

本实用新型涉及采摘装置，确切地说是一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置。

背景技术

随着我国农业生产水平的提高，像苹果、桃子、梨子等树生水果的产量也在逐年增加，水果采摘劳动强度高，而且树生水果树冠较高，采摘时往往需要爬树或者借助梯子等工具，采摘效率低且人工采摘具有一定的安全隐患。为提高采摘的水果种类和采摘效率，满足农业采摘不断提高的要求，公布号为CN 216873981 U的中国实用新型专利，公开了一种仿象鼻柔性采摘机械臂，用于采摘树生水果。为了缩短仿象鼻柔性采摘机械臂控制末端的移动距离，缩短机械臂运动行程，进一步提高采摘效率，提供一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置很有必要。

公布号为CN 208001545 U的中国实用新型专利，公开了一种水果采摘升降装置，其技术内容为：一种水果采摘升降装置，包括底座，所述的底座上通过丝杆滑动设有升降装置，所述的升降装置上面固定有一个座架，所述的座架可拆卸的连接有水果筐，座架边缘设有卡扣，水果筐外部设有卡槽，卡扣和卡槽配合；其存在的技术问题是，人是坐在座架上进行作业，升降装置高度调节是靠开关来调节，这种方式存在人可能从水果采摘升降装置掉落的风险，具有一定的安全隐患。

公布号为CN216873981U的中国实用新型专利公开的一种仿象鼻柔性采摘机械臂，包括驱动底座组件、柔性臂组件和柔性手爪组件，所述驱动底座组件为柔性臂组件的安装基础，并可为柔性臂组件和柔性手爪组件提供驱动力；所述上支座布置在所述底座正上方；所述直线模组设有10个，安装在上支座和所述底座的上平板之间。所述柔性臂组件安装在所述上支座上方；所述柔性柱安装在所述上联接座和下联接座之间；所述支撑盘套装在柔性柱上，所述上联接座和下联接座之间。所述柔性手爪组件安装在第一柔性关节段上方；所述手指联接座安装在第一柔性关节段的上联接座上；所述三根柔性手指间隔120度均匀分布在手指联接座圆周上。该实用新型可用于农业采摘，相比现有技术，可提高作业范围和效率、适应更多作业环境。该方案设计的采摘机构，能有效完成高处水果或其他果实的采摘，但是未设计与其配合的收集机构，不方便配合采摘机械臂进行工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，该装置用于配合采摘机构，对采摘完的水果利用本装置进行收集、输送，完成高处水果或其他果实的采摘，避免登高作业风险。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：

一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，包括一级升降机构、二级升降机构、水果收集机构、输送管道机构、水果收集箱，所述的一级升降机构驱动二级升降机构升降，所述的二级升降机构的顶部设有输送管道机构，收集机构设置在输送管道机构的下侧，二级升降机构驱动水果收集机构升降靠近或远离输送管道机构；所述的水果收集机构包括电机、轴承座、轴承、收集盘、收集筒；电机安装在电机槽内，电机的转动部分通过联轴器与收集盘的下表面进行连接；轴承座固接在滑动盘的上表面；轴承的外圈与轴承座进行固接，轴承的内圈与收集盘进行固接；收集筒沿收集盘的上表面呈圆周间隔设置；所述的输送管道机构包括固定架，通过固定架连接设置的输送管道，输送管道呈弧状设置，输送管道的顶端开口向上设置，输送管道的底端开口向下正对收集筒设置，收集筒被二级升降机构驱动到最高处时与输送管道的顶端开口之间有间隔。

本实用新型通过设置一级升降机构、二级升降机构利用其配合可以方便地控制举升，且升高高度提高，稳定性增加；输送管道机构通过其设置的输送管道向水果收集机构设置的收集盘内输送水果；电机驱动收集盘转动以便间隔设置的收集筒逐一收集水果。收集完成后，通过升降机构下降，将收集盘取下，并将其内的水果倒出后将空收集盘再次放置好，再次驱动上升后进行下一轮工作。

进一步的优选技术方案如下：

所述的一级升降机构包括内部滑轨、长螺杆、平台底座、电机支座、步进电机、联轴器、连接杆、连柱、平台顶座；平台顶座和平台底座平行设置，通过4根连接杆和6根连柱进行连接；电机支座固装在平台底座一侧，步进电机放置在电机支座中，通过联轴器与长螺杆连接起来；与长螺杆连接的连柱可以在内部滑轨进行滑动，连接杆、连柱的运动带动平台顶座上升或下降。

连柱呈圆柱状，位于最底部与内部滑轨连接的连柱中间开内螺纹，可使长螺杆穿过，位于最底部的连柱与内部滑轨之间设有运动间隙，可在内部滑轨内进行左右滑动。步进电机通过联轴器与长螺杆进行连接，当步进电机进行正转时，长螺杆转动，带动最底部的连柱向右滑动，实现一级升降机构的抬升，当步进电机进行反转时，长螺杆转动，带动最底部的连柱向左滑动，实现一级升降机构的下降。

所述的二级升降机构包括机架底板、电动推杆、滑动盘、电机槽、导轨、机架肋板、机架顶板；机架底板固接在平台顶座上，平台顶座由一级升降机构驱动上升或下降；电动推杆设有两个，平行设置在机架底板上，电动推杆的驱动端与滑动盘固定连接，电动推杆伸缩带动滑动盘上升或下降，滑动盘上设置电机槽，滑动盘与导轨进行滑动连接；导轨设有两个，一端固接在机架底板上，另一端固接在机架顶板上；肋板设有两个，平行设置， 机架底板和机架顶板通过肋板进行固定连接。

滑动盘上设有圆柱形导向轨道，与导轨的截面形状相同，且滑动盘上设有圆柱形导向轨道与导轨之间设有运动间隙；电动推杆设有两个，间隔一定距离平行设置，电动推杆的一端固接在滑块盘的下表面，另一端安装在机架底板的上表面，电动推杆的升降可以实现滑块盘的上下滑动。

所述的输送管道机构设有的固定架包括下固定架、上固定架，输送管道机构还设有圆盘计数器、计数感应圈、辅助圆盘计数器；下固定架的一端与输送管道靠近底部进行固接，另一端与肋板进行固接；上固定架的一端与输送管道靠近顶部进行固接，另一端与肋板进行固接；计数感应圈固接在输送管道的顶部；圆盘计数器和辅助圆盘计数器对称设置在计数感应圈上。

计数感应圈可以感应水果通过的信息，当水果进入输送管道时，圆盘计数器和辅助圆盘计数器两者协调工作，圆盘计数器上的圆盘转动45度。收集筒与输送管道在同一条轴线上，当圆盘计数器上的圆盘转动45度后，水果落到收集筒中时，收集盘也同样转动45度，以此保证收集筒与输送管道一直在同一条轴线上。

所述的一级升降机构的旁侧设置水果收集箱。

通过设置水果收集箱，便于利用其收存苹果。

所述的输送管道呈S形，在输送管道的内表面覆有具有缓冲性的TPE材料。

通过上述设置，可以对输送的水果进行缓冲，防止碰伤。

所述的收集筒的内表面覆有减震橡胶。

所述的收集筒为两端开口的筒状结构，收集盘的下表面处设有与收集盘通过卡箍卡接的底托。

通过上述设置，便于收集盘置于水果收集箱上方时，取下卡箍后直接将水果近距离向下直接输送到水果收集箱内，进一步防止碰伤。

附图说明

图1为本实用新型实施例的总体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的一级升降机构的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的二级升降机构的结构示意图。

图4为本实用新型实施例的水果收集机构的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的水果收集机构的俯视图。

图6为本实用新型实施例的输送管道机构的结构示意图。

图7为本实用新型实施例的收集盘打开状态下示意图。

图8为本实用新型实施例的收集盘立体图。

附图标记说明：1-一级升降机构、2-二级升降机构、3-水果收集机构、4-输送管道机构、5-水果收集箱、11-内部滑轨、12-长螺栓、11-内部滑轨、12-长螺杆、13-平台底座、14-电机支座、15-步进电机、16-联轴器、17-连接杆、18-连柱、19-平台顶座、21-机架底板、22-电动推杆、23-滑动盘、24-电机槽、25-圆柱导轨、26-机架肋板、27-机架顶板、31-电机、32-轴承座、33-轴承、34-收集盘、35-收集筒、41-下固定架、42-输送管道、43-上固定架、44-圆盘计数器、45-计数感应圈、46-辅助圆盘计数器。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1可知，本实用新型的一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置一级升降机构1、二级升降机构2、水果收集机构3、输送管道机构4 水果收集箱5组成。

参考图2可知，一级升降机构1包括内部滑轨11、长螺杆12、平台底座13、电机支座14、步进电机15、联轴器16、连接杆17、连柱18、平台顶座19；平台顶座19和平台底座13平行设置，通过4根连接杆17和6根连柱18进行连接；电机支座14固装在平台底座13一侧，步进电机15放置在电机支座14中，通过联轴器16与长螺杆12连接起来；与长螺杆12连接的连柱18可以在内部滑轨11进行滑动。

连柱18呈圆柱状，位于最底部与内部滑轨11连接的连柱18中间开内螺纹，可使长螺杆12穿过，位于最底部的连柱18与内部滑轨11之间设有运动间隙，可在内部滑轨11内进行左右滑动，运动间隙减少运动时的摩擦阻力。

步进电机15通过联轴器16与长螺杆12进行连接，当步进电机15进行正转时，长螺杆12转动，带动最底部的连柱18向右滑动，实现一级升降机构1的抬升，当步进电机15进行反转时，长螺杆12转动，带动最底部的连柱18向左滑动，实现一级升降机构1的下降。步进电机15利于提高整个机构的升降效率。

参考图3可知，二级升降机构2包括机架底板21、电动推杆22、滑动盘23、电机槽24、圆柱导轨25、机架肋板26、机架顶板27；机架底板21固接在平台顶座19上；电动推杆22设有两个，平行设置在机架底板21上，滑动盘23上设置电机槽24，滑动盘23与导轨25进行连接；导轨25设有两个，一端固接在机架底板21上，另一端固接在机架顶板27上；肋板26设有两个，平行设置， 机架底板21和机架顶板27通过肋板26进行固定连接。

滑动盘23上设有圆柱形导向轨道，与圆柱导轨25的截面形状相同，且滑动盘23上设有圆柱形导向轨道与圆柱导轨25之间设有运动间隙，运动间隙减少运动时的摩擦阻力。

电动推杆22设有两个，间隔一定距离平行设置，电动推杆22的一端固接在滑块盘23的下表面，另一端安装在机架底板21的上表面，电动推杆22的升降可以实现滑块盘23的上下滑动，电动推杆22能实现滑块盘23平稳地进行上下移动。

参考图4、图5和图7可知，水果收集机构3包括电机31、轴承座32、轴承33、收集盘34、收集筒35；电机31安装在电机槽24内，电机31的转动部分通过联轴器与收集盘34的下表面进行连接；轴承座32固接在滑动盘23的上表面；轴承33的外圈与轴承座32进行固接，轴承33的内圈与收集盘34进行固接；收集筒设有8个，沿收集盘34的上表面呈圆周间隔设置。

8个收集筒35间隔45度呈圆周固装在收集盘34的上表面上，收集筒35的内表面覆有减震橡胶，收集筒35呈圆柱形，根据水果尺寸定制直径大小，减震橡胶的设置能减少水果下降时的冲击，降低水果损伤。

轴承33的外圈与轴承座32进行固接，收集盘34安装在轴承33的内圈上，收集盘34能进行转动，电机31固装装在电机槽24内，电机31的转动部分通过联轴器与收集盘34进行连接，驱动收集盘进行旋转，通过设置轴承33，可以提高收集盘34转动的平稳性。

参见图7、图8可知，收集筒为两端开口的筒状结构，收集盘的下表面处设有与收集盘通过卡箍卡接的底托。收集盘的下表面处设有连接槽口，底托相应位置设置连接透孔，连接槽口、连接透孔形状及大小与联轴器端头相应，以便于与联轴器的端头卡套连接。

参考图6可知，输送管道机构4包括下固定架41、输送管道42、上固定架43、圆盘计数器44、计数感应圈45、辅助圆盘计数器46；下固定架41的一端与输送管道42靠近底部进行固接，另一端与肋板26进行固接；上固定架43的一端与输送管道42靠近顶部进行固接，另一端与肋板26进行固接；计数感应圈45固接在输送管道42的顶部；圆盘计数器44和辅助圆盘计数器46对称设置在计数感应圈45上。

计数感应圈45可以感应水果通过的信息，当水果进入输送管道42时，圆盘计数器44和辅助圆盘计数器46两者协调工作，圆盘计数器44上的圆盘转动45度，辅助圆盘计数器46的设置是为了配合圆盘计数器44进行工作，提高计数的准确性。

输送管道42呈S形，在输送管道42的内表面覆有具有缓冲性的TPE材料，能对进入其中的水果起到缓冲作用，减少水果输送过程的损伤。

参考图1水果收集箱5安装在机架底板21的一侧，可以进行拆卸。

收集筒35与输送管道42在同一条轴线上，当圆盘计数器44上的圆盘转动45度后，水果落到收集筒35中时，收集盘34也同样转动45度，以此保证收集筒35与输送管道42一直在同一条轴线上，以此可以使得水果精确地落到收集筒35中。

本装置的工作原理及工作过程如下：

（1）步进电机15正转，通过联轴器16驱动长螺杆12转动，长螺杆12转动带动最底部的连柱18在内部滑轨11内向右滑动，通过多组连接杆17和连柱18配合运动实现一级升降机构1的抬升，一级升降机构1的抬升带动二级升降装置2的升高，升高到一定位置停止。

（2）电动推杆22进行伸长，推动滑块盘23向上移动，安装在滑块盘上的水果收集机构3向上移动到距离输送管道机构4合适位置时，电动推杆停止伸长，完成收集水果前的准备工作。

（3）采摘完的水果通过计数感应圈45进入输送管道42中，当水果通过计数感应圈45时，圆盘计数器44和辅助圆盘计数器46两者协调工作，圆盘计数器44上的圆盘转动45度，计数完毕，水果沿着输送管道42的内表面滑到收集盘34中。

（4）当水果落到收集盘34中后，电机31进行旋转，通过联轴器驱动收集盘34旋转45度，此时空的收集筒35与输送管道42又保持在同一条轴线上。

（5）当所有的收集筒35全部装满水果后，电动推杆22进行缩短，位于滑块盘23上的水果收集装置3随之向下移动，移动到合适位置后电动推杆22停止运动。

（6）取下收集盘34，移动到水果收集箱5的上面，滑动收集盘34的下表面，装满后的水果落到水果收集箱5中。

（7）在取下装满水果的收集盘34后，安装空的收集盘34到滑块盘23上，电动推杆22进行伸长，推动滑块盘23向上移动，安装在滑块盘上的水果收集机构3向上移动到距离输送管道机构4合适位置时，电动推杆停止伸长，完成下一次收集水果前的准备工作。

（8）当所有的采摘工作完成后，电动推杆22进行缩短，带动滑块盘23向下移动，安装在滑块盘上的水果收集机构3向下移动到最低位置，电动推杆停止运动；步进电机15反转，通过联轴器16驱动长螺杆12转动，长螺杆12转动带动最底部的连柱18在内部滑轨11内向左滑动，通过多组连接杆17和连柱18配合运动实现一级升降机构1的下降，一级升降机构1的下降带动二级升降装置2的下降，下降到最低位置时停止。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，包括一级升降机构（1）、二级升降机构（2）、水果收集机构（3）、输送管道机构（4）、水果收集箱（5），其特征在于：所述的一级升降机构（1）驱动二级升降机构（2）升降，所述的二级升降机构（2）的顶部设有输送管道机构（4），收集机构（3）设置在输送管道机构（4）的下侧，二级升降机构（2）驱动水果收集机构（3）升降靠近或远离输送管道机构（4）；所述的水果收集机构（3）包括电机（31）、轴承座（32）、轴承（33）、收集盘（34）、收集筒（35）；电机（31）安装在电机槽（24）内，电机（31）的转动部分通过联轴器与收集盘（34）的下表面进行连接；轴承座（32）固接在滑动盘（23）的上表面；轴承（33）的外圈与轴承座（32）进行固接，轴承（33）的内圈与收集盘（34）进行固接；收集筒（35）沿收集盘（34）的上表面呈圆周间隔设置；所述的输送管道机构（4）包括固定架，通过固定架连接设置的输送管道（42），输送管道（42）呈弧状设置，输送管道（42）的顶端开口向上设置，输送管道（42）的底端开口向下正对收集筒（35）设置，收集筒（35）被二级升降机构（2）驱动到最高处时与输送管道（42）的顶端开口之间有间隔。

2.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的一级升降机构（1）包括内部滑轨（11）、长螺杆（12）、平台底座（13）、电机支座（14）、步进电机（15）、联轴器（16）、连接杆（17）、连柱（18）、平台顶座（19）；平台顶座（19）和平台底座（13）平行设置，通过4根连接杆（17）和6根连柱（18）进行连接；电机支座（14）固装在平台底座（13）一侧，步进电机（15）放置在电机支座（14）中，通过联轴器（16）与长螺杆（12）连接起来；与长螺杆（12）连接的连柱（18）可以在内部滑轨（11）进行滑动，连接杆（17）、连柱（18）的运动带动平台顶座（19）上升或下降。

3.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的二级升降机构（2）包括机架底板（21）、电动推杆（22）、滑动盘（23）、电机槽（24）、导轨（25）、机架肋板（26）、机架顶板（27）；机架底板（21）固接在平台顶座（19）上，平台顶座（19）由一级升降机构（1）驱动上升或下降；电动推杆（22）设有两个，平行设置在机架底板（21）上，电动推杆（22）的驱动端与滑动盘（23）固定连接，电动推杆（22）伸缩带动滑动盘（23）上升或下降，滑动盘（23）上设置电机槽（24），滑动盘（23）与导轨（25）进行滑动连接；导轨（25）设有两个，一端固接在机架底板（21）上，另一端固接在机架顶板（27）上；肋板（26）设有两个，平行设置， 机架底板（21）和机架顶板（27）通过肋板（26）进行固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的输送管道机构（4）设有的固定架包括下固定架（41）、上固定架（43），输送管道机构（4）还设有圆盘计数器（44）、计数感应圈（45）、辅助圆盘计数器（46）；下固定架（41）的一端与输送管道（42）靠近底部进行固接，另一端与肋板（26）进行固接；上固定架（43）的一端与输送管道（42）靠近顶部进行固接，另一端与肋板（26）进行固接；计数感应圈（45）固接在输送管道（42）的顶部；圆盘计数器（44）和辅助圆盘计数器（46）对称设置在计数感应圈（45）上。

5.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的一级升降机构（1）的旁侧设置水果收集箱（5）。

6.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的输送管道（42）呈S形，在输送管道（42）的内表面覆有具有缓冲性的TPE材料。

7.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的收集筒（35）的内表面覆有减震橡胶。

8.根据权利要求1所述的用于柔性采摘机械臂的水果收集装置，其特征在于：所述的收集筒（35）为两端开口的筒状结构，收集盘（34）的下表面处设有与收集盘（34）通过卡箍卡接的底托。

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