CN111052937A - 一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备 - Google Patents
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- CN111052937A CN111052937A CN201911425878.9A CN201911425878A CN111052937A CN 111052937 A CN111052937 A CN 111052937A CN 201911425878 A CN201911425878 A CN 201911425878A CN 111052937 A CN111052937 A CN 111052937A
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Abstract
一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,包括行走机构,所述行走机构上分别设置有座椅、储能机构、操控装置和采摘机构,且操控装置与采摘机构动力连接;所述行走机构包括驱动轮组件和支撑轮组件,且驱动轮组件与支撑轮组件传动连接;所述采摘机构包括立柱和夹爪机构,所述夹爪机构包括夹爪组件;所述立柱通过上通过销轴分别转动连接有大臂和驱动连杆。本发明针对采摘圆形类水果,设置行走机构,采用的是橡胶履带,可以针对不同地形移动,采摘机构采用电机驱动连杆和大臂的方式实现高度的升降,并设置精确微调夹爪的机构,夹爪机构采用多连杆的两种联动方式同时驱动夹爪,使得抓住夹紧水果更平稳和增加采摘效率。
Description
技术领域
本发明涉及领域,尤其涉及一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备。
背景技术
水果,是指多汁且主要味觉为甜味和酸味,可食用的植物果实,水果不但含有丰富的维生素营养,而且能够促进消化。
在水果成熟后需要采摘,以得到经济价值,而目前采摘水果多为人工使用专用工具采摘,使用机械设备的很少,造成劳动强度大,如果对一些水果树高度比较高的,采摘起来很困难,利于采摘
为解决上述问题,本申请中提出一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,本发明针对采摘圆形类水果,设置行走机构,采用的是橡胶履带,可以针对不同地形移动,采摘机构采用电机驱动连杆和大臂的方式实现高度的升降,并设置精确微调夹爪的机构,夹爪机构采用多连杆的两种联动方式同时驱动夹爪,使得抓住夹紧水果更平稳和增加采摘效率。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明提供了一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,包括行走机构,所述行走机构上分别设置有座椅、储能机构、操控装置和采摘机构,且操控装置与采摘机构动力连接;
所述行走机构包括驱动轮组件和支撑轮组件,且驱动轮组件与支撑轮组件传动连接;
所述采摘机构包括立柱和夹爪机构,所述夹爪机构包括夹爪组件;
所述立柱通过上通过销轴分别转动连接有大臂和驱动连杆,所述驱动连杆远离立柱的一端通过随动连杆与大臂传动连接。
优选的,所述行走机构由放置储能机构保护架、橡胶履带、操控装置支架、采摘机构放置板、驱动轮组件、支撑轮组件、固定座、第一螺杆、第一螺母和方管架组成,所述座椅固定安装在方管架上,所述储能机构保护架、操控装置支架、储能机构和采摘机构放置板均设置在驱动轮组件的支架上,所述橡胶履带分别与驱动轮组件和支撑轮组件传动连接,所述操控装置固定安装在操控装置支架的顶部,所述采摘机构固定安装在采摘机构放置板上,所述方管架焊接在驱动轮组件的支架上,所述第一螺杆的一端与固定座固定连接,所述第一螺杆的另一端穿过方管架,并与方管架滑动连接,所述第一螺母的数量为两个,且两个第一螺母分别位于方管架的两侧,所述第一螺母的中心孔与第一螺杆的外螺纹螺纹连接,所述操控装置支架固定安装在方管架上。
优选的,所述驱动轮组件由直流电机、驱动轴、驱动轮、平键、支撑板、轴承座、第一挡板、螺栓、第二螺母、外六角螺栓和第一法兰组成,所述直流电机固定安装在方管架上,且直流电机通过平键与驱动轴连接,所述驱动轴的另一端通过平键与第一法兰连接,所述直流电机的驱动轴与驱动轴动力连接,所述第一挡板通过螺栓安装在驱动轴的端部,所述轴承座固定套装在驱动轴上,且轴承座与支撑板固定连接,所述支撑板固定安装在方管架上,所述驱动轮与第一法兰配合安装,并通过外六角螺栓紧固连接,所述驱动轮位于橡胶履带的两个梯形块之间,且驱动轮与橡胶履带啮合传动。
优选的,所述支撑轮组件由支撑轮、孔用挡圈、挡盖、锁紧螺母、止动垫圈、深沟球轴承、第一轴套和支撑轴组成,所述第一轴套焊接在方管架的底部,所述支撑轴的一端穿过第一轴套,并与第一轴套转动连接,所述支撑轴的端部穿过深沟球轴承的中心孔,并与深沟球轴承固定套接,所述止动垫圈安装在深沟球轴承的端面,所述锁紧螺母安装在轴承轴的端部,用于对深沟球轴承轴向定位,所述支撑轮固定套装在深沟球轴承上,所述支撑轮的内孔中固定安装有挡盖,所述孔用挡圈安装在支撑轮内部的安装孔内,用于对挡盖进行轴向定位。
优选的,所述立柱由方管、安装法兰、挂耳和圆形板组成,所述安装法兰固定安装在方管的顶端,所述方管的底端与圆形板的顶部固定连接,所述挂耳焊接在方管的侧面上,所述挂耳的中部与驱动连杆传动连接,所述驱动连杆的另一端通过随动连杆与大臂传动连接,所述大臂的底端通过销轴与安装法兰传动连接。
优选的,所述采摘机构由夹爪机构、轴承座一、伺服滑轨安装板、第二轴套、轴一、轴承座二、转换法兰、轴承座三、挡板、轴二、轴承座四、盖板、电机、伺服滑轨、滑块、驱动板、电机一、第一安装板、电机二、电机三、电机四、圆柱滚子轴承、轴承安装板和第二挡板组成,所述电机输出轴与驱动连杆的一端固定连接,所述盖板和驱动连杆通过螺栓固定,所述驱动连杆的另一端与随动连杆的底端安装在第二轴套的外径上,所述轴一转动套接在第二轴套的内径中,所述轴承座一转动套接在轴一的外壁上,所述轴承座一与随动连杆的端部通过螺栓连接,所述轴承座二转动套接在轴一远离轴承座一的一端上,所述轴承座二通过螺栓与驱动连杆端部的内螺纹孔连接,所述随动连杆的顶部为圆柱体形状,所述大臂中部函件凹形板,并开设有安装孔,所述轴承座三和轴承座四分别安装在安装孔内,所述轴二与随动连杆顶部圆柱形状内孔配合安装,所述轴二的一端与轴承座三固定连接,所述轴二的另一端与轴承座四固定连接,所述电机一通过法兰板安装在大臂的顶端,所述电机一驱动轴与伺服滑轨安装板固定连接,所述伺服滑轨安装板上固定安装伺服滑轨,所述滑块安装在伺服滑轨上,驱动板与滑块固定连接,所述驱动板的前端与第一安装板固定连接,所述电机一通过法兰和第一安装板固定连接,所述电机一输出轴通过轴承与转换法兰的内孔连接,所述转换法兰另一侧与电机二固定连接,所述夹爪机构安装在电机二的输出轴上。
优选的,所述夹爪机构由夹爪组件、夹板、第二法兰、第二螺杆和连接杆组成,所述连接杆固定安装在第二法兰的端面上,所述连接杆的数量为三个,所述第二螺杆螺纹套接在第二法兰的中部,所述第二螺杆的一端穿过夹板,并与夹板螺纹连接,所述连接杆的另一端穿过第二法兰,并与第二法兰滑动连接,所述夹爪组件安装在夹板上,并与夹板传动连接。
优选的,所述夹爪组件由第二第二第二安装板、连杆一、连杆座、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五、连杆六、连杆七和夹爪组成,所述连杆座固定安装在第二第二第二安装板的端面上,所述第二第二第二安装板的中部开设有通口,且连接杆的一端穿过通口,并与通口滑动连接,所述连杆一安装在夹板的中间槽处,所述连杆二与连杆一通过销轴传动连接,所述连杆二的另一端与连杆三通过销轴传动连接,所述连杆三远离连杆二的一端与连杆四通过销轴传动连接,所述连杆四的另一端与连杆五通过销轴传动连接,所述连杆五的另一端与夹爪连接,所述连杆六与连杆座通过销轴传动连接,所述连杆七通过销轴与连杆六传动连接,所述连杆七与夹爪连接,所述夹爪抓取有水果。
一种基于可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的水果采摘方法,包括如下步骤:
第一步,操作人员操作操控装置的前进启动按钮,直流电机通过电池组供电后启动,驱动轴转动,因法兰通过平键安装在驱动轴上,驱动轮与法兰通过外六角螺栓固定安装,因此驱动轮转动,驱动轴上的安装轴承座使得驱动轴转动更加顺畅,橡胶履带的梯形特征块与驱动轮的外径表面啮合传动,使得橡胶履带与下方布置的支撑轮组件与支撑轮啮合传动,使得橡胶履带完成前后移动,驱动橡胶履带移动。
第二步,采摘机行驶到指定的水果树下,首先根据树高将夹爪机构上升到可以采摘到水果的高度,电机四为减速电机,并与电机同时顺时针转动,电机四驱动大臂做逆时针转动,大臂转动,即大臂的上端部距离水平地面的高度上升,电机同时做逆时针转动,驱动连杆逆时针转动,与大臂的转动同步,驱动连杆上端部距离水平地面高度升高,从而带动随动连杆向上推动,通过随动连杆与大臂的连接,使得大臂转动升高的同时更加平稳。
第三步,因水果树的树杈较多,水果的位置错综,到达大约的高度位置后,伺服滑轨的伺服电机启动,伺服滑轨将滑块驱动适当位置,因此驱动板向前推动一定位置距离,电机启动,使得伺服滑轨安装板及其上的伺服滑轨转动角度,实现微调,电机三启动,带动转换法兰转动角度,再次实现精确的微调角度,使得夹爪机构对准需要采摘水果的精确位置。
第四步,电机二启动,该电机为减速电机,法兰与电机二的法兰面固定,因此电机二转动时,螺杆做旋转运动,然后通过螺杆的旋转运动转换为直线运动,从而驱动安装板可以前后移动,夹板向前移动的过程中,使得联动一通过各个连杆的动作,使得夹爪向内收缩,向前推动的过程中,由连杆座驱动各个连杆同步使得夹爪向内收缩,因此均布的三个夹爪组件中的夹爪同时向内收缩对水果进行夹紧,反之,电机二逆时针转动时,使得联动动作将夹爪向外,可以对水果松开。
第五步,当采摘到水果后,各机构电机反转,从而将夹爪机构降低到适合的高度,电机二逆时针转动时,联动动作将夹爪向外,可以对水果松开。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
通过设置行走机构,采用的橡胶履带,可以针对不同地形移动,采摘机构采用电机驱动连杆和大臂的方式实现高度的升降,并设置精确微调夹爪的机构,夹爪机构采用多连杆的两种联动方式同时驱动夹爪,使得抓住夹紧水果更平稳和增加采摘效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的结构示意图。
图2为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的侧视结构示意图。
图3为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中摘取机构的局部结构示意图。
图4为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中立柱的结构示意图。
图5为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中驱动板的结构示意图。
图6为图4中的F处放大结构示意图。
图7为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中储能机构的结构示意图。
图8为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的局部结构示意图。
图9为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的局部侧视剖视结构示意图。
图10为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中驱动轮组件的剖视结构示意图。
图11为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中支撑轮组件的剖视结构示意图。
图12为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中第一螺杆与方管架的连接结构示意图。
图13为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中方管的侧视结构示意图。
图14为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中方管的结构示意图。
图15为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中轴一的结构示意图。
图16为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中轴承座四的结构示意图。
图17为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中电机四的结构示意图。
图18为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中夹爪机构的结构示意图。
图19为本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备中夹爪组件的结构示意图。
附图标记:
1、储能机构;2、座椅;3、操控装置;4、行走机构;5、采摘机构;6、放置储能机构保护架;7、橡胶履带;8、操控装置支架;9、采摘机构放置板;10、驱动轮组件;11、支撑轮组件;12、固定座;13、第一螺杆;14、第一螺母;15、方管架;16、支撑轮;17、孔用挡圈;18、挡盖;19、锁紧螺母;20、止动垫圈;21、深沟球轴承;22、轴套;23、支撑轴;24、直流电机;25、驱动轴;26、驱动轮;27、平键;28、支撑板;29、轴承座;30、挡板;31、螺栓;32、第二螺母;33、外六角螺栓;34、第一法兰;35、立柱;36、大臂;37、驱动连杆;38、随动连杆;39、夹爪机构;40、方管;41、安装法兰;42、挂耳;43、圆形板;44、轴承座一;45、伺服滑轨安装板;46、轴套;47、轴一;48、轴承座二;49、转换法兰;50、轴承座三;53、挡板;54、轴二;55、轴承座四;56、盖板;57、电机;59、伺服滑轨;60、滑块;61、驱动板;62、电机一;63、第一安装板;64、电机二;65、电机三;66、电机四;67、圆柱滚子轴承;69、轴承安装板;70、第二挡板;71、水果;72、夹爪组件;73、夹板;74、法兰;75、第二螺杆;76、连接杆;77、第二安装板;78、连杆一;79、连杆座;80、连杆二;81、连杆三;82、连杆四;83、连杆五;84、连杆六;85、连杆七;86、夹爪。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-19所示,本发明提出的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,包括行走机构4,行走机构4上分别设置有座椅2、储能机构1、操控装置3和采摘机构5,且操控装置3与采摘机构5动力连接;
行走机构4包括驱动轮组件10和支撑轮组件11,且驱动轮组件10与支撑轮组件11传动连接;
采摘机构5包括立柱35和夹爪机构39,夹爪机构39包括夹爪组件72;
立柱35通过上通过销轴分别转动连接有大臂36和驱动连杆37,驱动连杆37远离立柱35的一端通过随动连杆37与大臂36传动连接。
在一个可选的实施例中,行走机构4由放置储能机构保护架6、橡胶履带7、操控装置支架8、采摘机构放置板9、驱动轮组件10、支撑轮组件11、固定座12、第一螺杆13、第一螺母14和方管架15组成,座椅2固定安装在方管架15上,储能机构保护架6、操控装置支架8、储能机构1和采摘机构放置板9均设置在驱动轮组件10的支架上,橡胶履带7分别与驱动轮组件10和支撑轮组件11传动连接,操控装置3固定安装在操控装置支架8的顶部,采摘机构5固定安装在采摘机构放置板9上,方管架15焊接在驱动轮组件10的支架上,第一螺杆13的一端与固定座12固定连接,第一螺杆13的另一端穿过方管架15,并与方管架15滑动连接,第一螺母14的数量为两个,且两个第一螺母14分别位于方管架15的两侧,第一螺母14的中心孔与第一螺杆13的外螺纹螺纹连接,操控装置支架8固定安装在方管架15上。
在一个可选的实施例中,驱动轮组件10由直流电机24、驱动轴25、驱动轮26、平键27、支撑板28、轴承座29、第一挡板30、螺栓31、第二螺母32、外六角螺栓33和第一法兰34组成,直流电机24固定安装在方管架15上,且直流电机24通过平键27与驱动轴25连接,驱动轴25的另一端通过平键27与第一法兰34连接,直流电机24的驱动轴与驱动轴25动力连接,第一挡板30通过螺栓31安装在驱动轴25的端部,轴承座29固定套装在驱动轴25上,且轴承座29与支撑板28固定连接,支撑板28固定安装在方管架15上,驱动轮26与第一法兰34配合安装,并通过外六角螺栓33紧固连接,驱动轮26位于橡胶履带7的两个梯形块之间,且驱动轮26与橡胶履带7啮合传动。
在一个可选的实施例中,支撑轮组件11由支撑轮16、孔用挡圈17、挡盖18、锁紧螺母19、止动垫圈20、深沟球轴承21、第一轴套22和支撑轴23组成,第一轴套22焊接在方管架15的底部,支撑轴23的一端穿过第一轴套22,并与第一轴套22转动连接,支撑轴23的端部穿过深沟球轴承21的中心孔,并与深沟球轴承21固定套接,止动垫圈20安装在深沟球轴承21的端面,锁紧螺母19安装在轴承轴23的端部,用于对深沟球轴承21轴向定位,支撑轮16固定套装在深沟球轴承21上,支撑轮16的内孔中固定安装有挡盖18,孔用挡圈17安装在支撑轮16内部的安装孔内,用于对挡盖18进行轴向定位。
在一个可选的实施例中,立柱35由方管40、安装法兰41、挂耳42和圆形板43组成,安装法兰41固定安装在方管40的顶端,方管40的底端与圆形板43的顶部固定连接,挂耳42焊接在方管40的侧面上,挂耳42的中部与驱动连杆37传动连接,驱动连杆37的另一端通过随动连杆38与大臂36传动连接,大臂36的底端通过销轴与安装法兰41传动连接。
在一个可选的实施例中,采摘机构5由夹爪机构39、轴承座一44、伺服滑轨安装板45、第二轴套46、轴一47、轴承座二48、转换法兰49、轴承座三50、挡板53、轴二54、轴承座四55、盖板56、电机57、伺服滑轨59、滑块60、驱动板61、电机一62、第一安装板63、电机二64、电机三65、电机四66、圆柱滚子轴承67、轴承安装板69和第二挡板70组成,电机57输出轴与驱动连杆37的一端固定连接,盖板56和驱动连杆37通过螺栓固定,驱动连杆37的另一端与随动连杆38的底端安装在第二轴套46的外径上,轴一47转动套接在第二轴套46的内径中,轴承座一44转动套接在轴一47的外壁上,轴承座一44与随动连杆38的端部通过螺栓连接,轴承座二48转动套接在轴一47远离轴承座一44的一端上,轴承座二48通过螺栓与驱动连杆37端部的内螺纹孔连接,随动连杆38的顶部为圆柱体形状,大臂36中部函件凹形板,并开设有安装孔,轴承座三50和轴承座四55分别安装在安装孔内,轴二54与随动连杆38顶部圆柱形状内孔配合安装,轴二54的一端与轴承座三50固定连接,轴二的另一端与轴承座四55固定连接,电机一62通过法兰板安装在大臂36的顶端,电机一62驱动轴与伺服滑轨安装板45固定连接,伺服滑轨安装板45上固定安装伺服滑轨59,滑块60安装在伺服滑轨59上,驱动板61与滑块60固定连接,驱动板61的前端与第一安装板63固定连接,电机一62通过法兰和第一安装板63固定连接,电机一62输出轴通过轴承与转换法兰49的内孔连接,转换法兰49另一侧与电机二64固定连接,夹爪机构39安装在电机二64的输出轴上。
在一个可选的实施例中,夹爪机构39由夹爪组件72、夹板73、第二法兰74、第二螺杆75和连接杆76组成,连接杆76固定安装在第二法兰74的端面上,连接杆76的数量为三个,第二螺杆75螺纹套接在第二法兰74的中部,第二螺杆75的一端穿过夹板73,并与夹板73螺纹连接,连接杆76的另一端穿过第二法兰74,并与第二法兰74滑动连接,夹爪组件72安装在夹板73上,并与夹板73传动连接。
在一个可选的实施例中,夹爪组件72由第二安装板77、连杆一78、连杆座79、连杆二80、连杆三81、连杆四82、连杆五83、连杆六84、连杆七85和夹爪86组成,连杆座79固定安装在第二安装板77的端面上,第二安装板77的中部开设有通口,且连接杆76的一端穿过通口,并与通口滑动连接,连杆一78安装在夹板73的中间槽处,连杆二80与连杆一78通过销轴传动连接,连杆二80的另一端与连杆三81通过销轴传动连接,连杆三81远离连杆二80的一端与连杆四82通过销轴传动连接,连杆四82的另一端与连杆五83通过销轴传动连接,连杆五83的另一端与夹爪86连接,连杆六84与连杆座79通过销轴传动连接,连杆七85通过销轴与连杆六84传动连接,连杆七85与夹爪86连接,夹爪86抓取有水果71。
工作时,采用电池组给直流电机24及设备上其它电机提供电能。
一种基于可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的水果采摘方法,包括如下步骤:
第一步,操作人员操作操控装置3的前进启动按钮,直流电机24通过电池组供电后启动,驱动轴25转动,因法兰34通过平键27安装在驱动轴25上,驱动轮26与法兰通过外六角螺栓33固定安装,因此驱动轮26转动,驱动轴25上的安装轴承座29使得驱动轴25转动更加顺畅,橡胶履带7的梯形特征块与驱动轮26的外径表面啮合传动,使得橡胶履带7与下方布置的支撑轮组件11与支撑轮16啮合传动,使得橡胶履带7完成前后移动,驱动橡胶履带7移动。
第二步,采摘机行驶到指定的水果树下,首先根据树高将夹爪机构39上升到可以采摘到水果的高度,电机四66为减速电机,并与电机57同时顺时针转动,电机四66驱动大臂36做逆时针转动,大臂36转动,即大臂36的上端部距离水平地面的高度上升,电机57同时做逆时针转动,驱动连杆37逆时针转动,与大臂36的转动同步,驱动连杆37上端部距离水平地面高度升高,从而带动随动连杆38向上推动,通过随动连杆38与大臂36的连接,使得大臂36转动升高的同时更加平稳。
第三步,因水果树的树杈较多,水果的位置错综,到达大约的高度位置后,伺服滑轨59的伺服电机启动,伺服滑轨59将滑块60驱动适当位置,因此驱动板61向前推动一定位置距离,电机57启动,使得伺服滑轨安装板45及其上的伺服滑轨59转动角度,实现微调,电机三65启动,带动转换法兰49转动角度,再次实现精确的微调角度,使得夹爪机构39对准需要采摘水果的精确位置。
第四步,电机二64启动,该电机为减速电机,法兰74与电机二64的法兰面固定,因此电机二64转动时,螺杆75做旋转运动,然后通过螺杆75的旋转运动转换为直线运动,从而驱动安装板77可以前后移动,夹板73向前移动的过程中,使得联动一通过各个连杆的动作,使得夹爪86向内收缩,向前推动的过程中,由连杆座79驱动各个连杆同步使得夹爪86向内收缩,因此均布的三个夹爪组件72中的夹爪86同时向内收缩对水果进行夹紧,反之,电机二64逆时针转动时,使得联动动作将夹爪86向外,可以对水果松开。
第五步,当采摘到水果后,各机构电机反转,从而将夹爪机构39降低到适合的高度,电机二64逆时针转动时,联动动作将夹爪86向外,可以对水果松开。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,包括行走机构(4),其特征在于:所述行走机构(4)上分别设置有座椅(2)、储能机构(1)、操控装置(3)和采摘机构(5),且操控装置(3)与采摘机构(5)动力连接;
所述行走机构(4)包括驱动轮组件(10)和支撑轮组件(11),且驱动轮组件(10)与支撑轮组件(11)传动连接;
所述采摘机构(5)包括立柱(35)和夹爪机构(39),所述夹爪机构(39)包括夹爪组件(72);
所述立柱(35)通过上通过销轴分别转动连接有大臂(36)和驱动连杆(37),所述驱动连杆(37)远离立柱(35)的一端通过随动连杆(37)与大臂(36)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述行走机构(4)由放置储能机构保护架(6)、橡胶履带(7)、操控装置支架(8)、采摘机构放置板(9)、驱动轮组件(10)、支撑轮组件(11)、固定座(12)、第一螺杆(13)、第一螺母(14)和方管架(15)组成,所述座椅(2)固定安装在方管架(15)上,所述储能机构保护架(6)、操控装置支架(8)、储能机构(1)和采摘机构放置板(9)均设置在驱动轮组件(10)的支架上,所述橡胶履带(7)分别与驱动轮组件(10)和支撑轮组件(11)传动连接,所述操控装置(3)固定安装在操控装置支架(8)的顶部,所述采摘机构(5)固定安装在采摘机构放置板(9)上,所述方管架(15)焊接在驱动轮组件(10)的支架上,所述第一螺杆(13)的一端与固定座(12)固定连接,所述第一螺杆(13)的另一端穿过方管架(15),并与方管架(15)滑动连接,所述第一螺母(14)的数量为两个,且两个第一螺母(14)分别位于方管架(15)的两侧,所述第一螺母(14)的中心孔与第一螺杆(13)的外螺纹螺纹连接,所述操控装置支架(8)固定安装在方管架(15)上。
3.根据权利要求2所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述驱动轮组件(10)由直流电机(24)、驱动轴(25)、驱动轮(26)、平键(27)、支撑板(28)、轴承座(29)、第一挡板(30)、螺栓(31)、第二螺母(32)、外六角螺栓(33)和第一法兰(34)组成,所述直流电机(24)固定安装在方管架(15)上,且直流电机(24)通过平键(27)与驱动轴(25)连接,所述驱动轴(25)的另一端通过平键(27)与第一法兰(34)连接,所述直流电机(24)的驱动轴与驱动轴(25)动力连接,所述第一挡板(30)通过螺栓(31)安装在驱动轴(25)的端部,所述轴承座(29)固定套装在驱动轴(25)上,且轴承座(29)与支撑板(28)固定连接,所述支撑板(28)固定安装在方管架(15)上,所述驱动轮(26)与第一法兰(34)配合安装,并通过外六角螺栓(33)紧固连接,所述驱动轮(26)位于橡胶履带(7)的两个梯形块之间,且驱动轮(26)与橡胶履带(7)啮合传动。
4.根据权利要求2所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述支撑轮组件(11)由支撑轮(16)、孔用挡圈(17)、挡盖(18)、锁紧螺母(19)、止动垫圈(20)、深沟球轴承(21)、第一轴套(22)和支撑轴(23)组成,所述第一轴套(22)焊接在方管架(15)的底部,所述支撑轴(23)的一端穿过第一轴套(22),并与第一轴套(22)转动连接,所述支撑轴(23)的端部穿过深沟球轴承(21)的中心孔,并与深沟球轴承(21)固定套接,所述止动垫圈(20)安装在深沟球轴承(21)的端面,所述锁紧螺母(19)安装在轴承轴(23)的端部,用于对深沟球轴承(21)轴向定位,所述支撑轮(16)固定套装在深沟球轴承(21)上,所述支撑轮(16)的内孔中固定安装有挡盖(18),所述孔用挡圈(17)安装在支撑轮(16)内部的安装孔内,用于对挡盖(18)进行轴向定位。
5.根据权利要求1所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述立柱(35)由方管(40)、安装法兰(41)、挂耳(42)和圆形板(43)组成,所述安装法兰(41)固定安装在方管(40)的顶端,所述方管(40)的底端与圆形板(43)的顶部固定连接,所述挂耳(42)焊接在方管(40)的侧面上,所述挂耳(42)的中部与驱动连杆(37)传动连接,所述驱动连杆(37)的另一端通过随动连杆(38)与大臂(36)传动连接,所述大臂(36)的底端通过销轴与安装法兰(41)传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述采摘机构(5)由夹爪机构(39)、轴承座一(44)、伺服滑轨安装板(45)、第二轴套(46)、轴一(47)、轴承座二(48)、转换法兰(49)、轴承座三(50)、挡板(53)、轴二(54)、轴承座四(55)、盖板(56)、电机(57)、伺服滑轨(59)、滑块(60)、驱动板(61)、电机一(62)、第一安装板(63)、电机二(64)、电机三(65)、电机四(66)、圆柱滚子轴承(67)、轴承安装板(69)和第二挡板(70)组成,所述电机(57)输出轴与驱动连杆(37)的一端固定连接,所述盖板(56)和驱动连杆(37)通过螺栓固定,所述驱动连杆(37)的另一端与随动连杆(38)的底端安装在第二轴套(46)的外径上,所述轴一(47)转动套接在第二轴套(46)的内径中,所述轴承座一(44)转动套接在轴一(47)的外壁上,所述轴承座一(44)与随动连杆(38)的端部通过螺栓连接,所述轴承座二(48)转动套接在轴一(47)远离轴承座一(44)的一端上,所述轴承座二(48)通过螺栓与驱动连杆(37)端部的内螺纹孔连接,所述随动连杆(38)的顶部为圆柱体形状,所述大臂(36)中部函件凹形板,并开设有安装孔,所述轴承座三(50)和轴承座四(55)分别安装在安装孔内,所述轴二(54)与随动连杆(38)顶部圆柱形状内孔配合安装,所述轴二(54)的一端与轴承座三(50)固定连接,所述轴二的另一端与轴承座四(55)固定连接,所述电机一(62)通过法兰板安装在大臂(36)的顶端,所述电机一(62)驱动轴与伺服滑轨安装板(45)固定连接,所述伺服滑轨安装板(45)上固定安装伺服滑轨(59),所述滑块(60)安装在伺服滑轨(59)上,驱动板(61)与滑块(60)固定连接,所述驱动板(61)的前端与第一安装板(63)固定连接,所述电机一(62)通过法兰和第一安装板(63)固定连接,所述电机一(62)输出轴通过轴承与转换法兰(49)的内孔连接,所述转换法兰(49)另一侧与电机二(64)固定连接,所述夹爪机构(39)安装在电机二(64)的输出轴上。
7.根据权利要求6所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述夹爪机构(39)由夹爪组件(72)、夹板(73)、第二法兰(74)、第二螺杆(75)和连接杆(76)组成,所述连接杆(76)固定安装在第二法兰(74)的端面上,所述连接杆(76)的数量为三个,所述第二螺杆(75)螺纹套接在第二法兰(74)的中部,所述第二螺杆(75)的一端穿过夹板(73),并与夹板(73)螺纹连接,所述连接杆(76)的另一端穿过第二法兰(74),并与第二法兰(74)滑动连接,所述夹爪组件(72)安装在夹板(73)上,并与夹板(73)传动连接。
8.根据权利要求7所述的一种可适应多地形的移动升降式水果采摘设备,其特征在于,所述夹爪组件(72)由第二第二第二安装板(77)、连杆一(78)、连杆座(79)、连杆二(80)、连杆三(81)、连杆四(82)、连杆五(83)、连杆六(84)、连杆七(85)和夹爪(86)组成,所述连杆座(79)固定安装在第二第二第二安装板(77)的端面上,所述第二第二第二安装板(77)的中部开设有通口,且连接杆(76)的一端穿过通口,并与通口滑动连接,所述连杆一(78)安装在夹板(73)的中间槽处,所述连杆二(80)与连杆一(78)通过销轴传动连接,所述连杆二(80)的另一端与连杆三(81)通过销轴传动连接,所述连杆三(81)远离连杆二(80)的一端与连杆四(82)通过销轴传动连接,所述连杆四(82)的另一端与连杆五(83)通过销轴传动连接,所述连杆五(83)的另一端与夹爪(86)连接,所述连杆六(84)与连杆座(79)通过销轴传动连接,所述连杆七(85)通过销轴与连杆六(84)传动连接,所述连杆七(85)与夹爪(86)连接,所述夹爪(86)抓取有水果(71)。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的可适应多地形的移动升降式水果采摘设备的水果采摘方法,包括如下步骤:
第一步,操作人员操作操控装置(3)的前进启动按钮,直流电机(24)通过电池组供电后启动,驱动轴(25)转动,因法兰(34)通过平键(27)安装在驱动轴(25)上,驱动轮(26)与法兰通过外六角螺栓(33)固定安装,因此驱动轮(26)转动,驱动轴(25)上的安装轴承座(29)使得驱动轴(25)转动更加顺畅,橡胶履带(7)的梯形特征块与驱动轮(26)的外径表面啮合传动,使得橡胶履带(7)与下方布置的支撑轮组件(11)与支撑轮(16)啮合传动,使得橡胶履带(7)完成前后移动,驱动橡胶履带(7)移动。
第二步,采摘机行驶到指定的水果树下,首先根据树高将夹爪机构(39)上升到可以采摘到水果的高度,电机四(66)为减速电机,并与电机(57)同时顺时针转动,电机四(66)驱动大臂(36)做逆时针转动,大臂(36)转动,即大臂(36)的上端部距离水平地面的高度上升,电机(57)同时做逆时针转动,驱动连杆(37)逆时针转动,与大臂(36)的转动同步,驱动连杆(37)上端部距离水平地面高度升高,从而带动随动连杆(38)向上推动,通过随动连杆(38)与大臂(36)的连接,使得大臂(36)转动升高的同时更加平稳。
第三步,因水果树的树杈较多,水果的位置错综,到达大约的高度位置后,伺服滑轨(59)的伺服电机启动,伺服滑轨(59)将滑块(60)驱动适当位置,因此驱动板(61)向前推动一定位置距离,电机(57)启动,使得伺服滑轨安装板(45)及其上的伺服滑轨(59)转动角度,实现微调,电机三(65)启动,带动转换法兰(49)转动角度,再次实现精确的微调角度,使得夹爪机构(39)对准需要采摘水果的精确位置。
第四步,电机二(64)启动,该电机为减速电机,法兰(74)与电机二(64)的法兰面固定,因此电机二(64)转动时,螺杆(75)做旋转运动,然后通过螺杆(75)的旋转运动转换为直线运动,从而驱动安装板(77)可以前后移动,夹板(73)向前移动的过程中,使得联动一通过各个连杆的动作,使得夹爪(86)向内收缩,向前推动的过程中,由连杆座(79)驱动各个连杆同步使得夹爪(86)向内收缩,因此均布的三个夹爪组件(72)中的夹爪(86)同时向内收缩对水果进行夹紧,反之,电机二(64)逆时针转动时,使得联动动作将夹爪(86)向外,可以对水果松开。
第五步,当采摘到水果后,各机构电机反转,从而将夹爪机构(39)降低到适合的高度,电机二(64)逆时针转动时,联动动作将夹爪(86)向外,可以对水果松开。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112740915A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-05-04 | 孙浩 | 一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人 |
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2019
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