自动攀爬采摘装置及其采摘方法制造方法及图纸

技术编号:18432119 阅读:22 留言:0更新日期:2018-07-13 21:24
本发明专利技术公开了自动攀爬采摘装置及其采摘方法。由于水果树生长不规则,树枝较脆,手工水果采摘具有一定的危险性。本发明专利技术自动攀爬采摘装置,包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构。升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件。上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机。本发明专利技术能够实现向上攀爬的功能,且伸缩式的采摘机构能够采摘较大范围内的果实。本发明专利技术能够绕树干的周向运动,进而避开爬行路径上的树枝。

Automatic climbing plucking device and its picking method

The invention discloses an automatic climbing picking device and a picking method thereof. Because fruit trees grow irregularly and branches are crisp, picking fruit with hand fruit is dangerous. The automatic climbing picking device of the invention comprises an upper rack, a lower frame, a lifting mechanism, an upper climbing mechanism, a lower climbing mechanism and a picking mechanism. The lifting mechanism comprises a guide rod, a guide sleeve, a lifting screw, a lifting nut and a first driving component. The upper climbing mechanism and the lower climbing mechanism comprise second driving components, a deflecting driving component, a rotating shaft and an engaging component. The extraction mechanism includes the first electric push rod, the second electric push rod, the third electric push rod, the first pick arm, the second pick arm, the electric hand, the first extract of the rudder and the second extraction of the rudder. The invention can realize the function of climbing up, and the telescopic picking mechanism can pick fruits in a larger range. The invention can circumferentially move around the trunk so as to avoid the branches on the crawling path.

【技术实现步骤摘要】
自动攀爬采摘装置及其采摘方法
本专利技术属于水果采摘
,具体涉及一种自动攀爬采摘装置及其采摘方法。
技术介绍
水果采摘是水果作业的一个重要环节,目前我国水果采摘主要靠手工操作来完成。但是我国水果种植以山地栽培居多,地形复杂多变,有的水果甚至生长在悬崖上,而且由于水果树生长不规则,树枝较脆,手工水果采摘具有一定的危险性,近年来常有因水果采摘出事故的报道。由于水果采摘成熟期较短,农村劳动力老龄化导致采摘人手不足,水果来不及采摘,大大影响了水果的产量以及水果的规模化种植。随着水果需求的不断增加,急需实现水果生产的自动化与专业化,水果自动采摘已成为水果作业的主流发展趋势,开展水果采摘机械化作业的研究显得非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动攀爬采摘装置及其采摘方法。本专利技术自动攀爬采摘装置,包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构。所述的上机架位于下机架的正上方。所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件。所述的升降丝杠支承在上机架上。所述的升降螺母固定在下机架上。升降丝杠与升降螺母构成螺旋副。升降丝杠由第一驱动组件驱动。所示导杆的顶端与上机架固定。所述的导套与下机架固定。导杆与导套构成滑动副。所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体。所述的抱合螺杆支承在抱合架上。抱合螺杆由抱合电机驱动。所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副,与抱合螺杆构成螺旋副。两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接,另一端与两个翻转块的内端分别铰接;两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副,外端与两个抱合爪体分别固定。所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆。所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接,第二连杆的另一端与抱合架铰接;第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽;所述的抱合架上固定有滑柱;所述的滑柱位于偏转滑槽内;滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽。摇板与转轴固定。转轴由第二驱动组件驱动。上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副;下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副。上攀爬机构内的转轴支承在上机架上。下攀爬机构内的转轴支承在下机架上。所述的摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机。所述第一电动推杆的外壳与上机架固定。第一电动推杆的推出杆与第一摘取舵机固定。第一摘取舵机的输出轴与第二电动推杆的外壳固定。第二电动推杆的推出杆与第三电动推杆的外壳固定。第三电动推杆的推出杆与第一摘取臂的一端固定。第一摘取臂的另一端与第二摘取臂的一端通过铰接轴铰接。第二摘取臂由第二摘取臂驱动。第二摘取臂的另一端安装有电动手爪。进一步地,所述上攀爬机构内的抱合爪体由上固定柱和两片上爪片组成。间隔设置的两片上爪片通过上固定柱相互固定。两片上爪片均呈圆弧形,且内端均与上攀爬机构内的翻转块固定。所述下攀爬机构内的抱合爪体由下固定柱和四片下爪片组成。四片下爪片沿竖直方向依次排列设置。四片下爪片通过下固定柱相互固定。下爪片均呈圆弧形。位于最底处的下爪片和位于次底处的下爪片的内端均与下攀爬机构内的翻转块固定。进一步地,所述的升降丝杠共有两根。所述的升降螺母共有两个。两根升降丝杠与两个升降螺母分别构成螺旋副。所述的第一驱动组件包括升降电机、第一带轮、第二带轮和第一传动带。所述的升降电机固定在上机架上。所述的第一带轮与升降电机的输出轴固定。第一驱动组件共有两个。两个第一驱动组件内的第二带轮与两根升降丝杠分别固定。进一步地,所述的第二驱动组件包括偏转电机、第三带轮、第四带轮和第二传动带。所述的第三带轮与偏转电机的输出轴固定。所述的第四带轮与转轴固定。第三带轮与第四带轮通过第二传动带连接。所述上攀爬机构内的偏转电机固定在上机架上。所述下攀爬机构内的偏转电机固定在下机架上。进一步地,所述的抱合电机与抱合架固定。所述抱合螺杆的一端与抱合电机的输出轴固定。两个抱合爪体均呈圆弧形,且凹部相对设置。进一步地,所述的偏转传动组件共有两个。两个偏转传动组件内的摇板与转轴的两端分别固定。进一步地,所述第一摘取臂、第二摘取臂的铰接轴与第二摘取臂固定。所述的第二摘取舵机与第一摘取臂固定。第二摘取舵机的输出轴与铰接轴固定。进一步地,所述第一电动推杆的推出杆轴线与第一摘取舵机的输出轴轴线垂直。第二电动推杆的推出杆轴线与第三电动推杆的推出杆轴线垂直。所述的电动手爪包括手爪架、摘取爪、摘取轴、齿轮和第三摘取舵机。所述的手爪架与第二摘取臂固定。两个摘取爪与两根摘取轴分别固定。平行设置的两根摘取轴均支承在手爪架上。两根摘取轴均固定有齿轮。两个齿轮啮合。所述的第三摘取舵机固定在手爪架上。第三摘取舵机的输出轴与其中一根摘取轴固定。该自动攀爬采摘装置的采摘方法具体如下:步骤一、将上机架放置到果树的一侧,使得上攀爬机构内的抱合爪体及下攀爬机构内的抱合爪体均环住果树树干。步骤二、采摘机构在上攀爬机构与下攀爬机构的配合下攀升至目标位置。步骤三、第一电动推杆、第二电动推杆及第三电动推杆推出或缩回,第一摘取舵机及第二摘取舵机转动,使得电动手爪环住待采摘的果实。步骤四、电动手爪夹住待采摘的果实。第二摘取舵机转动,使得电动手爪翻转,摘下果实。步骤二中采摘机构在向上攀升的方法具体如下:(1)下攀爬机构内的抱合组件抱住果树树干。(2)升降电机正转,上机架在升降丝杠的作用下被推高。若上攀爬机构内的两个抱合爪体上方0.5m的上升路径内存在树枝,则偏转电机带动摇板转动,使得上攀爬机构内的抱合爪体绕果树树干转动。(3)上机架与下机架的间距达到最大后,升降电机停转,上攀爬机构内的抱合组件抱住果树树干,下攀爬机构内的抱合组件松开果树树干。下攀爬机构内的抱合组件松开果树树干后,若上攀爬机构内的摇板不在初始位置,则上攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动,使得摇板复位,上机架及下机架均绕果树树干转动。(4)升降电机反转,下机架在升降螺母的作用下被拉高。若上攀爬机构内的两个抱合爪体上方0.5m的上升路径内存在树枝,则下攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动,使得下攀爬机构内的抱合爪体绕果树树干转动。(5)上机架与下机架接触后,升降电机停转,下攀爬机构内的抱合组件抱住果树树干,上攀爬机构内的抱合组件松开果树树干。上攀爬机构内的抱合组件松开果树树干后,若下攀爬机构内的摇板不在初始位置,则下攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动,使得摇板复位,上机架及下机架均绕果树树干转动。进入步骤(6)。(6)若采摘机构未到达目标位置,则再次执行步骤(2)、(3)、(4)和(5);否则,则攀爬结束。进一步地,步骤四执行完成后进入步骤五。步骤五、第一电动推杆、第二电动推杆及第三电动推杆推出或缩回,第一摘取舵机及第二摘取舵机转动,使得电动手爪将果实放置到固定在上机架上的放置篮中。若摘取机构的摘取范围内还有果实,则重复执行步骤三和四。若摘取机构的摘取范围内没有果实,且果树还有能采摘的果实,则重复执行步骤二、三和四。若果树没有能采摘的果实,则上机架及下机架在上攀爬机构与下攀爬机构的配合下爬下果树。本专利技术具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动攀爬采摘装置,包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构;其特征在于:所述的上机架位于下机架的正上方;所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件;所述的升降丝杠支承在上机架上;所述的升降螺母固定在下机架上;升降丝杠与升降螺母构成螺旋副;升降丝杠由第一驱动组件驱动;所示导杆的顶端与上机架固定;所述的导套与下机架固定;导杆与导套构成滑动副;所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件;所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体;所述的抱合螺杆支承在抱合架上;抱合螺杆由抱合电机驱动;所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副,与抱合螺杆构成螺旋副;两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接,另一端与两个翻转块的内端分别铰接;两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副,外端与两个抱合爪体分别固定;抱合架的底面上设置有弧形凸起;所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆;所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接;第二连杆的另一端与抱合架铰接;第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽;所述的抱合架上固定有滑柱;所述的滑柱位于偏转滑槽内;滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽;摇板与转轴固定;转轴由第二驱动组件驱动;上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副;下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副;上攀爬机构内的转轴支承在上机架上;下攀爬机构内的转轴支承在下机架上;所述的摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机;所述第一电动推杆的外壳与上机架固定;第一电动推杆的推出杆与第一摘取舵机固定;第一摘取舵机的输出轴与第二电动推杆的外壳固定;第二电动推杆的推出杆与第三电动推杆的外壳固定;第三电动推杆的推出杆与第一摘取臂的一端固定;第一摘取臂的另一端与第二摘取臂的一端通过铰接轴铰接;第二摘取臂由第二摘取臂驱动;第二摘取臂的另一端安装有电动手爪。...

【技术特征摘要】
1.自动攀爬采摘装置,包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构;其特征在于:所述的上机架位于下机架的正上方;所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件;所述的升降丝杠支承在上机架上;所述的升降螺母固定在下机架上;升降丝杠与升降螺母构成螺旋副;升降丝杠由第一驱动组件驱动;所示导杆的顶端与上机架固定;所述的导套与下机架固定;导杆与导套构成滑动副;所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件;所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体;所述的抱合螺杆支承在抱合架上;抱合螺杆由抱合电机驱动;所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副,与抱合螺杆构成螺旋副;两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接,另一端与两个翻转块的内端分别铰接;两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副,外端与两个抱合爪体分别固定;抱合架的底面上设置有弧形凸起;所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆;所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接;第二连杆的另一端与抱合架铰接;第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽;所述的抱合架上固定有滑柱;所述的滑柱位于偏转滑槽内;滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽;摇板与转轴固定;转轴由第二驱动组件驱动;上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副;下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副;上攀爬机构内的转轴支承在上机架上;下攀爬机构内的转轴支承在下机架上;所述的摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机;所述第一电动推杆的外壳与上机架固定;第一电动推杆的推出杆与第一摘取舵机固定;第一摘取舵机的输出轴与第二电动推杆的外壳固定;第二电动推杆的推出杆与第三电动推杆的外壳固定;第三电动推杆的推出杆与第一摘取臂的一端固定;第一摘取臂的另一端与第二摘取臂的一端通过铰接轴铰接;第二摘取臂由第二摘取臂驱动;第二摘取臂的另一端安装有电动手爪。2.根据权利要求1所述的自动攀爬采摘装置,其特征在于:所述上攀爬机构内的抱合爪体由上固定柱和两片上爪片组成;间隔设置的两片上爪片通过上固定柱相互固定;两片上爪片均呈圆弧形,且内端均与上攀爬机构内的翻转块固定;所述下攀爬机构内的抱合爪体由下固定柱和四片下爪片组成;四片下爪片沿竖直方向依次排列设置;四片下爪片通过下固定柱相互固定;下爪片均呈圆弧形;位于最底处的下爪片和位于次底处的下爪片的内端均与下攀爬机构内的翻转块固定。3.根据权利要求1所述的自动攀爬采摘装置,其特征在于:所述的升降丝杠共有两根;所述的升降螺母共有两个;两根升降丝杠与两个升降螺母分别构成螺旋副;所述的第一驱动组件包括升降电机、第一带轮、第二带轮和第一传动带;所述的升降电机固定在上机架上;所述的第一带轮与升降电机的输出轴固定;第一驱动组件共有两个;两个第一驱动组件内的第二带轮与两根升降丝杠分别固定。4.根据权利要求1所述的自动攀爬采摘装置,其特征在于:所述的第二驱动组件包括偏转电机、第三带轮、第四带轮和第二传动带;所述的第三带轮与偏转电机的输出轴固定;所述的第四带轮与转轴固定;第三带轮与第四带轮通过第二传动带连接;所述上攀爬机构内的偏转电机固定在上机架上;所述下攀爬机构内的偏转电机固定在下机架上。5.根据权利要求1所述的自动攀爬采摘装置,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:楼建忠史继贤刘鑫耀汪杰王柯利姚东汪泽鑫
申请(专利权)人:浙江机电职业技术学院
类型:发明
国别省市:浙江,33

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