一种用于采摘树生果实的攀爬机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于采摘树生果实的攀爬机器人，包括剪切机构、钢架结构、机械爪、果篮、绳子、滑轮、连杆、舵机架和单片机；所述的钢架结构由四个钢架单元组成；第一钢架单元和第二钢架单元的舵机分别连接一个机械爪；第三钢架单元一端通过舵机与第二钢架单元相连，另一端与第一钢架单元相连；第四钢架单元固定连接在第一钢架单元或第二钢架单元上；第四钢架单元上设置有滑轮，滑轮通过绳子与果篮相连，第四钢架单元的舵机通过连杆与舵机架相连，舵机架与剪切机构相连；使用本实用新型专利技术，可用于采摘树生果实，安全，无需人工攀爬，实用性强，适应范围广，减少人工操作，降低劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于采摘树生果实的攀爬机器人
本技术涉及一种用于采摘树生果实的攀爬机器人，属于农业机械化

技术介绍
现代生活中，采摘树生果实时人工采摘需要搭梯子，很是危险，高空作业不断增加，如路灯杆、悬索桥索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、维护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。目前的对树生果实的采摘工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大等问题。公开号为204837127U的中国专利申请公开了一种高树枝果子采摘器，在该专利中提到了通过升程飞行机构上的拉钩对高树果实进行采摘，但并未说明对采摘后的果实如何处理，对采摘后的果实具有一定损伤。公开号为105474881A的中国专利申请公开了一种果子采摘器，在该专利中提到了通过手握采摘杆手动控制剪切机构对果子进行采摘，但受到高树上叶子的对视线遮挡的影响不易对果子进行精确采摘，且长时间人工作业造成了一定的劳动强度。本技术为了更适用于采摘树生果实，设计了一种用于采摘树生果实的攀爬机器人。此技术，可用于采摘树生果实，安全，无需人工攀爬，实用性强，适应范围广，减少人工操作，降低劳动强度。且不易受高树上叶子对视线遮挡的影响，对果子实现精确采摘，并对采摘后的果实进行了装篮，保护采摘后的果实不受损伤。
技术实现思路
本技术的目的是为防止采摘树生果实时因人工攀爬造成的安全隐患提供一种安全、无需人工攀爬的用于采摘树生果实的攀爬机器人。实用性强，适应范围广，可减少人工操作，降低劳动强度。本技术具体技术方案如下：用于采摘树生果实的攀爬机器人包括剪切机构、钢架结构、机械爪、果篮、绳子、滑轮、连杆、舵机架和单片机；所述的钢架结构由四个钢架单元组成，每个钢架单元一端铰接设置有舵机，舵机可绕铰接轴转动，另一端用于固定连接；第一钢架单元和第二钢架单元的舵机分别连接一个机械爪；第三钢架单元一端通过舵机与第二钢架单元相连，另一端与第一钢架单元相连，；第四钢架单元固定连接在第一钢架单元或第二钢架单元上；第四钢架单元上设置有滑轮，滑轮通过绳子与果篮相连，第四钢架单元的舵机通过连杆与舵机架相连，舵机架与剪切机构相连，舵机架上设有剪切机构舵机，剪切机构舵机用于控制剪切机构做剪切动作；单片机设置在钢架结构上，单片机与所有舵机相连，单片机驱动滑轮正反转。在本专利技术的一个优选方案中，所述的机械爪包括齿轮，圆柱销，齿架一，连接杆，夹爪，齿架二，机械爪盘和机械爪舵机，机械爪盘为中心构件，两个夹爪分别通过两个连接杆与齿架一和齿架二相连接，所述的齿架一和齿架二通过齿轮配合传动，并与所述的机械爪盘通过所述的圆柱销连接，所述的机械爪舵机输出轴与齿轮连接；齿轮与齿架一或齿架二啮合，机械爪盘与钢架单元的舵机连接。在本专利技术的一个优选方案中，所述的剪切机构包括心盘轮、凸轮一、凸轮二、底架、滑块、下剪刀、滑杆和上剪刀，所述的底架和滑块通过斜槽相配合滑动，所述的上剪刀、下剪刀、滑块通过圆柱销相连，所述的凸轮一和凸轮二呈对立面相叠，并与心盘轮通过圆柱销相连，所述的滑杆设置于所述的心盘轮和所述的凸轮一之间，所述的滑杆上设置一凸起，与所述的心盘轮上的心形凹槽相配合，使得心盘轮、凸轮一和凸轮二同步转动的同时带动所述的滑杆绕着所述的心盘轮上的心形轨迹来回运动，并通过所述的凸轮一和凸轮二的旋转使得所述的上剪刀和所下剪刀进行相对剪切运动。在本专利技术的一个优选方案中，所述的攀爬机器人还包括摄像头、无线通信模块和移动终端，所述的摄像头安装在舵机架上，摄像头正对剪切机构，摄像头与无线通信模块相连，单片机与无线通信模块相连，移动终端与无线通信模块进行无线通信。所述的单片机可以是AT89S51系列单片机、51单片机、AVR系列单片机、STM32单片机或者ARM单片机的任意一种。所述的滑轮处安装有称重传感器，称重传感器与单片机相连。所述的连杆是固定杆或者伸缩杆的任意一种。本技术具有如下优点：可用于采摘树生果实，安全，无需人工攀爬，实用性强，适应范围广，减少人工操作，降低劳动强度。附图说明图1为用于采摘树生果实的攀爬机器人结构示意图；图2为机械爪结构图；图3为剪切机构结构示意图；图4为剪切机构爆炸图；图5剪切机构运动过程(a)；图6剪切机构运动过程(b)；图7剪切机构运动过程(c)；图8剪切机构运动过程(d)；图9剪切机构运动过程(e)。具体实施方式为使本技术的目的、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，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。如图1所示，用于采摘树生果实的攀爬机器人包括剪切机构1、钢架结构、机械爪2、果篮7、绳子8、滑轮9、连杆12、舵机架13和单片机3；所述的钢架结构4由四个钢架单元组成，每个钢架单元一端铰接设置有舵机6，舵机6可绕铰接轴转动，另一端用于固定连接；第一钢架单元4a和第二钢架单元4b的舵机6分别连接一个机械爪2；第三钢架单元4c一端通过舵机与第二钢架单元相连，另一端与第一钢架单元相连，；第四钢架单元4d固定连接在第一钢架单元或第二钢架单元上；第四钢架单元上设置有滑轮9，滑轮9通过绳子8与果篮7相连，第四钢架单元的舵机通过连杆12与舵机架13相连，舵机架与剪切机构1相连，舵机架13上设有剪切机构舵机，剪切机构舵机用于控制剪切机构做剪切动作；单片机3设置在钢架结构4上，单片机3与所有舵机相连，单片机3驱动滑轮9正反转。以向上爬树为例。第二钢架单元的机械爪先松开树干，然后第三钢架单元的舵机运动，使第二钢架单元与第三钢架单元呈一定角度钢架结构收缩，然后第二钢架单元的机械爪抓紧树干，第一钢架单元的机械爪先松开树干；接着第三钢架单元的舵机运动使第二钢架单元与第三钢架单元之间复位钢架结构伸展，即实现攀爬机器人的一个攀爬周期。如图2所示，在本专利技术的一个优选方案中，所述的机械爪包括齿轮26，圆柱销27，齿架一28，连接杆29，夹爪30，齿架二31，机械爪盘34和机械爪舵机33，机械爪盘34为中心构件，两个夹爪30分别通过两个连接杆29与齿架一28和齿架二31相连接，所述的齿架一28和齿架二31通过齿轮配合传动，并与所述的机械爪盘34通过所述的圆柱销27连接，所述的机械爪舵机33输出轴与齿轮26连接；齿轮26与齿架一28或齿架二31啮合，机械爪盘34与钢架单元的舵机连接。机械爪舵机33的转动带动齿轮26转动，齿轮26带动齿架一28和齿架二31转动，继而两个夹爪30实现爪紧或松开的效果。如图3-9所示，在本专利技术的一个优选方案中，所述的剪切机构1包括心盘轮16、凸轮一17、凸轮二18、底架19、滑块20、下剪刀21、滑杆22和上剪刀23，所述的底架19和滑块20通过斜槽相配合滑动，所述的上剪刀23、下剪刀21、滑块20通过圆柱销相连，所述的凸轮一17和凸轮二18呈对立面相叠，并与心盘轮16通过圆柱销相连，所述的滑杆22设置于所述的心盘轮16和所述的凸轮一17之间，所述的滑杆22上设置一凸起，与所述的心盘轮16上的心形凹槽相配合。如图5-9所示，为剪切机构1剪切工作的示意图，心盘轮16、凸轮一17和凸轮二18同步转动的同时带动所述的滑杆22绕着所述的心盘轮16上的心形轨迹来回运动，并通过所述的凸轮一17和凸轮二18的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于采摘树生果实的攀爬机器人，其特征在于包括剪切机构、钢架结构、机械爪、果篮、绳子、滑轮、连杆、舵机架和单片机；所述的钢架结构由四个钢架单元组成，每个钢架单元一端铰接设置有舵机，舵机可绕铰接轴转动，另一端用于固定连接；第一钢架单元和第二钢架单元的舵机分别连接一个机械爪；第三钢架单元一端通过舵机与第二钢架单元相连，另一端与第一钢架单元相连；第四钢架单元固定连接在第一钢架单元或第二钢架单元上；第四钢架单元上设置有滑轮，滑轮通过绳子与果篮相连，第四钢架单元的舵机通过连杆与舵机架相连，舵机架与剪切机构相连，舵机架上设有剪切机构舵机，剪切机构舵机用于控制剪切机构做剪切动作；单片机设置在钢架结构上，单片机与所有舵机相连，单片机驱动滑轮正反转。

【技术特征摘要】
1.一种用于采摘树生果实的攀爬机器人，其特征在于包括剪切机构、钢架结构、机械爪、果篮、绳子、滑轮、连杆、舵机架和单片机；所述的钢架结构由四个钢架单元组成，每个钢架单元一端铰接设置有舵机，舵机可绕铰接轴转动，另一端用于固定连接；第一钢架单元和第二钢架单元的舵机分别连接一个机械爪；第三钢架单元一端通过舵机与第二钢架单元相连，另一端与第一钢架单元相连；第四钢架单元固定连接在第一钢架单元或第二钢架单元上；第四钢架单元上设置有滑轮，滑轮通过绳子与果篮相连，第四钢架单元的舵机通过连杆与舵机架相连，舵机架与剪切机构相连，舵机架上设有剪切机构舵机，剪切机构舵机用于控制剪切机构做剪切动作；单片机设置在钢架结构上，单片机与所有舵机相连，单片机驱动滑轮正反转。2.根据权利要求1所述的用于采摘树生果实的攀爬机器人，其特征在于所述的机械爪包括齿轮，圆柱销，齿架一，连接杆，夹爪，齿架二，机械爪盘和机械爪舵机，机械爪盘为中心构件，两个夹爪分别通过两个连接杆与齿架一和齿架二相连接，所述的齿架一和齿架二通过齿轮配合传动，并与所述的机械爪盘通过所述的圆柱销连接，所述的机械爪舵机输出轴与齿轮连接；齿轮与齿架一或齿架二啮合，机械爪盘与钢架单元的舵机连接。3.根据权利要求1所述的用于采摘树生果实的攀爬机器人，其特征在于所述的剪切机构包括心盘轮、凸轮一...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯萍，谢云斐，张小刚，钟业强，钟将微，周建强，顾文键，方浩杰，郭笑延，周宜博，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33