单电机多关节行走式柔性水果采摘设备制造技术

本实用新型专利技术提出了一种单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，解决了现有技术中诸如苹果等水果采摘效率低、劳动强度大的问题。该设备包括移动平台，所述移动平台上安装有行走轮、收集箱，还安装有电动机及由其驱动的齿轮啮合机构；机械臂旋转机构，安装于所述移动平台上，由所述齿轮啮合机构驱动在水平面内旋转；机械臂俯仰机构，安装于所述机械臂旋转机构上，由所述齿轮啮合机构驱动，实现高度调整；抓取机构，安装于所述机械臂俯仰机构的末端，由所述齿轮啮合机构驱动，实现对水果的摘取；软管，其一端位于所述抓取机构下方，另一端向下延伸至所述收集箱。

【技术实现步骤摘要】
单电机多关节行走式柔性水果采摘设备
本技术涉及农用机械设备
，特别是指一种结构简单、使用方便的单电机多关节行走式柔性水果采摘设备。
技术介绍
苹果是水果的一种，其树为落叶乔木。苹果是除香蕉、葡萄、柑桔之外的世界四种最主要水果之一，近十年来，从各种水果的总产量看，苹果产量远超柑桔、梨、葡萄、香蕉，成为我国五大水果之首，2015年在五大水果总产量中占比35％。我国是世界上最大的苹果生产国和消费国，近十年来产量和种植面积稳步增长。2014年产量突破4000万吨，2016年种植面积超过3000万亩，产量达到4388万吨，占世界水果总产量(7716万吨)的57％。就苹果这一种水果而言，我国产量就达到千万吨，可以看出我国水果产量之大，但是我国水果产量大，可是国内水果采摘作业基本上还都是手工进行，像苹果这样的落叶乔木水果，由于果树高大、树枝铺散面积大，对于人工采摘，低的需要低腰采摘，高的则需要登梯采摘，再加上水果收集箱大而沉重，不宜随身携带，导致采摘的水果时采摘两三个就要回来放在水果收集箱里。人工采摘费时费力，收集极其不方便，采摘工序多。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少.农业生产成本也相应提高，这样会大大降低产品的市场竞争力。大力发展机械的自动化收获采摘技术，加快研发果蔬采摘机器人的步伐，将对我国农业综合水平的提高具有重要的意义。
技术实现思路
本技术提出一种单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，解决了现有技术中诸如苹果等水果采摘效率低、劳动强度大的问题。本技术的技术方案是这样实现的：单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，包括：移动平台，所述移动平台上安装有行走轮、收集箱，还安装有电动机及由其驱动的齿轮啮合机构；机械臂旋转机构，安装于所述移动平台上，由所述齿轮啮合机构驱动在水平面内旋转；机械臂俯仰机构，安装于所述机械臂旋转机构上，由所述齿轮啮合机构驱动，实现高度调整；抓取机构，安装于所述机械臂俯仰机构的末端，由所述齿轮啮合机构驱动，实现对水果的摘取；软管，其一端位于所述抓取机构下方，另一端向下延伸至所述收集箱。作为一种优选的实施方式，所述齿轮啮合机构包括平行设置的轴一、轴二、轴三、轴四、轴五和轴六；所述轴一由电动机驱动，所述轴一上固定有与其同步旋转的齿轮一和齿轮二；所述轴二上键连接可往复滑动的齿轮三，所述齿轮三与齿轮二的位置相对应，所述轴二与所述行走轮之间链传动；所述轴三上固定有与其同步旋转的齿轮四，所述齿轮四始终与所述齿轮一啮合，所述齿轮三与齿轮四的位置相对应；所述轴四上键连接可往复滑动的齿轮五、齿轮六和齿轮七，所述齿轮五与齿轮二、齿轮四的位置分别相对应，所述齿轮六与齿轮二的位置分别相对应；所述轴五上固定有与其同步旋转的齿轮八，所述齿轮八齿轮七的位置相对应；所述轴六上固定有与其同步旋转的齿轮九，所述齿轮九与齿轮五、齿轮六的位置相对应；所述机械臂旋转机构由齿轮八驱动，所述机械臂俯仰机构由齿轮九驱动。作为一种优选的实施方式，所述机械臂旋转机构包括固定于轴五端部的锥齿轮一，所述锥齿轮一啮合有锥齿轮二，所述锥齿轮二上固定有竖直的空心轴，所述空心轴的上端固定有机械臂托盘，所述空心轴的外周还固定有止推轴承，所述机械臂托盘承托于所述止推轴承上，所述机械臂俯仰机构安装于所述机械臂托盘上。作为一种优选的实施方式，所述机械臂俯仰机构包括固定于轴六端部的锥齿轮三，所述锥齿轮三啮合有锥齿轮四，所述锥齿轮四上固定有竖直的中心轴，所述中心轴通过深沟球轴承自下而上贯穿于所述空心轴内，所述中心轴的顶端固定有锥齿轮五；所述机械臂俯仰机构还包括对称安装于所述机械臂托盘上的两个机械臂支架，两个所述的机械臂支架之间设有多组首尾相连的俯仰单元，所述的俯仰单元之间相互独立并均由所述锥齿轮五驱动，所述的抓取机构也由所述锥齿轮五驱动。作为一种优选的实施方式，所述俯仰单元的个数为四个并依次首尾相连，每个俯仰单元均包括安装于轴承内的旋转轴，所述旋转轴上对称固定有两个与其同步转动的机械臂，所述旋转轴上还套设有链轮和花键，所述链轮和花键固定为一体并在旋转轴上自由旋转，所述旋转轴上键连接可往复滑动的套筒，所述花键与套筒之间相适配，相邻两个旋转轴上的链轮之间通过链条连接；第一旋转轴上还套设有与锥齿轮五啮合的锥齿轮六，所述锥齿轮六与对应的链轮、花键固定为一体；每个俯仰单元上还设有与其一一对应的制动单元，所述抓取机构安装在最末端的一个俯仰单元上。作为一种优选的实施方式，所述制动单元包括与套筒固定为一体的制动轴，所述制动轴与对应的旋转轴之间平行，所述制动轴贯穿在电磁铁内，所述制动轴上套设有控制其往复直线移动的第一弹簧，所述制动轴的末端还固定有制动齿轮，所述机械臂上固定有用于与制动齿轮相啮合的制动齿条。作为一种优选的实施方式，所述抓取机构包括固定在旋转轴上的凸轮，两根所述的机械臂之间固定有横杆，所述横杆与对应的旋转轴之间固定有滑轨，所述滑轨上往复滑动有滑块，所述滑轨上还套设有将滑块顶靠在凸轮外缘上的第二弹簧；所述滑块上连接有连杆式剪刀，所述滑块沿所述滑轨移动，实现连杆式剪刀的开闭；所述软管的入口端位于所述连杆式剪刀的下方。作为一种优选的实施方式，所述移动平台上设有与电磁铁一一对应的电动按钮，还设有分别用于控制齿轮三、齿轮五、齿轮六和齿轮七滑移的拨叉。采用了上述技术方案后，本技术的有益效果是：1、整个设备采用单电机驱动所有部件运动，即减轻了设备本身的重量，又降低了设备的成本，还减少了对电瓶电量的使用，保证了设备的使用时间。2、机械臂的整体旋转时采用空心轴和支架相连，空心轴中设有中心轴，保证了动力向机械臂传输时，不影响机械臂的整体旋转。3、采用电磁铁得失电铁心移动的原理，可以控制一个动力传输线上，每一个机械臂的单独抬升，或者多个机械臂的同时抬升。4、机械臂静止时，每个旋转轴上都有一个制动齿轮与制动齿条啮合，机械臂动作时，相应旋转轴上的制动齿轮和制动齿条分离，巧妙的利用这种关系解决了机械臂掉落的问题。5、利用拨叉改变齿轮的啮合关系，再经过一系列齿轮组，将单电机的动力选择性的进行方向传输。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种实施例的结构示意图；图2为该实施例中移动平台的结构示意图；图3为该实施例中齿轮啮合机构的结构示意图；图4为空心轴处的结构示意图；图5为第一旋转轴处的结构示意图；图6为第二旋转轴处的结构示意图；图7为抓取机构的结构示意图；图中：1-移动平台；2-行走轮；3-收集箱；4-电动机；5-软管；6-轴一；7-轴二；8-轴三；9-轴四；10-轴五；11-轴六；12-链条；13-第二花键；14-制动轴；15-第二套筒；16-齿轮三；17-齿轮一；18-齿轮二；19-齿轮四；20-锥齿轮三；21-锥齿轮四；22-锥齿轮一；23-锥齿轮二；24-锥齿轮五；25-锥齿轮六；26-齿轮八；27-齿轮九；28-齿轮五；29-齿轮六；30-齿轮七；31-电磁铁；32-第一弹簧；33-制动齿轮；34-中心轴；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，其特征在于，包括：移动平台，所述移动平台上安装有行走轮、收集箱，还安装有电动机及由其驱动的齿轮啮合机构；机械臂旋转机构，安装于所述移动平台上，由所述齿轮啮合机构驱动在水平面内旋转；机械臂俯仰机构，安装于所述机械臂旋转机构上，由所述齿轮啮合机构驱动，实现高度调整；抓取机构，安装于所述机械臂俯仰机构的末端，由所述齿轮啮合机构驱动，实现对水果的摘取；软管，其一端位于所述抓取机构下方，另一端向下延伸至所述收集箱。

【技术特征摘要】
1.单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，其特征在于，包括：移动平台，所述移动平台上安装有行走轮、收集箱，还安装有电动机及由其驱动的齿轮啮合机构；机械臂旋转机构，安装于所述移动平台上，由所述齿轮啮合机构驱动在水平面内旋转；机械臂俯仰机构，安装于所述机械臂旋转机构上，由所述齿轮啮合机构驱动，实现高度调整；抓取机构，安装于所述机械臂俯仰机构的末端，由所述齿轮啮合机构驱动，实现对水果的摘取；软管，其一端位于所述抓取机构下方，另一端向下延伸至所述收集箱。2.如权利要求1所述的单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，其特征在于：所述齿轮啮合机构包括平行设置的轴一、轴二、轴三、轴四、轴五和轴六；所述轴一由电动机驱动，所述轴一上固定有与其同步旋转的齿轮一和齿轮二；所述轴二上键连接可往复滑动的齿轮三，所述齿轮三与齿轮二的位置相对应，所述轴二与所述行走轮之间链传动；所述轴三上固定有与其同步旋转的齿轮四，所述齿轮四始终与所述齿轮一啮合，所述齿轮三与齿轮四的位置相对应；所述轴四上键连接可往复滑动的齿轮五、齿轮六和齿轮七，所述齿轮五与齿轮二、齿轮四的位置分别相对应，所述齿轮六与齿轮二的位置分别相对应；所述轴五上固定有与其同步旋转的齿轮八，所述齿轮八齿轮七的位置相对应；所述轴六上固定有与其同步旋转的齿轮九，所述齿轮九与齿轮五、齿轮六的位置相对应；所述机械臂旋转机构由齿轮八驱动，所述机械臂俯仰机构由齿轮九驱动。3.如权利要求2所述的单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，其特征在于：所述机械臂旋转机构包括固定于轴五端部的锥齿轮一，所述锥齿轮一啮合有锥齿轮二，所述锥齿轮二上固定有竖直的空心轴，所述空心轴的上端固定有机械臂托盘，所述空心轴的外周还固定有止推轴承，所述机械臂托盘承托于所述止推轴承上，所述机械臂俯仰机构安装于所述机械臂托盘上。4.如权利要求3所述的单电机多关节行走式柔性水果采摘设备，其特征在于：所述机械臂俯仰机构包括固定于轴六端部的锥齿轮三，所述锥齿轮三啮合有锥齿轮四，所述锥齿轮四上固定有竖直的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文杰，张思如，孟维超，王永强，贺治成，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37