基于方向盘操控的类球形水果采摘装置制造方法及图纸

一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置，机械部分由框架、摘果装置、可伸缩机械臂、转向装置、升降装置、传输收集装置连接构成。电路线路控制部分，主要由单片机STC89C52RC、L298N电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块构成。通过方向盘带动可伸缩机械臂和摘果装置全方位采摘水果；采摘效率高，可以实现对类球形水果的采摘，通过单片机附加简单的程序，实现机电一体化，解放劳动力；操作简单方便。

Spherical Fruit Picking Device Based on Steering Wheel Manipulation

A spherical fruit picking device based on steering wheel control is presented. The mechanical part is composed of a frame, a fruit picking device, a telescopic manipulator, a steering device, a lifting device and a transmission and collection device. The circuit control part is mainly composed of STC89C52RC, L298N motor drive module and PCA9685 steering gear drive module. The steering wheel drives the telescopic manipulator and fruit picking device to pick fruits in an all-round way. The picking efficiency is high and spherical-like fruits can be picked. The mechanical and electrical integration and labor liberation can be realized by adding simple procedures to the single chip computer. The operation is simple and convenient.

【技术实现步骤摘要】
基于方向盘操控的类球形水果采摘装置
本技术为一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置。
技术介绍
在全国很多地区，由于水果采摘作业环境和操作的复杂性，水果的采摘大多通过手工完成，市面上虽然存在简易采摘机械，但劳动量大，效率低，成本高、灵活性差。难以满足果农们的需求。针对此类问题，设计一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置。通过操控方向盘及其控制面板，将转向装置、升降装置、伸缩装置和摘果装置巧妙配合，实施切割动作，通过柔性管道和叶片传送带，将水果运输至收集装置中，完成该水果的摘取十分必要。
技术实现思路
本技术的目的在解决上述所存在的现有问题，提供一种高效，便利、实用的一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置。本技术是这样实现的：机械部分主要包括摘果装置、可伸缩机械臂、转向装置、升降装置、传输收集装置连接构成。在摘果装置中：啮合齿块a和啮合齿块b通过螺栓与固定板连接，啮合齿块a通过螺栓与闭合爪a连接，啮合齿块b通过螺栓与闭合爪b连接，闭合爪a通过连杆a与固定板辅助连接，闭合爪b通过连杆b与固定板辅助连接，并由螺栓固定，剪切刀a通过螺栓固定在闭合爪a中，剪切刀b通过螺栓固定在闭合爪b中，该装置的动力由舵机a提供，舵机a与啮合齿块b通过螺栓固定。可伸缩机械臂的上机械臂前端与摘果装置的固定板通过螺栓连接，上机械臂尾端通过过盈配合固定在转向节的一端中，转向节的另一端与下机械臂前端通过过盈配合固定，下机械臂具有电动伸缩功能，动力由电机提供，鱼目轴承固定在下机械臂尾端，三自由度的活动节通过直线轴承套在下机械臂上。上机械臂上套有一个可移动套筒，可移动套筒上通过螺栓固定有支杆，舵机b通过螺栓固定在转向节上，舵机b上通过螺栓固定有摆杆，连杆一端与支杆通过螺栓连接，另一端与摆杆通过螺栓连接，在各机构的精准配合下实现定位采摘。转向装置的方向盘通过光轴a与万向联轴器上端连接，并由顶丝固定，光轴a通过方向盘固定架支撑，方向盘固定架通过螺栓固定在顶板上，万向联轴器下端连有光轴b通过光轴座a由螺栓固定在顶板上，齿轮a套在光轴b上并由顶丝固定，顶板上通过螺栓固定有滑道组，滑道组上固定有齿条a与齿轮a啮合实现传动，齿条a上通过螺栓固定有两个滑动支撑座a和滑动支撑座b，转向杆尾套固定在光轴b上，连杆a、连杆b分别穿过滑动支撑座a和滑动支撑座b，一端与转向杆尾套连接，另一端分别连有转向节a和转向节b，转向节a和转向节b之间通过连杆c连接，下机械臂的鱼目轴承套在连杆c上。底板通过螺栓固定在框架上，底板上通过螺栓固定四个法兰直线轴承a，四个轴承座a连有四根光轴c通过螺栓固定在顶板上，四根光轴c上套有压簧辅助支撑顶板。在升降装置中电木板a和电木板c上通过螺栓共固定有八个光轴座b和八个齿条座，四根光轴d和四根齿条b两端分别套在光轴座b和齿条座中，电木板b上通过螺栓固定有四个法兰直线轴承b并分别穿入四根光轴d中，光轴e上套有齿轮b、齿轮c并由顶丝固定，光轴e安装在轴承座b、轴承座c上，光轴f上套有齿轮d、齿轮e、链轮a并由顶丝固定，光轴f安装在轴承座d、轴承座e上，光轴g上套有齿轮f、齿轮g、链轮b并由顶丝固定，光轴g安装在轴承座f、轴承座g上；轴承座b、轴承座c、轴承座d、轴承座e、轴承座f、轴承座g、电机a通过螺栓固定在电木板b上，齿轮h通过顶丝固定在电机输出轴上，齿轮b、齿轮c、齿轮f、齿轮g分别与四根齿条b啮合，齿轮d与齿轮h啮合，齿轮c与齿轮e啮合，电木板b上通过螺栓固定有两个光轴座c，电木板d上通过螺栓固定有两个法兰直线轴承c，两根光轴h分别穿入两个法兰直线轴承c，两根光轴h安装在光轴座上，两个轴套套装在两根光轴h上，轴套与可伸缩机械臂的活动节连接，四个法兰支杆两端分别通过螺栓与电木板c和电木板d固定。从而可使升降装置达到平稳升降、任意位置点停的功能。在传输收集装置中，柔性管道一端通过螺栓固定在摘果装置的固定板上，另一端通过螺栓固定在叶片传送带的侧板上，侧板通过螺栓固定在框架上，框架上的均布四个轴承座h，呈等腰梯形分布，轴承座h上安装有四根光轴i，光轴i安装有同步带轮。叶片传送带安装在四个同步带轮，将柔性管道b的一端固定在叶片传送带的出果口，另一端放入收集盒中，收集盒放在框架内，实现水果的保护收集功能。传输装置中叶片传送带的动力由电机b提供，电机b安装在电木板d上，电机b输出轴上的齿轮和安装在光轴i80上的齿轮啮合。从而达到摘果装置、可伸缩机械臂、转向装置、升降装置之间的巧妙配合，实现水果的多方位采摘。电路线路控制部分，主要由单片机STC89C52RC、L298N电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块构成。第一块单片机STC89C52RC的36-39引脚分别接第一个L298N电机驱动模块的IN4端、IN3端、IN2端、IN1端，第一个L298N电机驱动模块的Out1-Out4端接两个12V的直流电机M1、M2来控制车轮向前后左右移动；32-33引脚接第二个L298N的IN4端、IN3端，第二个L298N电机驱动模块的Out3-Out4端接一个12V的电机a来控制升降装置的升降；34-35引脚接第二个L298N的IN2端、IN1端，第二个L298N电机驱动模块的Out1-Out2端接一个12V的直流电机M4来控制可伸缩机械臂的伸缩；单片机1的4、5引脚接舵机模块的SCL与SDA引脚实现对16路PWM舵机模块的控制；舵机a的PWM1引脚与舵机模块的1引脚相连，接收控制信号；舵机b的PWM2引脚与舵机模块的2引脚相连，接收控制信号；第二块单片机STC89C52RC的5、6引脚与第三块L298N模块的IN1与IN2引脚相连，第三个L298N电机驱动模块的Out1-Out2端接一个12V的直流电机b84来控制传送带的传送；1引脚接第一个光电传感器的OUT引脚，接收光电传感器信号；2引脚接第二个光电传感器的OUT引脚，接收光电传感器信号。本技术的优点是：（1）、通过方向盘、滑动组、齿轮齿条、转向节a、转向节b、之间的巧妙配合，从而带动可伸缩机械臂和摘果装置全方位采摘水果；（2）、在可伸缩机械臂中，上机械臂通过可移动套筒、支杆、摆杆、连杆、转向节和舵机b之间的配合，组成省力的四杆机构，可实现机械臂在竖直方向旋转一定角度并可以将摘果装置伸到树里采摘，充分体现采摘的灵活性，可达到六个自由度的采摘；（3）、升降装置由齿轮b-h、齿条b、电机a组成,可以达到快速升降、微调升降、自动点停运动的功能，从而带动机械臂和摘果装置的上升和下降，并和机械臂的自动伸缩巧妙结合，增大了机械臂的采摘面积，可实现多角度、多高度，复杂环境下快速连续采摘；（4）、现有的剪切装置多为剪刀式，效率低、稳定性差、剪切果柄时易滑动，本装置的摘果装置通过仿生人手采摘设计的摘果手指，内嵌有剪切刀，闭合爪a、闭合爪b和啮合齿块a、啮合齿块b之间的巧妙配合实现剪切刀a和剪切刀b始终保持平行剪切，可以实现快速剪断水果柄，提高了采摘效率，可以实现对类球形水果（苹果、桃子、梨、柑子、樱桃、荔枝、桔子等）的采摘，解决了一种装置只能采摘一种水果的问题；（5）、该装置大多利用标准件制成，性能可靠，制造成本低廉，绿色环保；（6）、通过单片机附加简单的程序，实现机电一体化，解放劳动力；（7）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置，其特征在于，机械部分由框架、摘果装置、可伸缩机械臂、转向装置、升降装置、传输收集装置连接构成；摘果装置的啮合齿块a和啮合齿块b通过螺栓与固定板连接，啮合齿块a通过螺栓与闭合爪a连接，啮合齿块b通过螺栓与闭合爪b连接，闭合爪a通过连杆a与固定板辅助连接，闭合爪b通过连杆b与固定板辅助连接，并由螺栓固定，剪切刀a通过螺栓固定在闭合爪a中，剪切刀b通过螺栓固定在闭合爪b中，该装置的动力由舵机a提供，舵机a与啮合齿块b通过螺栓固定；可伸缩机械臂的上机械臂前端与摘果装置的固定板通过螺栓连接，上机械臂尾端通过过盈配合固定在转向节的一端中，转向节的另一端与下机械臂前端通过过盈配合固定，下机械臂具有电动伸缩功能，动力由电机提供，鱼目轴承固定在下机械臂尾端，三自由度的活动节通过直线轴承套在下机械臂上；上机械臂上套有一个可移动套筒，可移动套筒上通过螺栓固定有支杆，舵机b通过螺栓固定在转向节上，舵机b上通过螺栓固定有摆杆，连杆一端与支杆通过螺栓连接，另一端与摆杆通过螺栓连接，在各机构的精准配合下实现定位采摘；转向装置的方向盘通过光轴a与万向联轴器上端连接，并由顶丝固定，光轴a通过方向盘固定架支撑，方向盘固定架通过螺栓固定在顶板上，万向联轴器下端连有光轴b通过光轴座a由螺栓固定在顶板上，齿轮a套在光轴b上并由顶丝固定，顶板上通过螺栓固定有滑道组，滑道组上固定有齿条a与齿轮a啮合实现传动，齿条a上通过螺栓固定有两个滑动支撑座a和滑动支撑座b，转向杆尾套固定在光轴b上，连杆a、连杆b分别穿过滑动支撑座a和滑动支撑座b，一端与转向杆尾套连接，另一端分别连有转向节a和转向节b，转向节a和转向节b之间通过连杆c连接，下机械臂的鱼目轴承套在连杆c上；底板通过螺栓固定在框架上，底板上通过螺栓固定四个法兰直线轴承a，四个轴承座a连有四根光轴c通过螺栓固定在顶板上，四根光轴c上套有压簧辅助支撑顶板；升降装置的电木板a和电木板c上通过螺栓共固定有八个光轴座b和八个齿条座，四根光轴d和四根齿条b两端分别套在光轴座b和齿条座中，电木板b上通过螺栓固定有四个法兰直线轴承b并分别穿入四根光轴d中，光轴e上套有齿轮b、齿轮c并由顶丝固定，光轴e安装在轴承座b、轴承座c上，光轴f上套有齿轮d、齿轮e、链轮a并由顶丝固定，光轴f安装在轴承座d、轴承座e上，光轴g上套有齿轮f、齿轮g、链轮b并由顶丝固定，光轴g安装在轴承座f、轴承座g上；轴承座b、轴承座c、轴承座d、轴承座e、轴承座f、轴承座g、电机a通过螺栓固定在电木板b上，齿轮h通过顶丝固定在电机输出轴上，齿轮b、齿轮c、齿轮f、齿轮g分别与四根齿条b啮合，齿轮d与齿轮h啮合，齿轮c与齿轮e啮合，电木板b上通过螺栓固定有两个光轴座c，电木板d上通过螺栓固定有两个法兰直线轴承c，两根光轴h分别穿入两个法兰直线轴承c，两根光轴h安装在光轴座上，两个轴套套装在两根光轴h上，轴套与可伸缩机械臂的活动节连接，四个法兰支杆两端分别通过螺栓与电木板c和电木板d固定；从而可使升降装置达到平稳升降、任意位置点停；传输收集装置的柔性管道一端通过螺栓固定在摘果装置的固定板上，另一端通过螺栓固定在叶片传送带的侧板上，侧板通过螺栓固定在框架上，框架上的均布四个轴承座h，呈等腰梯形分布，轴承座h上安装有四根光轴i，光轴i安装有同步带轮；叶片传送带安装在四个同步带轮，将柔性管道b的一端固定在叶片传送带的出果口，另一端放入收集盒中，收集盒放在框架内，实现水果的保护收集；传输装置的叶片传送带的动力由电机b提供，电机b安装在电木板d上，电机b输出轴上的齿轮和安装在光轴i80上的齿轮啮合；电路线路控制部分，主要由单片机STC89C52RC、L298N电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块构成；第一块单片机STC89C52RC的36‑39引脚分别接第一个L298N电机驱动模块的IN4端、 IN3端、 IN2端、 IN1端，第一个L298N电机驱动模块的Out1‑Out4端接两个12V的直流电机M1、M2来控制车轮向前后左右移动；32‑33引脚接第二个L298N的IN4端、 IN3端，第二个L298N电机驱动模块的Out3‑Out4端接一个12V的电机a来控制升降装置的升降；34‑35引脚接第二个L298N的IN2端、IN1端，第二个L298N电机驱动模块的Out1‑Out2端接一个12V的直流电机M4来控制可伸缩机械臂的伸缩；单片机1的4、5引脚接舵机模块的SCL与SDA引脚实现对16路PWM舵机模块的控制；舵机a的PWM1引脚与舵机模块的1引脚相连，接收控制信号；舵机b的PWM2引脚与舵机模块的2引脚相连，接收控制信号；第二块单片机STC89C52RC的5、6引脚与第三块L298N模块的IN1与IN2引脚相连，第三个L29...

【技术特征摘要】
1.一种基于方向盘操控的类球形水果采摘装置，其特征在于，机械部分由框架、摘果装置、可伸缩机械臂、转向装置、升降装置、传输收集装置连接构成；摘果装置的啮合齿块a和啮合齿块b通过螺栓与固定板连接，啮合齿块a通过螺栓与闭合爪a连接，啮合齿块b通过螺栓与闭合爪b连接，闭合爪a通过连杆a与固定板辅助连接，闭合爪b通过连杆b与固定板辅助连接，并由螺栓固定，剪切刀a通过螺栓固定在闭合爪a中，剪切刀b通过螺栓固定在闭合爪b中，该装置的动力由舵机a提供，舵机a与啮合齿块b通过螺栓固定；可伸缩机械臂的上机械臂前端与摘果装置的固定板通过螺栓连接，上机械臂尾端通过过盈配合固定在转向节的一端中，转向节的另一端与下机械臂前端通过过盈配合固定，下机械臂具有电动伸缩功能，动力由电机提供，鱼目轴承固定在下机械臂尾端，三自由度的活动节通过直线轴承套在下机械臂上；上机械臂上套有一个可移动套筒，可移动套筒上通过螺栓固定有支杆，舵机b通过螺栓固定在转向节上，舵机b上通过螺栓固定有摆杆，连杆一端与支杆通过螺栓连接，另一端与摆杆通过螺栓连接，在各机构的精准配合下实现定位采摘；转向装置的方向盘通过光轴a与万向联轴器上端连接，并由顶丝固定，光轴a通过方向盘固定架支撑，方向盘固定架通过螺栓固定在顶板上，万向联轴器下端连有光轴b通过光轴座a由螺栓固定在顶板上，齿轮a套在光轴b上并由顶丝固定，顶板上通过螺栓固定有滑道组，滑道组上固定有齿条a与齿轮a啮合实现传动，齿条a上通过螺栓固定有两个滑动支撑座a和滑动支撑座b，转向杆尾套固定在光轴b上，连杆a、连杆b分别穿过滑动支撑座a和滑动支撑座b，一端与转向杆尾套连接，另一端分别连有转向节a和转向节b，转向节a和转向节b之间通过连杆c连接，下机械臂的鱼目轴承套在连杆c上；底板通过螺栓固定在框架上，底板上通过螺栓固定四个法兰直线轴承a，四个轴承座a连有四根光轴c通过螺栓固定在顶板上，四根光轴c上套有压簧辅助支撑顶板；升降装置的电木板a和电木板c上通过螺栓共固定有八个光轴座b和八个齿条座，四根光轴d和四根齿条b两端分别套在光轴座b和齿条座中，电木板b上通过螺栓固定有四个法兰直线轴承b并分别穿入四根光轴d中，光轴e上套有齿轮b、齿轮c并由顶丝固定，光轴e安装在轴承座b、轴承座c上，光轴f上套有齿轮d、齿轮e、链轮a并由顶丝固定，光轴f安装在轴承座d、轴承座e上，光轴g上套有齿轮f、齿轮g、链轮b并由顶丝固定，光轴g安装在轴承座f、轴承座g上；轴承座b、轴承座c、轴承座d、轴承座e...

【专利技术属性】
技术研发人员：马振哲，张晓光，周天，周纪民，韦洲，于宝川，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21