自动化无刀旋转式水果采摘机及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自动化无刀旋转式水果采摘机，包括夹紧机构、旋转伸缩机构、用于锁紧所述夹紧机构的锁紧机构和用于收集水果的收集机构，夹紧机构采用对折结构将水果夹紧，旋转伸缩机构带动水果旋转将其扭下，扭下的水果通过收集机构一一归位。本发明专利技术可实现无刀采摘，最大程度上的保护了水果，且可实现自动装箱，省时省力。

Automatic knifeless rotary fruit picker and its control method

The invention discloses an automatic knifeless rotary fruit picker, which comprises a clamping mechanism, a rotating telescopic mechanism, a locking mechanism for locking the clamping mechanism and a collecting mechanism for collecting fruits. The clamping mechanism uses a folding structure to clamp fruits. The rotating telescopic mechanism drives the fruits to rotate and twist them down, and the twisted fruits are returned one by one through the collecting mechanism. The invention can realize knifeless picking, protect fruits to the greatest extent, realize automatic packing, save time and labor.

【技术实现步骤摘要】
自动化无刀旋转式水果采摘机及其控制方法
本专利技术涉及水果采摘
，特别是涉及自动化无刀旋转式水果采摘机及其控制方法。
技术介绍
当今时代，人们对水果的需求量越来越大。日常生活中常吃到的中小型水果，如：苹果、梨等，中国每年的产量就达到2.7亿吨。如果还是用人工采摘，那是绝对供不应求的，因此，人工辅助采摘机器的产生是必要的。若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。而人工辅助采摘机器能提高劳动生产率，并且还应能长时间续航，对果实果树损伤小，并能适应诸多的环境，除此外，它还易于操作，并使使用者感到舒适，安全性也有了保证。现有的一些人工辅助采摘上述水果的装置，大多数都是用刀类的工具切割果茎来采摘水果，有极大的可能会损伤果实本身，既减小了工作效率，又造成了果实的浪费。还有很多的人工辅助采摘装置工作性质单一，只能采摘一种或几种同类型的水果，整体用处不是很大。还有就是水果的收集，平常一些辅助装置只能用网兜收集，到一定数量后，整个装置的重量会非常大，造成了接下来操作的不便。如果用大型的机械化水果采摘设备，很容易采摘到不熟的果实且易损坏，占地面积也比较大，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上现有技术中存在的技术缺陷，而提供自动化无刀旋转式水果采摘机及其控制方法，可实现无刀采摘，最大程度上的保护了水果。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：自动化无刀旋转式水果采摘机，包括夹紧机构、旋转伸缩机构、用于锁紧所述夹紧机构的锁紧机构和用于收集水果的收集机构；所述夹紧机构包括同轴心设置的内筒和外筒、设置在所述内筒内的一受驱动上下移动的U形架和对称设置在所述U形架的两立臂顶端的用于夹取水果的两个夹取片，每一夹取片的底部通过四连杆结构旋转设置在相对应的立臂上，所述U形架底部固定设置一驱动杆，所述驱动杆的底端从所述内筒和外筒的底部穿出，所述内筒和外筒周向侧壁相对应的位置上分别设有供水果穿出的内开孔和外开孔，所述外开孔的外侧连接有供水果滑落的下滑管道；所述旋转伸缩机构包括旋转杆、固体棒、螺旋杆、轴承、手握杆和用于定位的支杆；所述旋转杆的顶端固定在内筒的底面上以驱动所述内筒旋转，所述驱动杆的底部伸入所述旋转杆内上部，所述固体棒固定设置在所述旋转杆内中上部，所述螺旋杆同轴心设置在所述旋转杆内并且顶端固定在所述固体棒的下表面上、底端与固定设置在所述支杆内部顶端的棘轮啮合连接，所述旋转杆的底部套接在所述支杆的外部，所述手握杆通过轴承与所述旋转杆的下部转动连接，所述外筒通过固定架固定在手握杆上。所述锁紧机构包括一拉绳和固定在所述固体棒的顶端的弹簧，所述弹簧的底端固定在所述固体棒的上表面上，顶端用于驱动驱动杆上下移动，所述拉绳的一端固定在所述U形架上，另一端穿过所述旋转杆内腔并从形成在所述旋转杆侧壁上的穿孔穿出，所述穿孔设置在所述固体棒的上部；所述收集机构包括小车和收集箱，所述支杆的底端放置在所述小车的承载面上，所述下滑管道的一端与所述外开孔相连接，另一端延伸至所述收集箱的顶端，所述收集箱通过所述链传动组件设置在小车的承载面上，所述承载面上形成有四个形状相同的轨道，四个所述的轨道呈两排两列对称分布，所述承载面的顶端设有步进电机驱动的链轮，所述链轮位于四个所述轨道的中心位置，所述链传动组件包括传动木板，所述传动木板的中心形成有一环形空腔，所述环形空腔的内壁上固定有弯板链条，所述弯板链条与所述的链轮啮合连接，所述传动木板的上表面用于固定所述收集箱，下表面上固定有四个转动机构，四个转动机构分别适配的在四个所述轨道移动。在上述技术方案中，所述步进电机受STCC型号的单片机控制，所述滑道的中部装配一与所述单片机通讯连接的光感传感器。具体的，所述步进电机的步进电机控制器PUL-引脚接所述单片机的P2.0口，所述步进电机控制器PUL+引脚接单片机的P2.1口，所述步进电机控制器DIR+引脚接单片机的P2.3口，所述步进电机控制器DIR-引脚接单片机的P2.4口，所述步进电机控制器使能端ENA+接单片机的P2.5口，所述步进电机控制器使能端ENA-接单片机的P2.6口，所述步进电机控制器的B-B+A-A+端分别和步进电机对应磁极连接，12MHZ晶振与电容搭建时钟电路连接所述单片机的XTAL1和XTAL2口提供时钟信号，电阻、电容和按钮开关组成复位电路与所述单片机的RST端相连接，所述光感传感器的DO数字信号传输口连接所述单片机的P3.2口。在上述技术方案中，所述小车上设有固定所述下滑管道下部的固定架。在上述技术方案中，所述转动机构为牛眼轴承。在上述技术方案中，所述下滑管道采用螺纹管，所述螺纹管内壁上贴合有管道棉。在上述技术方案中，所述支杆的底端通过三脚架放置在所述小车的承载面上，三脚架本身质量轻便，方便移动位置，大大增加了整个装置的灵活性。在上述技术方案中，夹取片的底部通过第一转轴与所述U形架的顶端转动连接，所述U形架的中上部通过第二转轴与下连杆的一端转动连接，所述下连杆的另一端通过第三转轴与上连杆的一端转动连接，所述上连杆的另一端通过第四转轴与所述夹取片的外侧壁的中部转动连接，所述内筒的顶端边缘位置形成有用于支撑所述下连杆的缺口。在上述技术方案中，所述内筒内还固定设有用于将水果输送至所述内开孔的导向轨道，所述导向轨道为固定装配在所述内筒内的两平行设置的导向杆，所述导向杆的两端对应固定在所述内筒的周向内壁上。在上述技术方案中，所述夹取片的内侧粘有海绵保护垫。在上述技术方案中，所述拉绳的末端固定有一铁钩，所述手握杆的不同高度上开设有多个用于固定所述铁钩的孔。本专利技术的另一方面，还包括所述自动化无刀旋转式水果采摘机的控制方法，包括以下步骤，启动步进电机控制器，启动光感传感器，检测是否有苹果经过，如果未检测到有苹果经过的信号，则确认光感传感器状态，如果确认有苹果经过，则启动步进电机，然后确认步进电机是否转过固定角度，如果没有，再次启动电机，如果确认转过固定角度，则电机停止。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术可实现无刀采摘，最大程度上的保护了水果，不会造成浪费。2.结合了可伸缩的特性，增加了采摘的高度，不会漏摘果树上部的果实(果农通过拉枝的方式，调整果树上果实的高度相差不大，尤其对苹果来说，本装置的可伸缩特性可满足需求)。3.采摘装置容量大，可容纳大部分的中小体型的水果，采摘多种多样的果实，增加了工作的可兼容性。4.可进行大面积作业，在山区也可操作，适应多种地形。5.大部分的人工辅助采摘装置都漏掉了收集时对果实的损伤，当水果从高处落下时，极有可能直接砸到地上，对果实造成损害。而本装置的收集装置内设有缓冲减震装置，既保留了操作者的体力，又实现了对果实的保护。6.操作过程非常简单，不用工作人员进行操作学习即可运作。7.价格低廉，安全可靠，便于维护保养，不用大成本的去请专业人员维护，真正实现了人工辅助的高效率、低成本采摘。8.自动化控制，可实现自动装箱，省时省力。9.夹紧旋转过程手拉控制实现，降低成本，降低装置重量，使其移动操作更加灵活。附图说明图1所示为本专利技术的结构示意图。图2是夹紧机构的结构示意图。图3是四连杆结构的结构示意图。图4内筒的结构示意图。图5是旋转伸缩机构的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动化无刀旋转式水果采摘机，其特征在于，包括夹紧机构、旋转伸缩机构、用于锁紧所述夹紧机构的锁紧机构以及用于收集水果的收集机构；所述夹紧机构包括同轴心设置的内筒和外筒、设置在所述内筒内的一受驱动上下移动的U形架和对称设置在所述U形架的两立臂顶端的用于夹取水果的两个夹取片，每一夹取片的底部通过四连杆结构旋转设置在相对应的立臂上，所述U形架底部固定设置一驱动杆，所述驱动杆的底端从所述内筒和外筒的底部穿出，所述内筒和外筒周向侧壁相对应的位置上分别设有供水果穿出的内开孔和外开孔，所述外开孔的外侧连接有供水果滑落的下滑管道；所述旋转伸缩机构包括旋转杆、固体棒、螺旋杆、轴承、手握杆和用于定位的支杆；所述旋转杆的顶端固定在内筒的底面上以驱动所述内筒旋转，所述驱动杆的底部伸入所述旋转杆内上部，所述固体棒固定设置在所述旋转杆内中上部，所述螺旋杆同轴心设置在所述旋转杆内并且顶端固定在所述固体棒的下表面上、底端与固定设置在所述支杆内部顶端的棘轮啮合连接，所述旋转杆的底部套接在所述支杆的外部，所述手握杆通过轴承与所述旋转杆的下部转动连接，所述外筒通过固定架固定在手握杆上；所述锁紧机构包括一拉绳和固定在所述固体棒的顶端的弹簧，所述弹簧的底端固定在所述固体棒的上表面上，顶端用于驱动驱动杆上下移动，所述拉绳的一端固定在所述U形架上，另一端穿过所述旋转杆内腔并从形成在所述旋转杆侧壁上的穿孔穿出，所述穿孔设置在所述固体棒的上部；所述收集机构包括小车和收集箱，所述支杆的底端放置在所述小车的承载面上，所述下滑管道的一端与所述外开孔相连接，另一端延伸至所述收集箱的顶端，所述收集箱通过链传动组件设置在小车的承载面上，所述承载面上形成有四个形状相同的轨道，四个所述的轨道呈两排两列对称分布，所述承载面的顶端设有步进电机驱动的链轮，所述链轮位于四个所述轨道的中心位置，所述链传动组件包括传动木板，所述传动木板的中心形成有一环形空腔，所述环形空腔的内壁上固定有弯板链条，所述弯板链条与所述的链轮啮合连接，所述传动木板的上表面用于固定所述收集箱，下表面上固定有四个转动机构，四个转动机构分别适配的在四个所述轨道移动。...

【技术特征摘要】
1.自动化无刀旋转式水果采摘机，其特征在于，包括夹紧机构、旋转伸缩机构、用于锁紧所述夹紧机构的锁紧机构以及用于收集水果的收集机构；所述夹紧机构包括同轴心设置的内筒和外筒、设置在所述内筒内的一受驱动上下移动的U形架和对称设置在所述U形架的两立臂顶端的用于夹取水果的两个夹取片，每一夹取片的底部通过四连杆结构旋转设置在相对应的立臂上，所述U形架底部固定设置一驱动杆，所述驱动杆的底端从所述内筒和外筒的底部穿出，所述内筒和外筒周向侧壁相对应的位置上分别设有供水果穿出的内开孔和外开孔，所述外开孔的外侧连接有供水果滑落的下滑管道；所述旋转伸缩机构包括旋转杆、固体棒、螺旋杆、轴承、手握杆和用于定位的支杆；所述旋转杆的顶端固定在内筒的底面上以驱动所述内筒旋转，所述驱动杆的底部伸入所述旋转杆内上部，所述固体棒固定设置在所述旋转杆内中上部，所述螺旋杆同轴心设置在所述旋转杆内并且顶端固定在所述固体棒的下表面上、底端与固定设置在所述支杆内部顶端的棘轮啮合连接，所述旋转杆的底部套接在所述支杆的外部，所述手握杆通过轴承与所述旋转杆的下部转动连接，所述外筒通过固定架固定在手握杆上；所述锁紧机构包括一拉绳和固定在所述固体棒的顶端的弹簧，所述弹簧的底端固定在所述固体棒的上表面上，顶端用于驱动驱动杆上下移动，所述拉绳的一端固定在所述U形架上，另一端穿过所述旋转杆内腔并从形成在所述旋转杆侧壁上的穿孔穿出，所述穿孔设置在所述固体棒的上部；所述收集机构包括小车和收集箱，所述支杆的底端放置在所述小车的承载面上，所述下滑管道的一端与所述外开孔相连接，另一端延伸至所述收集箱的顶端，所述收集箱通过链传动组件设置在小车的承载面上，所述承载面上形成有四个形状相同的轨道，四个所述的轨道呈两排两列对称分布，所述承载面的顶端设有步进电机驱动的链轮，所述链轮位于四个所述轨道的中心位置，所述链传动组件包括传动木板，所述传动木板的中心形成有一环形空腔，所述环形空腔的内壁上固定有弯板链条，所述弯板链条与所述的链轮啮合连接，所述传动木板的上表面用于固定所述收集箱，下表面上固定有四个转动机构，四个转动机构分别适配的在四个所述轨道移动。2.如权利要求1所述的自动化无刀旋转式水果采摘机，其特征在于，所述步进电机受STCC型号的单片机控制，所述下滑管道的中部装配一与所述单片机通讯连接的光感传感器。3.如权利要求2所述的自动化无刀旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婧，张玲莉，赵坚，汪文津，杨泽鹏，黄逸舟，徐巧奕，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津,12