一种螺旋式果蔬采摘装置及采摘方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种螺旋式果蔬采摘装置，包括机架，以及设置在所述机架上的转动轴和传动系统；所述转动轴和传动系统相互连接；所述转动轴在所述机架上呈网格布局，所述转动轴上设置有螺旋叶片；所述螺旋叶片的旋转方向均相同；本发明专利技术适用于采摘被树叶遮挡的果蔬，弥补了现有机器视觉技术无法检测到被树叶遮挡的果蔬的不足；可在风速高的环境，采摘扰动大的果蔬，丰富了目前微扰动果蔬采摘的技术；可一次采摘相邻的多个果蔬，弥补了现有技术缺乏一次采摘两个以上果蔬技术的不足；螺旋叶片呈网格布局，形成多层网状、覆盖面积大，不需要精准瞄准果蔬或果蔬的柄，降低了设备软件、硬件的要求，减少了成本，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋式果蔬采摘装置及采摘方法
本专利技术涉及农业采摘
，具体涉及一种螺旋式果蔬采摘装置及采摘方法。
技术介绍
十几年来，机械化、自动化采摘果蔬主要有两种方式，一种是夹持方式，就是用两瓣或多瓣夹板夹持果蔬，然后拉动或扭转，使果蔬脱离枝干；另一种是剪切方式，就是用刀刃靠近果蔬柄，用刀刃切断果蔬柄或剪断果蔬柄。近年来，为了提高农业生产现代化水平，机器人技术、机器视觉技术、自动化技术、信息技术、大数据应用、人工智能等新技术正在积极应用到采摘果蔬机械上，但是，这些新技术迫切需要解决的问题是：(1)机器视觉无法检测被树叶遮挡的果蔬；(2)对于轻微扰动的果蔬，机器视觉采摘点的准确率低于90％，采摘点确认处理时间接近10秒；(3)机器视觉确定扰动较大的动态果蔬，还需要进一步研究。上述这些情况造成自动化采摘遗漏果实、动作缓慢、减收、效率低等问题，阻碍了农业全面实现机械化、自动化的进程。现有技术中，中国专利CN109526395A公开了一种苹果采摘装置，包括手持手柄、主轴、副轴、驱动装置、伸缩轴调节器、果篮以及采摘器，其采摘过程需要人手抓举长轴，用长轴上的刀刃切断果蔬柄；中国专利CN109197155A公开了一种苹果采摘装置，包括长管、剪刀、滑轮、拉绳，拉绳绕在滑轮上，其工作原理为拉绳子剪刀切断苹果梗；中国专利CN109156164A公开了一种苹果采摘机器人，包括机器人主体、多级调节臂、调节装置、手爪和分拣装置，其工作原理为用手爪抓取苹果。以上这些现有技术均存在动作缓慢、减收、效率低等问题。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种螺旋式果蔬采摘装置，该装置利用螺旋叶片转动产生推力或拉力，使果蔬大幅度、高频率地摆动，模仿人手从树枝上揪下果蔬的动作，造成果柄折断的效果，从而使果蔬脱离枝干；螺旋叶片呈网格布局，形成多层网状，适合采摘被树叶遮挡的果蔬，还适合采摘在风中摇摆的果蔬。本专利技术的另一目的在于提供一种螺旋式果蔬采摘方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种螺旋式果蔬采摘装置，包括机架，以及设置在所述机架上的转动轴和传动系统；所述转动轴和传动系统相互连接；所述转动轴在所述机架上呈网格布局，所述转动轴上设置有螺旋叶片；所述螺旋叶片的旋转方向均相同；所述传动系统包括轴承座、齿轮、过桥齿轮、皮带轮一、皮带轮二、皮带和电机，其中所述轴承座安装在所述机架上；所述轴承座和齿轮都与所述转动轴相对应设置，且都与所述转动轴相连接；所述过桥齿轮设置在相邻的齿轮之间，使得相邻的齿轮转动方向相同；所述皮带轮一设置在所述电机上，所述皮带轮二设置在机架的一个转动轴上，所述皮带轮一和皮带轮二通过所述皮带相连接。优选地，所述螺旋叶片由弹性材料制成。优选地，所述螺旋叶片采用变径螺旋线，其前端的直径小于后端的直径。优选地，所述螺旋叶片的螺距小于果蔬直径，便于储存果蔬。优选地，相邻的螺旋叶片之间的间距小于果蔬直径，避免果蔬从间隙掉落。一种螺旋式果蔬采摘方法，包括下述步骤：(1)工作状态下，螺旋式果蔬采摘装置安装在采摘机器的机械臂前端，启动电机正转，螺旋叶片转动，产生向外拉动果蔬的力；在自动化控制与机械视觉引导下，螺旋式果蔬采摘装置瞄准有果蔬的大概位置，螺旋叶片像钻头一样钻进果蔬枝叶中，达到指定位置后，电机快速变换正转和反换模式，螺旋叶片产生的推力和拉力使接触到的果蔬和枝叶大幅度、高频率地摆动，果柄和部分树叶折断，脱离枝条；即使果蔬被树叶挡住，因为树叶柔软可以轻易摆动，所以螺旋叶片可以隔着树叶拉动果蔬，则果蔬落入两个螺旋叶片之间的空间里；(2)采摘机器的机械臂带动螺旋式果蔬采摘装置从树枝中退出，在退出过程中，螺旋叶片保持转动，持续提供向外拉动果蔬的力，螺旋式果蔬采摘装置保持前高后低，防止果蔬留在树枝中或从装置前端掉落；退出树枝后，螺旋式果蔬采摘装置降低高度，改为前低后高，电机反向转动，使螺旋叶片反向转动，产生向外推动果蔬的力，则果蔬被吐出；(3)按照事先规划的采摘路径，将果蔬挂果面积按照网格划分，顺序采摘，并重复上述采摘动作，则可完成全部挂果面积的采摘。本专利技术的工作原理：工作状态下，螺旋式果蔬采摘装置安装在采摘机器的机械臂前端，启动电机正转，螺旋叶片转动，产生向外拉动果蔬的力；在自动化控制与机械视觉引导下，螺旋式果蔬采摘装置瞄准有果蔬的大概位置，螺旋叶片像钻头一样钻进果蔬枝叶中，达到指定位置后，电机快速变换正转和反换模式，螺旋叶片产生的推力和拉力使接触到的果蔬和枝叶大幅度、高频率地摆动，果柄和部分树叶折断，脱离枝条；即使果蔬被树叶挡住，因为树叶柔软可以轻易摆动，所以螺旋叶片可以隔着树叶拉动果蔬，则果蔬落入两个螺旋叶片之间的空间里；采摘机器的机械臂带动螺旋式果蔬采摘装置从树枝中退出，在退出过程中，螺旋叶片保持转动，持续提供向外拉动果蔬的力，螺旋式果蔬采摘装置保持前高后低，防止果蔬留在树枝中或从装置前端掉落；退出树枝后，螺旋式果蔬采摘装置降低高度，改为前低后高，电机反向转动，使螺旋叶片反向转动，产生向外推动果蔬的力，则果蔬被吐出；按照事先规划的采摘路径，将果蔬挂果面积按照网格划分，顺序采摘，并重复上述采摘动作，则可完成全部挂果面积的采摘。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：(1)本专利技术适用于采摘被树叶遮挡的果蔬，弥补了现有机器视觉技术无法检测到被树叶遮挡的果蔬的不足；(2)本专利技术可在风速高的环境，采摘扰动大的果蔬，丰富了目前微扰动果蔬采摘的技术；(3)本专利技术可一次采摘相邻的多个果蔬，弥补了现有技术缺乏一次采摘两个以上果蔬技术的不足；(4)本专利技术的螺旋叶片呈网格布局，形成多层网状、覆盖面积大，不需要精准瞄准果蔬或果蔬的柄，降低了设备软件、硬件的要求，减少了成本，提高了生产效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的螺旋叶片排列示意图；图3为本专利技术的传动系统示意图；图4为本专利技术的立体图；图5为本专利技术的工作状态示意图之一；图6为本专利技术的工作状态示意图之二。图中附图标记为：1、螺旋叶片；2、转动轴；3、轴承座；4、齿轮；5、过桥齿轮；6、皮带；7、皮带轮一；8、皮带轮二；9、电机；10、机架；11、机器视觉摄像头。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1～6所示，一种螺旋式果蔬采摘装置，包括机架10，以及设置在所述机架10上的转动轴2和传动系统；所述转动轴2和传动系统相互连接；所述转动轴2在所述机架10上呈网格布局，所述转动轴2上设置有螺旋叶片1，且螺旋叶片1与转动轴2同轴，各螺旋叶片的旋转方向均相同，如图2所示；所述螺旋叶片1由弹性材料制成，即采用轻薄、柔软的弹性材料，例如橡胶、尼龙；所述螺旋叶片1采用变径螺旋线，其前端的直径小于后端的直径；所述螺旋叶片1的螺距小于果蔬直径，便于储存果蔬；相邻的螺旋叶片之间的间距小于果蔬直径，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，包括机架，以及设置在所述机架上的转动轴和传动系统；所述转动轴和传动系统相互连接；所述转动轴在所述机架上呈网格布局，所述转动轴上设置有螺旋叶片；所述螺旋叶片的旋转方向均相同；/n所述传动系统包括轴承座、齿轮、过桥齿轮、皮带轮一、皮带轮二、皮带和电机，其中所述轴承座安装在所述机架上；所述轴承座和齿轮都与所述转动轴相对应设置，且都与所述转动轴相连接；所述过桥齿轮设置在相邻的齿轮之间，使得相邻的齿轮转动方向相同；所述皮带轮一设置在所述电机上，所述皮带轮二设置在机架的一个转动轴上，所述皮带轮一和皮带轮二通过所述皮带相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，包括机架，以及设置在所述机架上的转动轴和传动系统；所述转动轴和传动系统相互连接；所述转动轴在所述机架上呈网格布局，所述转动轴上设置有螺旋叶片；所述螺旋叶片的旋转方向均相同；
所述传动系统包括轴承座、齿轮、过桥齿轮、皮带轮一、皮带轮二、皮带和电机，其中所述轴承座安装在所述机架上；所述轴承座和齿轮都与所述转动轴相对应设置，且都与所述转动轴相连接；所述过桥齿轮设置在相邻的齿轮之间，使得相邻的齿轮转动方向相同；所述皮带轮一设置在所述电机上，所述皮带轮二设置在机架的一个转动轴上，所述皮带轮一和皮带轮二通过所述皮带相连接。


2.根据权利要求1所述的螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，所述螺旋叶片由弹性材料制成。


3.根据权利要求1所述的螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，所述螺旋叶片采用变径螺旋线，其前端的直径小于后端的直径。


4.根据权利要求1所述的螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，所述螺旋叶片的螺距小于果蔬直径，便于储存果蔬。


5.根据权利要求1所述的螺旋式果蔬采摘装置，其特征在于，相邻的螺旋叶片之间的间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉慧，高杰茹，刘吉安，
申请(专利权)人：刘吉安，
类型：发明
国别省市：广东;44