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长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法

阅读：889发布：2020-05-08

专利汇可以提供长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法。现有水果采摘装置易对水果造成损伤。本发明的采摘方向调节组件调节水果采摘末端执行组件的角度；水果采摘末端执行组件包括相铰接的第一空心半球体和第二空心半球体；第一空心半球体设有第一刀片，第二空心半球体设有第二刀片。本发明完成采摘角度调节后，水果套入第一空心半球体，按下开关，舵机转动180°后自动停转，第一刀片和第二刀片闭合将果梗切断，第一空心半球体和第二空心半球体的封闭空间包覆果实；水果采摘末端执行组件向靠近开口环方向转动，再次按下开关，舵机反向旋转180°后自动停转，第一空心半球体打开，果实落入开口环。本发明避免水果直接掉落造成损伤。，下面是长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.长梗类水果辅助采摘装置，包括空心长杆、采摘方向调节组件、水果采摘末端执行组件、果实传送缓冲通道组件和控制系统，其特征在于：所述的采摘方向调节组件包括滑块、连杆、摇杆和杆套；所述的滑块由拉手、轴套和拉杆组成；拉杆两端与拉手和轴套分别固定；
拉手和轴套均套置在空心长杆外，且均与空心长杆构成滑动副；轴套与连杆一端铰接，连杆另一端与摇杆一端铰接；摇杆另一端与杆套铰接，杆套固定在空心长杆顶部；
所述的水果采摘末端执行组件包括第一空心半球体、第二空心半球体、第一刀片、第二刀片、舵机、舵机架和连接轴；第二空心半球体的底部与采摘方向调节组件的摇杆中部固定；第一空心半球体开设的第一通孔与第二空心半球体开设的第一通孔通过销轴铰接，第一空心半球体开设的第二通孔、第二空心半球体开设的第二通孔以及两个第一通孔同轴设置，且两个第一通孔位于第一空心半球体的一端，两个第二通孔位于第一空心半球体的另一端；舵机固定在舵机架上，舵机架固定在第二空心半球体外表面，舵机的输出轴与连接轴通过联轴器连接；连接轴与第二空心半球体的第二通孔构成转动副，且固定在第一空心半球体的第二通孔内；所述第一空心半球体的曲面上开设三角形槽口，三角形槽口的顶部开放于第一空心半球体的平面处；第一刀片嵌入三角形槽口内；所述第二空心半球体的平面上开设弧形槽口，第二刀片嵌入弧形槽口内；第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为0°时，第一刀片位于第二空心半球体的顶部，第二刀片位于第一空心半球体的底部；第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为180°时，第一刀片与第二刀片闭合；
所述的果实传送缓冲通道组件由开口环和收集通道组成；开口环固定在空心长杆顶端，且位于水果采摘末端执行组件下方；收集通道顶部固定在开口环上；
所述的控制系统包括开关、单片机、稳压电路板和蓄电池；单片机和开关均固定在单片机安装套上；单片机安装套固定在空心长杆上；开关控制单片机和舵机的启闭；蓄电池输出的电压经稳压电路板后为单片机及舵机供电。
2.根据权利要求1所述的长梗类水果辅助采摘装置，其特征在于：所述空心长杆的杆长为1.8m。
3.根据权利要求1所述的长梗类水果辅助采摘装置，其特征在于：所述第一空心半球体的内径为100mm，外径为110mm；第二空心半球体的内径为110mm，外径为120mm。
4.根据权利要求1所述的长梗类水果辅助采摘装置，其特征在于：所述的蓄电池设置在地面上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的长梗类水果辅助采摘装置的采摘方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、使用者推动拉手，拉手、拉杆和轴套组成的滑块一起沿着长杆滑动，滑块通过连杆带动摇杆绕铰接点转动，固连在摇杆上的水果采摘末端执行组件随摇杆转动，从而通过改变滑块的行程来完成水果采摘末端执行组件的采摘角度调节，以适应生长方向不同的水果；
步骤二、两个空心半球体初始位置为第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为0°；将水果套入第一空心半球体内，按下开关，单片机控制舵机转动180°后自动停转，第一空心半球体上的第一刀片和第二空心半球体上的第二刀片闭合将果梗切断，此时，第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为180°，第一空心半球体和第二空心半球体之间的封闭空间包覆住果实；
步骤三、使用者再次调节滑块在长杆上的位置，使水果采摘末端执行组件向靠近开口环方向转动，随后再次按下开关，单片机控制舵机反向旋转180°后自动停转，第一空心半球体打开，两个空心半球体回到初始位置，果实落入开口环中，并沿着收集通道到达地面的收集箱中；
步骤四、重复步骤一、二和三。

说明书全文

长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法

技术领域

[0001] 本发明属于水果采摘技术领域，具体涉及一种长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法。

背景技术

[0002] 目前，全国很多地区在水果的采摘上依然主要靠人工，机械化程度低。市场上现有的水果采摘装置主要分为两种，一种的末端执行器为剪刀，主要通过剪切果梗将水果剪下，另一种的末端执行器为三爪，通过拉拽使水果与枝干分离，这两种装置都容易对水果造成损伤，他们都是通过软钢丝绳进行传力，因此长时间采摘需要消耗果农大量体力，并且无法实现水果在摘下后自行到达地面，无法连续采摘，效率低。因此，设计一种能保证水果在采摘过程中无损伤，采摘效率高，并能将水果传输至地面的水果采摘机械装置十分重要。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种长梗类水果辅助采摘装置及其采摘方法。

[0004] 本发明长梗类水果辅助采摘装置，包括空心长杆、采摘方向调节组件、水果采摘末端执行组件、果实传送缓冲通道组件和控制系统。所述的采摘方向调节组件包括滑块、连杆、摇杆和杆套；所述的滑块由拉手、轴套和拉杆组成；拉杆两端与拉手和轴套分别固定；拉手和轴套均套置在空心长杆外，且均与空心长杆构成滑动副；轴套与连杆一端铰接，连杆另一端与摇杆一端铰接；摇杆另一端与杆套铰接，杆套固定在空心长杆顶部。

[0005] 所述的水果采摘末端执行组件包括第一空心半球体、第二空心半球体、第一刀片、第二刀片、舵机、舵机架和连接轴；第二空心半球体的底部与采摘方向调节组件的摇杆中部固定。第一空心半球体开设的第一通孔与第二空心半球体开设的第一通孔通过销轴铰接，第一空心半球体开设的第二通孔、第二空心半球体开设的第二通孔以及两个第一通孔同轴设置，且两个第一通孔位于第一空心半球体的一端，两个第二通孔位于第一空心半球体的另一端；舵机固定在舵机架上，舵机架固定在第二空心半球体外表面，舵机的输出轴与连接轴通过联轴器连接；连接轴与第二空心半球体的第二通孔构成转动副，且固定在第一空心半球体的第二通孔内。所述第一空心半球体的曲面上开设三角形槽口，三角形槽口的顶部开放于第一空心半球体的平面处；第一刀片嵌入三角形槽口内；所述第二空心半球体的平面上开设弧形槽口，第二刀片嵌入弧形槽口内；第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为0°时，第一刀片位于第二空心半球体的顶部，第二刀片位于第一空心半球体的底部；第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为180°时，第一刀片与第二刀片闭合。

[0006] 所述的果实传送缓冲通道组件由开口环和收集通道组成；开口环固定在空心长杆顶端，且位于水果采摘末端执行组件下方；收集通道顶部固定在开口环上。

[0007] 所述的控制系统包括开关、单片机、稳压电路板和蓄电池。单片机和开关均固定在单片机安装套上；单片机安装套固定在空心长杆上。开关控制单片机和舵机的启闭。蓄电池输出的电压经稳压电路板后为单片机及舵机供电。

[0008] 所述空心长杆的杆长为1.8m。

[0009] 所述第一空心半球体的内径为100mm，外径为110mm；第二空心半球体的内径为110mm，外径为120mm。

[0010] 所述的蓄电池设置在地面上。

[0011] 该长梗类水果辅助采摘装置的采摘方法，具体如下：

[0012] 步骤一、使用者推动拉手，拉手、拉杆和轴套组成的滑块一起沿着长杆滑动，滑块通过连杆带动摇杆绕铰接点转动，固连在摇杆上的水果采摘末端执行组件随摇杆转动，从而通过改变滑块的行程来完成水果采摘末端执行组件的采摘角度调节，以适应生长方向不同的水果。

[0013] 步骤二、两个空心半球体初始位置为第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为0°；将水果套入第一空心半球体内，按下开关，单片机控制舵机转动180°后自动停转，第一空心半球体上的第一刀片和第二空心半球体上的第二刀片闭合将果梗切断，此时，第一空心半球体和第二空心半球体的平面外法向量夹角为180°，第一空心半球体和第二空心半球体之间的封闭空间包覆住果实。

[0014] 步骤三、使用者再次调节滑块在长杆上的位置，使水果采摘末端执行组件向靠近开口环方向转动，随后再次按下开关，单片机控制舵机反向旋转180°后自动停转，第一空心半球体打开，两个空心半球体回到初始位置，果实落入开口环中，并沿着收集通道到达地面的收集箱中。

[0015] 步骤四、重复步骤一、二和三。

[0016] 本发明具有的有益效果是：

[0017] 1、本发明使用滑块摇杆机构，能够调节水果采摘末端执行器的采摘角度，从而适应生长于不同方向的水果。

[0018] 2、本发明通过两个半球体的开合，使水果被摘下后包覆于球体中，避免直接掉落以造成损伤，对成熟的水果起到了很好的保护作用。

[0019] 3、本发明使用果实传送缓冲通道组件，使果实在摘下后自行到达地面，实现高效率连续采摘。

[0020] 4、本发明通过单片机控制舵机转动，执行剪切动作，节省了人力，使采摘更高效。附图说明

[0021] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0022] 图2为本发明中采摘方向调节组件的结构立体图；

[0023] 图3为本发明中第一空心半球体和第二空心半球体在初始位置时水果采摘末端执行组件的结构立体图；

[0024] 图4为本发明中第一空心半球体和第二空心半球体闭合时水果采摘末端执行组件的结构立体图。

具体实施方式

[0025] 以下结合附图对本发明作进一步说明。

[0026] 如图1所示，长梗类水果辅助采摘装置，包括空心长杆9、采摘方向调节组件、水果采摘末端执行组件、果实传送缓冲通道组件和控制系统。盛果期果树的树冠高度H在2.5～3m左右，而使用者操作杆类采摘器时杆底部离地高度h一般为1.2m左右，空心长杆杆长L＝H-h，本实施例将空心长杆杆长设置为1.8m。

[0027] 如图2所示，采摘方向调节组件包括滑块、连杆6、摇杆5和杆套14；滑块由拉手10、轴套7和拉杆8组成；拉杆8两端与拉手10和轴套7分别固定；拉手和轴套均套置在空心长杆外，且均与空心长杆9构成滑动副；轴套7与连杆6一端铰接，连杆另一端与摇杆一端铰接；摇杆另一端与杆套14铰接，杆套固定在空心长杆顶部。

[0028] 如图3和4所示，水果采摘末端执行组件包括第一空心半球体1、第二空心半球体4、第一刀片、第二刀片、舵机2、舵机架3和连接轴16；两个空心半球体的直径根据长梗类水果的平均直径而选定，本实施例中第一空心半球体1的内径为100mm，外径为110mm；第二空心半球体4的内径为110mm，外径为120mm。第二空心半球体4的底部与采摘方向调节组件的摇杆5中部固定。第一空心半球体1开设的第一通孔与第二空心半球体4开设的第一通孔通过销轴17铰接，第一空心半球体1开设的第二通孔、第二空心半球体4开设的第二通孔以及两个第一通孔同轴设置，且两个第一通孔位于第一空心半球体1的一端，两个第二通孔位于第一空心半球体1的另一端；舵机2通过螺钉固定在舵机架3上，舵机架固定在第二空心半球体4外表面，舵机的输出轴与连接轴16通过联轴器连接；连接轴16与第二空心半球体4的第二通孔构成转动副，且固定在第一空心半球体1的第二通孔内。第一空心半球体1的曲面上开设三角形槽口，三角形槽口的顶部开放于第一空心半球体1的平面处；第一刀片嵌入三角形槽口内；第二空心半球体4的平面上开设弧形槽口，第二刀片嵌入弧形槽口内；第一空心半球体1和第二空心半球体4的平面外法向量夹角为0°(即第一空心半球体1的外表面与第二空心半球体4的内表面重合)时，第一刀片位于第二空心半球体的顶部，第二刀片位于第一空心半球体1的底部，第一空心半球体1和第二空心半球体4的平面外法向量夹角为180°时，第一刀片与第二刀片闭合。

[0029] 如图1所示，果实传送缓冲通道组件由开口环15和收集通道13组成；开口环固定在空心长杆9顶端，且位于水果采摘末端执行组件下方；收集通道13顶部固定在开口环上。

[0030] 控制系统包括开关、单片机11、稳压电路板和蓄电池。单片机11和开关均固定在单片机安装套12上；单片机安装套固定在空心长杆9上。开关控制单片机和舵机的启闭。蓄电池输出的电压经稳压电路板后为单片机及舵机供电。蓄电池设置在地面上。

[0031] 该长梗类水果辅助采摘装置的采摘方法，具体如下：

[0032] 步骤一、使用者推动拉手10，拉手、拉杆8和轴套7组成的滑块一起沿着长杆9滑动，滑块通过连杆6带动摇杆5绕铰接点转动，固连在摇杆上的水果采摘末端执行组件随摇杆5转动，从而通过改变滑块的行程来完成水果采摘末端执行组件的采摘角度调节，以适应生长方向不同的水果。

[0033] 步骤二、两个空心半球体初始位置为第一空心半球体1和第二空心半球体4的平面外法向量夹角为0°，如图3所示；将水果套入第一空心半球体1内，按下开关，单片机11控制舵机2转动180°后自动停转，第一空心半球体1上的第一刀片和第二空心半球体4上的第二刀片闭合将果梗切断，此时，第一空心半球体1和第二空心半球体4的平面外法向量夹角为180°，如图4所示，第一空心半球体1和第二空心半球体4之间的封闭空间包覆住果实，避免果实掉落造成损伤。

[0034] 步骤三、使用者再次调节滑块在长杆9上的位置，使水果采摘末端执行组件向靠近开口环15方向转动，随后再次按下开关，单片机控制舵机反向旋转180°后自动停转，第一空心半球体1打开，两个空心半球体回到初始位置，果实落入开口环15中，并沿着收集通道13到达地面的收集箱中。

[0035] 步骤四、重复步骤一、二和三，实现果实连续采摘。

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