申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2017-11-23

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN107690961B

主分类号：A01D46/24

分类号：A01D46/24;A01D46/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2018.03.16#实质审查的生效;2018.02.16#公开

摘要：本发明公开了一种双自由度电动辅助水果采摘器和水果采摘组件，该水果采摘组件，包括：采摘单元，包括平行四边形活动刀头、刀头剪切驱动机构、以及位于所述平行四边形活动刀头下方的承接兜口，其中，所述刀头剪切驱动机构用于驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间往复变换；以及分离单元，包括水果下落软管和管道分离机构，其中，所述水果下落软管的一端与所述承接兜口衔接，另一端与所述管道分离机构连接，其中，所述管道分离机构包括至少两个分离管道，用于将采摘下来的水果按照大小分类。本发明一次性实现水果采摘定位、果枝分离、下落和分选流程，提高了工作效率，大幅降低了水果在采摘过程中的破损率。

主权项：1.一种双自由度电动辅助水果采摘器，其特征在于，包括：水果采摘组件；支撑单元，用于支撑所述水果采摘组件，包括根据采摘水果高度能够调整长度的抽杆；以及收集单元，包括具有多个水果分隔区的收集箱，所述水果采摘组件的分离单元的至少两个分离管道分别通过软管与所述收集箱的一个水果分隔区相连；水果采摘组件，包括：采摘单元，包括平行四边形活动刀头、刀头剪切驱动机构、以及位于所述平行四边形活动刀头下方的承接兜口，其中，所述刀头剪切驱动机构用于驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间往复变换；以及分离单元，包括水果下落软管和管道分离机构，其中，所述水果下落软管的一端与所述承接兜口衔接，另一端与所述管道分离机构连接，其中，所述管道分离机构包括至少两个分离管道，用于将采摘下来的水果按照大小分类；所述水果采摘组件还包括双自由度电动关节，用于调节所述采摘单元的方位所述双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构；所述双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构，所述水平方位驱动机构包括：水平方位控制电机、水平方位齿轮底座、水平方位主动齿轮、连杆槽、水平方位从动齿轮、滑轮轨道、辅助支撑轮；所述竖直方位驱动机构包括齿轮外罩、竖直方位主动齿轮、竖直方位从动齿轮、竖直方位控制电机、方位调整前端底座、竖直方位调整底座、轴间连接套筒、轴间连接机构；所述水平方位主动齿轮通过过盈配合与轴承连接，所述轴承安装在轴承座上，所述轴承座安装在所述水平方位齿轮底座，所述水平方位主动齿轮通过齿轮啮合与所述水平方位从动齿轮传动连接，所述从动齿轮通过轴过盈配合与所述竖直方位调整底座连接；所述轴间连接机构通过螺栓与竖直方位调整底座连接，所述轴间连接套筒通过螺栓连接在轴间连接机构，所述轴间连接套筒另一端通过键与竖直方位从动齿轮连接，所述轴间连接套筒与所述方位调整前端底座通过孔过盈配合，所述竖直方位主动齿轮通过联轴器与所述竖直方位主动电机连接，所述竖直方位主动电机安装在竖直方位调整底座上；所述竖直方位调整底座两侧面焊有辅助支撑轮，所述辅助支撑轮底部安装在滑轮轨道中，所述滑轮轨道焊接在水平方位齿轮底座上；所述平行四边形活动刀头包括构成平行四边形机构的四条边的第一主动刀片、第二主动刀片、第一从动刀片和第二从动刀片；所述第一主动刀片和第二主动刀片上分别设置有推物斜板。

全文数据：一种双自由度电动辅助水果采摘器和水果采摘组件技术领域[0001]本发明涉及一种水果采摘组件和双自由度电动辅助水果采摘器，适用于采摘苹果、梨、橘子等水果。背景技术[0002]目前，人们采摘苹果、梨、橘子等水果时，多是直接用手从树上将水果摘下，此种操作一方面工作效率比较低，对于较高处的水果不便于采摘；同时，此种操作容易造成树枝被扯断，影响树木生成，还容易扯坏水果与果枝的连接处，造成水果无法长时间收藏保存。现有少数水果采摘辅助设备，存在操作较为费力，工作效率不高等不足，并未得到广泛推广。发明内容[0003]本发明的目的是为了克服纯手工采摘和现有水果采摘存在的不足，提供一种水果采摘组件。[0004]本发明的目的还在于提供一种双自由度电动辅助水果采摘器，能够快速剪切水果与树枝之间的果枝，能够采摘较高位置处的水果，且能过对采摘的水果进行初步的筛选。[0005]为此，本发明一方面提供了一种水果采摘组件，包括:采摘单元，包括平行四边形活动刀头、刀头剪切驱动机构、以及位于所述平行四边形活动刀头下方的承接兜口，其中，所述刀头剪切驱动机构用于驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间往复变换；以及分离单元，包括水果下落软管和管道分离机构，其中，所述水果下落软管的一端与所述承接兜口衔接，另一端与所述管道分离机构连接，其中，所述管道分离机构包括至少两个分离管道，用于将采摘下来的水果按照大小分类。[0006]进一步地，上述管道分离机构包括呈上中下排列的第一分离管道、第二分离管道和第三分离管道，其中，所述第一分离管道和第二分离管道通过第一分选槽连通，所述第二分离管道和所述第三分离管道通过第二分选槽连通。[0007]进一步地，上述管道分离机构还包括在所述至少两个分离管道内腔中置放的分离骨架，所述分离骨架包括若干分离长杆骨架和若干分离口径骨架。[0008]进一步地，上述平行四边形活动刀头包括构成平行四边形机构的四条边的第一主动刀片、第二主动刀片、第一从动刀片和第二从动刀片。[0009]进一步地，上述第一主动刀片和第二主动刀片上分别设置有推物斜板。[0010]进一步地，上述刀头剪切驱动机构在所述平行四边形活动刀头的对角线方向直线移动以驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间变换。[0011]进一步地，上述刀头剪切驱动机构包括水果剪切驱动电机、剪切主动齿轮、以及剪切从动机构，其中，所述剪切主动齿轮通过齿轮齿条啮合方式与剪切从动机构活动连接，所述剪切从动机构与所述第一主动刀片和第二主动刀片驱动连接。[0012]进一步地，上述水果采摘组件还包括双自由度电动关节，其中，所述采摘单元设置在所述双自由度电动关节上，所述双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构。[0013]进一步地，上述水果采摘组件还包括支撑单元，包括抽杆，所述双自由度电动关节设置在所述抽杆上。[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种具有双自由度电动辅助水果采摘器，包括:根据上面所描述的水果采摘组件，其中，所述水果采摘组件还包括双自由度电动关节，用于调节所述采摘单元的方位;支撑单元，用于支撑所述水果采摘组件，包括根据采摘水果高度能够调整长度的抽杆;以及收集单元，包括具有多个水果分隔区的收集箱，所述水果采摘组件的分离单元的至少两个分离管道分别通过软管与所述收集箱的一个水果分隔区相连。[0015]进一步地，上述双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构。[0016]进一步地，上述收集单元还包括固定设置在所述收集箱上的总支撑杆、在所述总支撑杆上设置的球头机构和与所述球头机构连接的抽杆支架。[0017]与现有技术相比，本发明采用平行四边形活动刀头来采摘水果，采用分离单元对水果下落导向和大小分选，一次性实现水果采摘定位、果枝分离、下落和分选流程，提高了工作效率，大幅降低了水果在采摘过程中的破损率。[0018]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0020]图1是根据本发明一实施例的双自由度电动辅助水果采摘器的总体结构示意图；[0021]图2是根据本发明一实施例的采摘单元和双自由度电动关节组件的结构示意图；[0022]图3是根据本发明—实施例的采摘单元的示意图；[0023]图4是根据发明一实施例的剪切从动机构的结构示意图；[0024]图5是根据本发明一实施例的剪切从动结构外罩的结构示意图；[0025]图6是根据本发明一实施例的竖直方位调整底座的结构示意图；[0026]图7是根据本发明一实施例的轴间连接套筒与轴间连接机构的示意图；[0027]图8是根据本发明一实施例的平行四边形活动刀头的结构示意图；[0028]图9是根据本发明一实施例的水平方位控制组件的结构示意图；[0029]图1〇是根据本发明一实施例的水果采摘组件的结构示意图；[0030]图11是根据本发明一实施例的水果分离骨架的结构示意图；[0031]图12是根据本发明一实施例的分离管道的结构示意图；[0032]图13是根据本发明一实施例的收集小车的结构示意图。[0033]附图标记说明[0034]1、支撑单元；2、收集单元；3、水果采摘组件；[0035]4、齿条机构；5、齿轮外罩；6、水平方位控制电机；[0036]7、竖直方位主动齿轮；8、竖直方位从动齿轮；9、竖直方位控制电机；[0037]1〇、方位调整前端底座；n、水果剪切驱动电机；12、刀具支撑架；[0038]13、水果下落承接兜口；〖4、剪切从动机构；15、剪切主动齿轮；[0039]16、剪切从动结构外罩；I7、竖直方位调整底座；18、轴间连接套筒；[0040]I9、轴间连接机构；20、第一主动刀片；21、第一推物斜板；[0041]22、第一从动刀片；23、第二从动刀片；24、第二推物斜板；[0042]25、第二主动刀片；26、水平方位齿轮底座；27、水平主动齿轮；[0043]28、连杆槽；29、水平方位从动齿轮；30、滑轮轨道；[0044]31、辅助支撑轮；32、分离软管；33、把手；[0045]34、抽杆；35、水果下落转接头；36、分离长杆骨架；[0046]37、分离口径骨架；38、第一分离管道；39、第二分离管道；[0047]40、第三分离管道；41、电路系统；42、万向轮；[0048]43、总支撑杆；44、收集箱；45、球笼球头机构；[0049]46、抽杆支架；47、扶手。具体实施方式[0050]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0051]图1至图13示出了根据本发明的一些实施例。[0052]参见图1，本发明的双自由度电动辅助水果采摘器包括支撑单元1、收集单元2、水果采摘组件3。[0053]结合参照图1〇,所述支撑单元1包括抽杆：34和把手33,所述抽杆34可根据采摘水果高度调整抽杆34长度，所述把手33通过螺栓连接在抽杆34的底部，所述把手33侧面安装控制采摘与刀头方位调整的控制按钮。[0054]结合参照图13,收集单元2包括具有多个水果分隔区的收集箱44,用于分类存放水果。[0055]参见图2,本发明的水果采摘组件3包括采摘单元和分离单元。[0056]在一实施例中，该采摘单元包括平行四边形活动刀头、刀头剪切驱动机构、以及水果下落承接兜口13,该平行四边形活动刀头由刀头剪切驱动机构驱动时在矩形展开状态和线状收叠状态之间往复变换，在呈矩形展开状态供水果进入剪切口，在呈线状收叠状态时剪断果柄。[0057]其中，平行四边形活动刀头包括刀具支撑架12、第一主动刀片20、第一推物斜板21、第一从动刀片22、第二从动刀片23、第二推物斜板24、以及第二主动刀片25。[0058]参见图3和图8,所述第一主动刀片20与第一从动刀片22通过螺栓连接，第一从动刀片22与第二从动刀片23通过螺栓连接，第二从动刀片23与第二主动刀片25通过螺栓连接，第二主动刀片25与第一主动刀片20通过螺栓连接，四者构成平行四边形。[0059]在第一主动刀片2〇与第二主动刀片25底板通过螺栓分别安装第一推物斜板21和第二推物斜板24,所述第一主动刀片2〇与第二主动刀片25通过螺栓与剪切从动机构14连接，所述第一从动刀片22与第二从动刀片23通过螺栓与刀具支撑架12连接。[0060]刀头剪切驱动机构包括水果剪切驱动电机11、剪切主动齿轮15、剪切从动机构14。其中，剪切从动机构14包括剪切从动结构外罩16、齿条机构4。[0061]所述水果下落承接兜口I3通过螺栓与刀具支撑架12连接，所述水果下落承接兜口13底部通过卡箍与水果下落软管连接，所述水果下落软管连接通过卡箍与第一分离管道38连接。^062]参见图4和图5,所述剪切从动机构14安装在剪切从动结构外罩16的内槽中，所述剪切从动结构外罩16焊接在方位调整前端底座1〇上，所述水果剪切驱动电机n底座焊接在方位调整前端底座10侧面，所述水果剪切驱动电机11通过联轴器与剪切主动齿轮15连接，所述剪切主动齿轮I5通过齿轮齿条与剪切从动机构14连接，所述主动电机转动带动剪切主动齿轮I5,剪切主动齿轮I5带动剪切从动齿轮，从动齿轮推动主动刀片运动，所述第一推物斜板21、第二推物斜板24将水果连枝推至主动、从动刀片之间完成剪切动作。[0063]在一实施例中，水果采摘组件3还包括双自由度电动关节。[0064]参见图9,该双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构。该水平方位驱动机构包括:水平方位控制电机6、水平方位齿轮底座26、水平主动齿轮27、连杆槽28、水平方位从动齿轮29、滑轮轨道30、辅助支撑轮31。[0065]该竖直方位驱动机构包括齿轮外罩5、竖直方位主动齿轮7、竖直方位从动齿轮8、竖直方位控制电机9、方位调整前端底座1〇、竖直方位调整底座17、轴间连接套筒18、轴间连接机构19。[0066]参见图9,所述水平方位主动齿轮通过过盈配合与轴承连接，所述轴承安装在轴承座上，所述轴承座安装在所述水平方位齿轮底座26,所述水平方位主动齿轮通过齿轮啮合与所述水平方位从动齿轮29传动连接，所述从动齿轮通过轴过盈配合与所述竖直方位调整底座17连接。[0067]所述水平方位电机转动时，带动所述水平方位主动齿轮，所述主动齿轮带动所述从动齿轮，所述方位从动齿轮带动所述竖直方位调整底座17，从而实现采摘及刀头方位控制单元3实现水平方位的调整，所述水平方位从动齿轮29带动所述方位所述抽杆34安装在所述水平方位齿轮底座26的两个缺口位置处，并通过螺栓固定。[0068]结合参照图2、图6和图7,所述轴间连接机构19通过螺栓与竖直方位调整底座17连接，所述轴间连接套筒18通过螺栓连接在轴间连接机构19,所述轴间连接套筒18另一端通过键与竖直方位从动齿轮8连接，所述轴间连接套筒18与所述方位调整前端底座10通过孔过盈配合，所述竖直方位主动齿轮7通过联轴器与所述竖直方位主动电机连接，所述竖直方位主动电机安装在竖直方位调整底座17上。[0069]所述竖直方位调整底座17两侧面焊有辅助支撑轮31，所述辅助支撑轮31底部安装在滑轮轨道30中，所述滑轮轨道30焊接在水平方位齿轮底座26上，所述竖直方位主控电机带动所述竖直方位主动齿轮7转动，所述竖直方位主动齿轮7带动所述竖直方位从动齿轮8，从而所述竖直方位从动齿轮8带动采摘及刀头方位控制单元3实现竖直方位的调整。[0070]分离单元包括水果下落软管和管道分离机构，其中，所述水果下落软管的一端与所述水果下落承接兜口13衔接，另一端与所述管道分离机构连接，其中，所述管道分离机构包括至少两个分离管道，用于将采摘下来的水果按照大小分类。[0071]具体地，分离单元包括水果下落转接头35、分离长杆骨架36、分离口径骨架37、第一分离管道38、第二分离管道39、第三分离管道40、以及分离软管32。[0072]参见图11、图12，所述分离长杆骨架36与分离口径骨架37通过焊接连接，所述第一分离管道38、第二分离管道39、第三分离管道40通过焊接与所述长杆骨架与分离口径骨架37连接，所述水果分离单元尾部通过软管与水果收集单元连接，所述分离轨道1外侧通过焊接与抽杆34中间固定位置连接。[0073]当水果剪切后进入所述水果下落承接兜口13，通过软管进入所述分离口径，水果根据大小不同进入所述分离管道，最后进入所述收集单元2,完成水果分离。[0074]参见图13,所述收集单元2包括电路系统41、万向轮42、总支撑杆43、三个分离区收集箱44、球笼球头机构45、抽杆支架46、以及扶手47。[0075]其中，所述电路系统41安装在所述收集单元的端部靠近所述扶手47处，所述三个分离区收集箱通过软管与所述分离单元连接，所述球笼球头机构45通过焊接与所述抽杆支架连接，所述抽杆支架在采摘设备不工作时支撑抽杆34,所述球笼球头另一端通过螺栓与总支撑杆43焊接，所述总支撑杆43通过焊接与三个分离区收集箱的中间箱体连接，所述收集单元底部安装四个万向轮42。[0076]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种水果采摘组件，其特征在于，包括：一采摘单元，包括平行四边形活动刀头、刀头剪切驱动机构、以及位于所述平行四边形活动刀头下方的承接兜口，其中，所述刀头剪切驱动机构用于驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间往复变换；以及分离单元，包括水果下落软管和管道分离机构，其中，所述水果下落软管的一端与所述承接兜口衔接，另一端与所述管道分离机构连接，其中，所述管道分离机构包括至少两个分离管道，用于将采摘下来的水果按照大小分类。2.根据权利要求1所述的水果采摘组件，其特征在于，所述管道分离机构包括呈上中下排列的第一分离管道、第二分离管道和第三分离管道，其中，所述第一分离管道和第二分离管道通过第一分选槽连通，所述第二分离管道和所述第三分离管道通过第二分选槽连通。3.根据权利要求2所述的水果采摘组件，其特征在于，所述管道分离机构还包括在所述至少两个分离管道内腔中置放的分离骨架，所述分离骨架包括若干分离长杆骨架和若干分离口径骨架。4.根据权利要求1所述的水果采摘组件，其特征在于，所述平行四边形活动刀头包括构成平行四边形机构的四条边的第一主动刀片、第二主动刀片、第一从动刀片和第二从动刀片。5.根据权利要求4所述的水果采摘组件，其特征在于，所述第一主动刀片和第二主动刀片上分别设置有推物斜板。6.根据权利要求4所述的水果采摘组件，其特征在于，所述刀头剪切驱动机构在所述平行四边形活动刀头的对角线方向直线移动以驱动所述平行四边形活动刀头在矩形展开状态和线状收叠状态之间变换。7.根据权利要求4所述的水果采摘组件，其特征在于，所述刀头剪切驱动机构包括水果剪切驱动电机、剪切主动齿轮、以及剪切从动机构，其中，所述剪切主动齿轮通过齿轮齿条啮合方式与剪切从动机构活动连接，所述剪切从动机构与所述第一主动刀片和第二主动刀片驱动连接。8.—种双自由度电动辅助水果采摘器，其特征在于，包括：根据权利要求1至7中任一项所述的水果采摘组件，其中，所述水果采摘组件还包括双自由度电动关节，用于调节所述采摘单元的方位；支撑单元，用于支撑所述水果采摘组件，包括根据采摘水果高度能够调整长度的抽杆；以及收集单元，包括具有多个水果分隔区的收集箱，所述水果采摘组件的分离单元的至少两个分离管道分别通过软管与所述收集箱的一个水果分隔区相连。9.根据权利要求8所述的双自由度电动辅助水果采摘器，其特征在于，所述双自由度电动关节包括水平方位驱动机构和竖直方位驱动机构。10.根据权利要求8所述的双自由度电动辅助水果采摘器，其特征在于，所述收集单元还包括固定设置在所述收集箱上的总支撑杆、在所述总支撑杆上设置的球头机构和与所述球头机构连接的抽杆支架。

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