一種塔吊式自動水果採摘裝置的製作方法

2024-03-27 08:18:05

本發明涉及一種果園採摘工作中高效的自動水果採摘裝置，特別是一種塔吊式自動水果採摘裝置。

背景技術：

隨著科技的進步與社會的發展，很多傳統的工作方式也發生了顛覆性的變化，尤其是隨著自動化技術在各個領域的普及和推廣，讓人們的生活和工作得到了極大的便利，在工業發展領域是如此，在農業生產領域也得到了極大的應用，尤其是在中國人口紅利逐漸消失的今天，農業自動化的打造和提升已經成為了一種社會和科技發展的必然，這是一塊科技空白區域，也是一塊有著極大發展潛力的藍海區域，現在我國的水果種植區域，在採摘水果時，絕大多數果農還在使用著最為古老的人工爬樹採摘的方法，採用人工上樹的方法來採摘水果勞動強度非常的大，而且採摘的效率低，採摘後的水果難以保證完整，同時也大大提高了果農的採摘成本，因此也在一定程度上限值了規模化種植和產出的可能性。

授權公告號為cn202889971u的實用新型專利公開了一種太陽能和油混合動力智能水果採摘車，包括車體、設置在車體上的太陽能工作動力機構、液壓升舉機構、智能採摘機構、可移動電子顯示控制機構和驅動行走機構，智能採摘機構包括採摘智慧機器人，採摘智慧機器人包括採摘臂，採摘臂上連接著採摘機械手，採摘機械手下部對應設置水果集結口，上述實用新型是採用機械手對水果進行採摘，這種剛性採摘方式容易損壞水果的皮肉，採摘後的水果直接掉入水果集結口，由於重力的作用，在水果掉入水果集結口後容易對水果造成二次損壞，難以保證採摘後的水果完整性，該實用新型所包括的裝置較多，且裝置的價格比較昂貴，對於日後的維修保養費用也不低，無形當中大大增加了果農的採摘成本，使用上述裝置雖然提高了採摘效率，但是不能保證採摘水果的完整性，也不能降低採摘成本，對於大多數果農來說並不適用。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種塔吊式自動水果採摘裝置，以解決現有水果採摘的勞動強度大、採摘的效率低、採摘後的水果難以保證完整、採摘成本高的問題。

解決上述技術問題的技術方案是：一種塔吊式自動水果採摘裝置，包括運輸車、水平移動裝置、採摘基座、旋轉支撐裝置、旋轉伸縮臂裝置、旋轉柔性採摘裝置、水果傳遞裝置、水果收集箱、視覺識別裝置，所述水平移動裝置安裝在運輸車上，所述採摘基座安裝在水平移動裝置上，所述旋轉支撐裝置安裝在採摘基座上，所述旋轉伸縮臂裝置的一端與旋轉支撐裝置連接，另一端與旋轉柔性採摘裝置連接，所述視覺識別裝置安裝在旋轉柔性採摘裝置上，所述水果收集箱設置在水平移動裝置的一側，所述水果傳遞裝置的一端與旋轉伸縮臂裝置連接，另一端與水果收集箱連接。

本發明的進一步技術方案是：所述旋轉支撐裝置包括電機支架、電機a、小齒輪、旋轉支撐柱，所述旋轉支撐柱包括支撐座、大齒輪和支撐柱，所述支撐座安裝在採摘基座上，所述大齒輪與支撐座轉動連接，所述支撐柱安裝在大齒輪上，所述電機支架安裝在採摘基座上，所述電機a安裝在電機支架上，所述小齒輪安裝在電機a的輸出軸上，所述大齒輪與小齒輪相互嚙合。

本發明的再進一步技術方案是：所述旋轉伸縮臂裝置包括電機b、伸縮臂、伸縮液壓缸，所述電機b安裝在支撐柱上，所述伸縮臂包括伸縮臂a和伸縮臂b，所述伸縮臂a安裝在電機b的輸出軸上，所述伸縮臂b套接在伸縮臂a內，所述伸縮液壓缸的一端安裝在伸縮臂a的下側，另一端安裝在伸縮臂b的下側，所述伸縮臂a和伸縮臂b的上側還開設有水果回收槽，所述水果回收槽的一端與旋轉柔性採摘裝置連接，另一端與水果傳遞裝置連接。

本發明的再進一步技術方案是：所述水果傳遞裝置為水果傳遞軟塑料筒，所述水果傳遞軟塑料筒的一端與水果回收槽連接，另一端與水果收集箱連接。

本發明的再進一步技術方案是：所述旋轉柔性採摘裝置包括電機c、旋轉臂、柔性採摘裝置，所述電機c安裝在伸縮臂b上，所述旋轉臂安裝在電機c的輸出軸上，所述柔性採摘裝置安裝在旋轉臂上。

本發明的再進一步技術方案是：所述柔性裝置包括夾緊裝置、採摘手、切梗刀、柔性海綿，所述夾緊裝置安裝在旋轉臂上，所述採摘手的一端與夾緊裝置連接，另一端與切梗刀連接，所述柔性海綿設置在採摘手的內表面上。

本發明的再進一步技術方案是：所述視覺識別裝置安裝在靠近柔性採摘裝置一側的旋轉臂上。

本發明的再進一步技術方案是：所述運輸車為三輪車或四輪車。

本發明的再進一步技術方案是：所述水平移動裝置包括水平移動導軌和導軌滑塊，所述水平移動導軌安裝在運輸車上，所述導軌滑塊安裝在採摘基座的底部，並與水平移動導軌滑動配合。

本發明的再進一步技術方案是：所述水果收集箱設置在水平移動裝置一側的運輸車上。

由於採用上述結構，本發明之一種塔吊式自動水果採摘裝置與現有技術相比，具有以下有益效果：

1.勞動強度小，採摘效率高

由於本發明包括運輸車、水平移動裝置、採摘基座、旋轉支撐裝置、旋轉伸縮臂裝置、旋轉柔性採摘裝置、水果傳遞裝置、水果收集箱、視覺識別裝置，所述水平移動裝置安裝在運輸車上，所述採摘基座安裝在水平移動裝置上，所述旋轉支撐裝置安裝在採摘基座上，所述旋轉伸縮臂裝置的一端與旋轉支撐裝置連接，另一端與旋轉柔性採摘裝置連接，所述視覺識別裝置安裝在旋轉柔性採摘裝置上，所述水果收集箱設置在水平移動裝置的一側，所述水果傳遞裝置的一端與旋轉伸縮臂裝置連接，另一端與水果收集箱連接；採摘水果時，只需把運輸車開到果樹下的適當位置，啟動本發明，在視覺識別裝置的引導下對果樹上已經成熟的水果實現機械化的自動採摘過程，採摘下來的水果通過水果回收槽和水果傳遞裝置輸送回水果收集箱，並實現對水果的統一收集和運輸，由於本發明採用機械化和自動化的方法採摘水果，極大的解放了果農的雙手，減少了對人工的依賴，使得水果採摘勞動強度更小，採摘效率更高。

2.採用柔性採摘方式採摘水果，更好的保證水果完整

本發明不同於現有技術採用剛性採摘方式，而是採用柔性採摘方式採摘水果，能更好的保證水果的完整性，本發明包括柔性採摘裝置、視覺識別裝置，所述柔性裝置包括夾緊裝置、採摘手、切梗刀、柔性海綿，所述夾緊裝置安裝在旋轉臂上，所述採摘手的一端與夾緊裝置連接，另一端與切梗刀連接，所述柔性海綿設置在採摘手的內表面上，視覺識別裝置辨別水果的成熟與否，只選取成熟的水果進行採摘，當選取結束後，夾緊裝置推動採摘手實現夾緊水果的動作，採摘手內設置有柔性海綿，保護水果不受傷害，切梗刀切斷水果的梗，最終實現對水果的柔性採摘，保證水果的皮肉完好無損；當採摘完畢後，水果輸送採用網兜式，將採摘後的水果通過水果回收槽和水果傳遞軟塑料筒輸送到水果收集箱內，整個輸送過程大大減少水果之間的相互碰撞，更進一步保證水果的完整性。

3.採摘成本低

由於本發明採用塔吊式結構，造價相對其他結構的自動水果採摘裝置要低廉許多，旋轉伸縮臂裝置內部為空心，但是在自由度上與造價高的機械臂式一樣，都能達到相同的效果，從而使得製造本發明的成本大大降低，果農購買本發明也會相對便宜，間接降低了果農的採摘成本；在整個採摘過程都是採用全自動化機械設備採摘，採摘基座能在水平導軌上自由移動，進而實現大範圍水果採摘，而不要頻繁的開動運輸車，節省了燃油，只需一個人控制本發明即可達到幾十甚至上百人的工作量，大大降低了果農的採摘成本。

4.採摘面積大

由於本發明包括運輸車、水平移動裝置、採摘基座、旋轉支撐裝置、旋轉伸縮臂裝置、旋轉柔性採摘裝置，水平移動裝置安裝在運輸車上，所述採摘基座安裝在水平移動裝置上，所述旋轉支撐裝置安裝在採摘基座上，所述旋轉伸縮臂裝置的一端與旋轉支撐裝置連接，另一端與旋轉柔性採摘裝置連接，由於採摘基座可以在水平移動裝置上移動，控制採摘基座的位置，就能達到或近或遠的水果採摘，調節旋轉支撐裝置、旋轉伸縮臂裝置、旋轉柔性採摘裝置的位置，就能達到或左或右、或上或下的水果採摘，不需要頻繁移動運輸車就能達到整棵樹的全方位採摘，大大增加了採摘的面積。

5.利於規模化、專業化種植

由於本發明實現對果園水果的快速、高效、低成本的規模化採摘工作，並對採摘的水果實現自動收集裝框和運輸的全自動化過程，讓機械化和自動化成為水果採摘工作的主力因素，人工只是作為一種輔助性質的補充存在，在水果採摘方面，該發明不僅極大的解放了工人的雙手，降低了工人的勞動強度，改善了工作環境，有利於規模化、專業化的水果種植。

6.大大提高水果的市場競爭力

由於本發明包括柔性採摘裝置、視覺識別裝置，視覺識別裝置對水果成熟與否進行自動識別，只選擇成熟的水果進行柔性採摘，使用本發明採摘下來的水果不僅成熟而且不損壞果皮果肉，保證水果完整性的同時提高水果的品質，大大提高水果的市場競爭力，增加果農的收入。

7.具有及其深遠的推廣意義

隨著科技的進步和發展，農業機械化和自動化已經成為了一種必然，使用本發明後，果農採摘水果時勞動強度變小，採摘效率變高，水果的完整性和品質也得到提高，採摘的成本也得到了降低，增加了果農水果的市場競爭力，大大提高果農的經濟收入，本發明對於果農來說絕對是一大福音，具有極大的現實意義和推廣價值。

8.使用範圍廣

由於本發明水果採摘過程中，使得勞動強度變小、採摘效率變高，水果的品質得到了保障，採摘成本得到了降低，大大的幫助果農解決了水果採摘過程中的難題，而且對於我國所有種植水果的地區都適用，使用範圍十分廣泛。

下面，結合附圖和實施例對本發明之一種塔吊式自動水果採摘裝置的技術特徵作進一步的說明。

附圖說明

圖1：本發明之一種塔吊式自動水果採摘裝置的結構示意圖，

圖2：圖1的a向視圖（省略水果傳遞裝置），

圖3：旋轉柔性採摘裝置的結構示意圖,

圖4：本發明之一種塔吊式自動水果採摘裝置採摘水果時的工作狀態示意圖，

在上述附圖中，各附圖標記說明如下：

1-運輸車，

2-水平移動裝置，

21-水平移動導軌，22-導軌滑塊，

3-採摘基座，

4-旋轉支撐裝置,

41-電機支架,42-電機a,43-小齒輪,

44-旋轉支撐柱,441-支撐座,442-大齒輪,443-支撐柱，

5-旋轉伸縮臂裝置,

51-電機b,

52-伸縮臂,521-伸縮臂a,522-伸縮臂b,

53-伸縮液壓缸,

6-旋轉柔性採摘裝置,

61-電機c,62-旋轉臂,

63-柔性採摘裝置，631-夾緊裝置,632-採摘手,633-切梗刀,634-柔性海綿,

7-水果傳遞裝置,

71-水果傳遞軟塑料筒,

8-水果收集箱,

9-視覺識別裝置。

具體實施例

實施例一：

一種塔吊式自動水果採摘裝置，包括運輸車1、水平移動裝置2、採摘基座3、旋轉支撐裝置4、旋轉伸縮臂裝置5、旋轉柔性採摘裝置6、水果傳遞裝置7、水果收集箱8、視覺識別裝置9。

所述運輸車1為三輪車或四輪車，用於承載塔吊式自動水果採摘裝置，並實現該裝置在果園中的大範圍移動採摘，同時也用於運輸水果收集箱8，以實現對水果的機械化運輸過程。

所述水平移動裝置2包括水平移動導軌21和導軌滑塊22，所述水平移動導軌21安裝在運輸車1上，所述導軌滑塊22安裝在採摘基座3底部，並與水平移動導軌21滑動配合，採摘基座3能在水平移動導軌21上來回移動，實現自動水果採摘裝置的水平移動功能，以實現對不同位置的水果的採摘工作。

所述水果收集箱8設置在水平移動裝置2一側的運輸車1上水果收集箱2，用於收集自動水果採摘裝置採摘下來的水果，並實現統一裝箱。

所述旋轉支撐裝置4包括電機支架41、電機a42、小齒輪43、旋轉支撐柱44，所述旋轉支撐柱44包括支撐座441、大齒輪442和支撐柱443，所述支撐座441安裝在採摘基座3上，所述大齒輪442與支撐座441轉動連接，所述支撐柱443固定安裝在大齒輪442上，所述電機支架41安裝在採摘基座3上，所述電機a42安裝在電機支架41上，所述小齒輪43安裝在電機a42的輸出軸上，所述大齒輪442與小齒輪43相互嚙合。

所述旋轉伸縮臂裝置5，包括電機b51、伸縮臂52、伸縮液壓缸53，所述電機b51安裝在支撐柱443上，所述伸縮臂52包括伸縮臂a521和伸縮臂b522，所述伸縮臂a521安裝在電機b51的輸出軸上，所述伸縮臂b522安裝在伸縮臂a521上，所述伸縮液壓缸53的一端安裝在伸縮臂a521的下側，另一端安裝在伸縮臂b522的下側，所述伸縮臂52的上側還開設有水果回收槽523，所述水果回收槽523的一端與旋轉柔性採摘裝置6連接，另一端與水果傳遞裝置7連接。

所述旋轉柔性採摘裝置6包括電機c61、旋轉臂62、柔性採摘裝置63，所述電機c61安裝在伸縮臂b522上，所述旋轉臂62安裝在電機c61的輸出軸上，所述柔性裝置63包括夾緊裝置631、採摘手632、切梗刀633、柔性海綿634，所述夾緊裝置631採用公知的結構，該夾緊裝置631安裝在旋轉臂62上，所述採摘手632的一端與夾緊裝置631連接，另一端與切梗刀633連接，所述柔性海綿634設置在採摘手632的內表面上，夾緊裝置631推動採摘手632實現夾緊水果的動作，採摘手632內的柔性海綿634保護水果不受傷害，切梗刀633切斷水果的梗，最終實現對水果的柔性採摘，使用柔性採摘裝置採摘水果，可以保證水果的皮肉完好無損，對水果實現完整的採摘。

所述視覺識別裝置9安裝在靠近柔性採摘裝置63一側的旋轉臂62上，用於識別水果的成熟與否和確切位置，並反饋給塔吊式自動採摘裝置，為實現準確而有效的採摘做準備。

所述的水果傳遞裝置7為水果傳遞軟塑料筒71，所述水果傳遞軟塑料筒71的一端與水果回收槽523連接，另一端與水果收集箱8連接，通過與水果回收槽523的相互配合，實現水果採摘後從樹端到水果收集箱的自動傳輸，既提供了水果採摘的效率，也減少了對人工的依賴。

本發明還設置有超範圍自動報警裝置，當果樹上的水果超出範圍時，自動報警裝置就會發出警報聲，此時果農只需要調整水平移動導軌21上的採摘基座3即可。

通過運輸車1、水平移動裝置2、採摘基座3、旋轉支撐裝置4、旋轉伸縮臂裝置5、旋轉柔性採摘裝置6、水果傳遞裝置7、水果收集箱8、視覺識別裝置9的相互配合，可以實現對不同位置的水果進行有效、準確、靈活的柔性採摘，類似於人的手臂一樣，該一種塔吊式自動水果採摘裝置的應用必將極大的顛覆傳統的水果採摘方式，無論在水果的採摘效率上，還是採摘成本上都會得到極大的改善，具有非常現實的積極意義和社會推廣價值。

本發明之一種塔吊式自動水果採摘裝置的工作原理如下：

本發明工作時，通過旋轉支撐裝置與旋轉伸縮臂裝置的相互配合，把旋轉柔性採摘裝置和視覺識別裝置送到果樹上，在視覺識別裝置的識別下，區分水果成熟與否，傳遞信息給旋轉柔性採摘裝置，最後由旋轉柔性採摘裝置對已經成熟的水果實現機械化的自動採摘，採摘後的水果通過旋轉臂實現向後旋轉將水果放置進伸縮臂上的水果回收槽內，放置完畢後，旋轉臂再旋轉會採摘位置，水果經過水果回收槽和水果傳遞軟塑料筒傳輸回水果收集箱內，當果樹上的水果超出採摘範圍時，該裝置會自動發出警報聲響，果農只需調整水平移動導軌上的採摘基座即可，最終實現對水果的自動採摘、收集和運輸。