CN112352548A - 一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，包括上切割架和下切割架；所述采摘筒为中空结构，采摘筒后侧安装有一处驱动件支撑架，且气囊位于采摘筒内部；所述上切割架连接于采摘筒顶部内，且上切割架为框形结构，上切割架后端与凸轮相连；所述下切割架连接于采摘筒顶部内，且下切割架为U形结构，下切割架位于上切割架底部；所述电机通过螺栓固定安装在驱动件支撑架底部；所述柑橘承接桶内部为中空状；本发明通过上切割架向后滑动，下切割架向前滑动，缩短上切割架前端刀刃与下切割架后端刀刃间隔距离，即可通过向内快速移动的上切割架前端刀刃和下切割架后端刀刃将柑橘顶端所连接的果柄切断，实现柑橘采摘作业。

Description

一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器

技术领域

本发明属于农业采摘技术领域，更具体地说，特别涉及一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器。

背景技术

柑橘果树带刺，目前我国果农在采摘柑橘时，习惯用普通果剪采摘并且用手辅助，自己不仅容易受伤而且容易造成果柄过长，从而使得果实在堆积或运输时互伤果皮，从而使柑橘破损，造成柑橘汁液流出，缩短了柑橘的保存时间，而且随着我国城镇化发展和人老龄化问题日趋严重，劳动力短缺，研究柑橘采摘机械手实现柑橘自动化收获作业日趋重要。

气囊式柑橘采摘机械手末端执行器可以参考CN107567815B号专利，其主要包括气囊筒、气囊进气孔、刀片对接件、一号旋转气缸、气囊、二号旋转气缸、切割刀片、机械臂连接件和波纹管收纳箱组成的，其特征是：所述气囊筒与机械臂连接件连接，所述刀片对接件安装在一号旋转气缸轴上，所述二号旋转气缸安装在气囊筒侧壁横板上，所述切割刀片安装在二号旋转气缸轴上，所述波纹管收纳箱与气囊筒下端连接。

基于上述，传统人工手动对柑橘进行采摘，采摘效率较低，柑橘果树所生长的尖刺容易将采摘者扎伤，采用机械采摘，难以有效的将柑橘顶部果柄一次性剪断，需要进行二次剪切，容易影响柑橘采摘效率，并且在柑橘采摘完毕后，无法有效的对柑橘进行缓冲防护，柑橘容易出现摔伤，影响柑橘运输售卖品相。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，以解决传统人工手动对柑橘进行采摘，采摘效率较低，柑橘果树所生长的尖刺容易将采摘者扎伤，采用机械采摘，难以有效的将柑橘顶部果柄一次性剪断，需要进行二次剪切，容易影响柑橘采摘效率，并且在柑橘采摘完毕后，无法有效的对柑橘进行缓冲防护，柑橘容易出现摔伤，影响柑橘运输售卖品相的问题。

本发明气囊式柑橘采摘机械手末端执行器的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，包括采摘筒、上切割架、下切割架、电机、柑橘承接桶；所述采摘筒为中空结构，采摘筒后侧安装有一处驱动件支撑架，且气囊位于采摘筒内部；所述上切割架连接于采摘筒顶部内，且上切割架为框形结构，上切割架后端与凸轮相连；所述下切割架连接于采摘筒顶部内，且下切割架为U形结构，下切割架位于上切割架底部；所述电机通过螺栓固定安装在驱动件支撑架底部；所述柑橘承接桶内部为中空状，且柑橘承接桶连接于采摘筒底部。

进一步的，所述气囊呈环绕状安装在采摘筒内侧，且气囊外侧设有的两处进气孔，气囊外侧进气孔均贯穿于采摘筒外侧。

进一步的，所述采摘筒顶部左右两侧筒口处分别开设有一处导向滑槽，上切割架左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽顶部内，上切割架前端呈刀刃状，下切割架左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽底部内，下切割架后端呈刀刃状，上切割架底部端面与下切割架顶部端面滑动贴合。

进一步的，所述上切割架左右两端底部分别设有上齿条，上齿条与齿轮顶部啮合连接，下切割架左右两端顶部分别设有下齿条，下齿条与齿轮底部啮合连接，且齿轮分别转动安装于采摘筒左右两侧导向滑槽内。

进一步的，所述上切割架后端开设有一处滑孔，电机转轴顶端连接有一处凸轮，凸轮顶端设有一处滑块，滑块滑动连接于上切割架后端滑孔内。

进一步的，所述采摘筒左右两侧呈对称状分别安装有一处光电开关，光电开关内端位于采摘筒内侧，且光电开关通过线路与控制器相连，控制器安装在采摘筒底部端面上，控制器通过线路与电机相连。

进一步的，所述采摘筒底部滑动套装在柑橘承接桶顶部桶口处，采摘筒底部左右两侧分别开设有一处卡孔，柑橘承接桶顶部左右两侧桶口处分别设有一处卡钩，柑橘承接桶顶部卡钩卡扣连接于采摘筒底部卡孔内。

进一步的，所述柑橘承接桶外壁呈镂空状，且柔性缓冲垫安装在柑橘承接桶底部内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.气囊的设置，有利于当柑橘处于采摘筒内时，采摘筒内侧气囊膨胀，使气囊内侧贴合在柑橘外壁上，通过气囊对柑橘进行夹持固定，以便进行后续果柄切断作业；并且配合上切割架、下切割架和光电开关的使用，当采摘筒内部柑橘固定完毕后，光电开关对柑橘进行感知将信号传输至控制器内，控制器控制电机运行，电机带动凸轮转动一圈，凸轮通过滑块带动上切割架前后往复运行一次，上切割架左右两端上齿条带动左右两处齿轮同步转动，从而通过左右两处齿轮带动下切割架前后往复运行一次，缩短上切割架前端刀刃与下切割架后端刀刃间隔距离，即可通过向内快速移动的上切割架前端刀刃和下切割架后端刀刃将柑橘顶端所连接的果柄切断，实现柑橘采摘作业。

2.柑橘承接桶的设置，有利于通过卡扣连接的方式将柑橘承接桶安装在采摘筒底部，使采摘筒内部柑橘能够落入柑橘承接桶内进行暂时性的存储，以便在柑橘承接桶内部柑橘满额时，向内按压两处卡钩，将柑橘承接桶从采摘筒底部分离，以便人员将柑橘承接桶内部柑橘取出集中存放；并且配合柔性缓冲垫的使用，当柑橘掉落至橘承接桶底部时，柑橘承接桶底部柔性缓冲垫对柑橘进行缓冲，避免摔伤影响柑橘运输售卖品相。

附图说明

图1是本发明的前侧轴视结构示意图。

图2是本发明的拆分轴视结构示意图。

图3是本发明的采摘筒内部上切割架与下切割架开合结构示意图。

图4是本发明的采摘筒内部上切割架与下切割架闭合结构示意图。

图5是本发明的采摘筒内部轴视结构示意图。

图6是本发明的上切割架与下切割架传动结构示意图。

图7是本发明的上切割架与下切割架底部轴视传动结构示意图。

图8是本发明的柑橘承接桶剖视结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

1、采摘筒；101、导向滑槽；102、驱动件支撑架；103、卡孔；2、气囊；201、进气孔；3、上切割架；301、上齿条；302、滑孔；4、下切割架；401、下齿条；5、齿轮；6、电机；7、凸轮；701、滑块；8、控制器；9、光电开关；10、柑橘承接桶；1001、卡钩；11、柔性缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如附图1至附图8所示：

本发明提供一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，包括采摘筒1、上切割架3、下切割架4、电机6、柑橘承接桶10；采摘筒1为中空结构，采摘筒1后侧安装有一处驱动件支撑架102，且气囊2位于采摘筒1内部；上切割架3连接于采摘筒1顶部内，且上切割架3为框形结构，上切割架3后端与凸轮7相连；下切割架4连接于采摘筒1顶部内，且下切割架4为U形结构，下切割架4位于上切割架3底部；电机6通过螺栓固定安装在驱动件支撑架102底部；柑橘承接桶10内部为中空状，且柑橘承接桶10连接于采摘筒1底部；柑橘承接桶10外壁呈镂空状，且柔性缓冲垫11安装在柑橘承接桶10底部内，降低柑橘承接桶10重量，当柑橘掉落至柑橘承接桶10底部时，柑橘承接桶10底部柔性缓冲垫11对柑橘进行缓冲，避免摔伤影响柑橘运输售卖品相。

其中，气囊2呈环绕状安装在采摘筒1内侧，且气囊2外侧设有的两处进气孔201，气囊2外侧进气孔201均贯穿于采摘筒1外侧；具体作用，当柑橘处于采摘筒1内时，采摘筒1内侧气囊2膨胀，使气囊2内侧贴合在柑橘外壁上，通过气囊2对柑橘进行夹持固定，以便进行后续果柄切断作业。

其中，采摘筒1顶部左右两侧筒口处分别开设有一处导向滑槽101，上切割架3左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽101顶部内，上切割架3前端呈刀刃状，下切割架4左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽101底部内，下切割架4后端呈刀刃状，上切割架3底部端面与下切割架4顶部端面滑动贴合；具体作用，当采摘筒1内部柑橘固定完毕后，上切割架3向后滑动，下切割架4向前滑动，缩短上切割架3前端刀刃与下切割架4后端刀刃间隔距离，即可通过向内快速移动的上切割架3前端刀刃和下切割架4后端刀刃将柑橘顶端所连接的果柄切断，实现柑橘采摘作业。

其中，上切割架3左右两端底部分别设有上齿条301，上齿条301与齿轮5顶部啮合连接，下切割架4左右两端顶部分别设有下齿条401，下齿条401与齿轮5底部啮合连接，且齿轮5分别转动安装于采摘筒1左右两侧导向滑槽101内；具体作用，当上切割架3向后移动时，上切割架3左右两端上齿条301带动左右两处齿轮5同步转动，从而通过左右两处齿轮5带动下切割架4左右两端下齿条401同步向前移动，实现上切割架3与下切割架4同步移动运行。

其中，上切割架3后端开设有一处滑孔302，电机6转轴顶端连接有一处凸轮7，凸轮7顶端设有一处滑块701，滑块701滑动连接于上切割架3后端滑孔302内；具体作用，当电机6带动凸轮7转动一圈时，凸轮7通过滑块701带动上切割架3前后往复运行一次，上切割架3进而通过齿轮5带动下切割架4前后往复运行一次，实现对柑橘顶端果柄切断作业。

其中，采摘筒1左右两侧呈对称状分别安装有一处光电开关9，光电开关9内端位于采摘筒1内侧，且光电开关9通过线路与控制器8相连，控制器8安装在采摘筒1底部端面上，控制器8通过线路与电机6相连；具体作用，当柑橘处于采摘筒1内时，光电开关9对柑橘进行感知将信号传输至控制器8内，控制器8控制电机6运行，保障柑橘顶端果柄切断效果，当柑橘从采摘筒1底部排出时，光电开关9将信号传输至控制器8内，控制器8控制电机6停止。

其中，采摘筒1底部滑动套装在柑橘承接桶10顶部桶口处，采摘筒1底部左右两侧分别开设有一处卡孔103，柑橘承接桶10顶部左右两侧桶口处分别设有一处卡钩1001，柑橘承接桶10顶部卡钩1001卡扣连接于采摘筒1底部卡孔103内；具体作用，通过卡扣连接的方式将柑橘承接桶10安装在采摘筒1底部，使采摘筒1内部柑橘能够落入柑橘承接桶10内进行暂时性的存储，以便在柑橘承接桶10内部柑橘满额时，向内按压两处卡钩1001，将柑橘承接桶10从采摘筒1底部分离，以便人员将柑橘承接桶10内部柑橘取出集中存放。

本实施例的具体使用方式与作用：

本发明在使用时，将采摘筒1套装在柑橘外部，采摘筒1内侧气囊2膨胀，使气囊2内侧贴合在柑橘外壁上，通过气囊2对柑橘进行夹持固定；接下来光电开关9对柑橘进行感知将信号传输至控制器8内，控制器8控制电机6运行，电机6带动凸轮7转动一圈，凸轮7通过滑块701带动上切割架3前后往复运行一次，上切割架3左右两端上齿条301带动左右两处齿轮5同步转动，从而通过左右两处齿轮5带动下切割架4前后往复运行一次，缩短上切割架3前端刀刃与下切割架4后端刀刃间隔距离，即可通过向内快速移动的上切割架3前端刀刃和下切割架4后端刀刃将柑橘顶端所连接的果柄切断，实现柑橘采摘作业；最后采摘筒1内侧气囊2放气，采摘筒1内部柑橘落入柑橘承接桶10内进行暂时性的存储，当柑橘掉落至柑橘承接桶10底部时，柑橘承接桶10底部柔性缓冲垫11对柑橘进行缓冲，避免摔伤影响柑橘运输售卖品相。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：包括采摘筒(1)、上切割架(3)、下切割架(4)、电机(6)、柑橘承接桶(10)；所述采摘筒(1)为中空结构，采摘筒(1)后侧安装有一处驱动件支撑架(102)，且气囊(2)位于采摘筒(1)内部；所述上切割架(3)连接于采摘筒(1)顶部内，且上切割架(3)为框形结构，上切割架(3)后端与凸轮(7)相连；所述下切割架(4)连接于采摘筒(1)顶部内，且下切割架(4)为U形结构，下切割架(4)位于上切割架(3)底部；所述电机(6)通过螺栓固定安装在驱动件支撑架(102)底部；所述柑橘承接桶(10)内部为中空状，且柑橘承接桶(10)连接于采摘筒(1)底部。

2.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述气囊(2)呈环绕状安装在采摘筒(1)内侧，且气囊(2)外侧设有的两处进气孔(201)，气囊(2)外侧进气孔(201)均贯穿于采摘筒(1)外侧。

3.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述采摘筒(1)顶部左右两侧筒口处分别开设有一处导向滑槽(101)，上切割架(3)左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽(101)顶部内，上切割架(3)前端呈刀刃状，下切割架(4)左右两端分别滑动连接于两侧导向滑槽(101)底部内，下切割架(4)后端呈刀刃状，上切割架(3)底部端面与下切割架(4)顶部端面滑动贴合。

4.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述上切割架(3)左右两端底部分别设有上齿条(301)，上齿条(301)与齿轮(5)顶部啮合连接，下切割架(4)左右两端顶部分别设有下齿条(401)，下齿条(401)与齿轮(5)底部啮合连接，且齿轮(5)分别转动安装于采摘筒(1)左右两侧导向滑槽(101)内。

5.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述上切割架(3)后端开设有一处滑孔(302)，电机(6)转轴顶端连接有一处凸轮(7)，凸轮(7)顶端设有一处滑块(701)，滑块(701)滑动连接于上切割架(3)后端滑孔(302)内。

6.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述采摘筒(1)左右两侧呈对称状分别安装有一处光电开关(9)，光电开关(9)内端位于采摘筒(1)内侧，且光电开关(9)通过线路与控制器(8)相连，控制器(8)安装在采摘筒(1)底部端面上，控制器(8)通过线路与电机(6)相连。

7.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述采摘筒(1)底部滑动套装在柑橘承接桶(10)顶部桶口处，采摘筒(1)底部左右两侧分别开设有一处卡孔(103)，柑橘承接桶(10)顶部左右两侧桶口处分别设有一处卡钩(1001)，柑橘承接桶(10)顶部卡钩(1001)卡扣连接于采摘筒(1)底部卡孔(103)内。

8.如权利要求1所述气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述柑橘承接桶(10)外壁呈镂空状，且柔性缓冲垫(11)安装在柑橘承接桶(10)底部内。

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