瓜果采摘装置及其采摘方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种瓜果采摘装置及其采摘方法，涉及农业设备技术领域，包括：夹持装置、切割装置和控制装置；所述夹持装置包括：步进电机、被动齿轮、左支撑摆杆、左手指、主动齿轮、右支撑摆杆、右手指以及安装于左手指和右手指下方的托举块；所述主动齿轮与步进电机连接；主动齿轮与被动齿轮之间为齿轮副连接；左手指安装于左支撑摆杆和被动齿轮的端部，右手指安装于右支撑摆杆和主动齿轮的端部，所述切割装置包括：割刀、摆动气缸和电磁换向阀；所述割刀安装于摆动气缸输出轴上，电磁换向阀安装于摆动气缸上，所述摆动气缸安装于刀架上，刀架安装在垂直固定于底座的背座上。本发明专利技术能够自动进行瓜果采摘，使劳动者节约了大量时间和体力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业设备
，尤其涉及一种。
技术介绍
传统的瓜果采收通常采用人工采摘的方式，劳动者的劳动强度大，工作效率低下， 需要耗费大量的时间和体力。研制瓜果采摘机器人可以将大量的劳动力从这些繁杂、单调的工作中解放出来。瓜果采摘机器人属于农业机器人的一种，随着农业装备智能化的发展与相关科学技术的普及，采摘机器人必将拥有更加广阔的前景。现有的瓜果采摘装置主要是集中在对苹果、柑橘等小型水果及黄瓜、茄子的采收上。并不适合对体积、重量均比较大的大型瓜果比如西瓜、南瓜等的采收，大型瓜果对采摘装置的负载、重量、柔性、抓取方式等有不同的要求。因此有必要设计一种能用于大型瓜果采收的采摘装置。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种，其能够自动进行瓜果采摘，提高了瓜果采摘工作的效率，同时使劳动者节约了大量的时间和体力。( 二 )技术方案为解决上述问题，本专利技术提供了一种瓜果采摘装置，包括夹持装置、切割装置和控制装置，其中，所述夹持装置包括步进电机、被动齿轮、左支撑摆杆、左手指、主动齿轮、 右支撑摆杆、右手指以及安装于左手指和右手指下方的托举块；所述步进电机安装于底座下部，被动齿轮、左支撑摆杆、左手指、主动齿轮、右支撑摆杆和右手指安装于底座上部；所述步进电机用于带动主动齿轮旋转，从而使主动齿轮和被动齿轮相向旋转；所述主动齿轮与步进电机连接；主动齿轮与被动齿轮之间为齿轮副连接；所述主动齿轮和被动齿轮，用于带动左手指和右手指向前或向左右平移；左手指安装于左支撑摆杆和被动齿轮的端部，使被动齿轮、左支撑摆杆和左手指构成一个平行四边形机构；右手指安装于右支撑摆杆和主动齿轮的端部，使主动齿轮、右支撑摆杆和右手指也构成一个平行四边形机构；所述切割装置包括割刀、摆动气缸和电磁换向阀；所述割刀安装于摆动气缸的输出轴上，电磁换向阀安装于摆动气缸上，用于对摆动气缸进行控制；所述摆动气缸用于带动割刀转动；所述摆动气缸安装于刀架上，刀架安装在垂直固定于底座的背座上。其中，所述装置还包括控制装置，所述控制装置包括单片机、电磁继电器和步进电机驱动器；所述单片机分别与电磁继电器和步进电机驱动器电连接，所述步进电机驱动器与步进电机电连接，所述电磁继电器与电磁换向阀电连接；所述电磁继电器用于对电磁换向阀控制；所述步进电机驱动器用于对步进电机控制。其中，所述装置还包括安装于左手指和右手指上的橡胶带，用于抓取时使左手指和右手指更大面积地贴合瓜果表面，增大摩擦力，并避免对瓜果的机械损伤。其中，所述背座上开有长条形孔，用于调节刀架与底座之间的距离，刀架通过长条形孔安装于背座上。 其中，所述背座上设有连接圆环，用于使瓜果采摘装置与机械臂连接。一种利用前所述的瓜果采摘装置进行瓜果采摘的方法，包括以下步骤Si，步进电机正转带动主动齿轮逆时针旋转，主动齿轮带动被动齿轮顺时针旋转， 使左支撑摆杆和右支撑摆杆之间的夹角逐渐减小，左手指和右手指前伸，左手指和右手指之间的距离减小，进而夹住瓜果；S2，电磁换向阀驱动摆动气缸轴转动，从而带动割刀旋转180°，完成切割动作； 然后电磁换向阀使摆动气缸内的气路换向，割刀反向回转180°后复位；S3，步进电机反转带动主动齿轮顺时针转动，被动齿轮随之逆时针转动，左支撑摆杆和右支撑摆杆之间的夹角逐渐增大，左手指和右手指回缩进而脱离瓜果。其中，所述方法还包括单片机发送脉冲信号和方向信号给步进电机驱动器，进而控制步进电机的转动和单片机发送开关信号给电磁继电器，进而控制电磁换向阀动作的步马聚ο其中，所述步骤S2还包括通过调节刀架与底座之间的距离，来调节切割位置的步马聚ο(三)有益效果本专利技术能够自动进行瓜果采摘，提高了瓜果采摘工作的效率，同时使劳动者节约了大量的时间和体力。另外，本专利技术控制方式简单，只需要控制手指的开合和割刀的摆动， 控制信号少，实现起来简单、可靠。本专利技术采用刚性手指和柔性橡胶带结合的方式，增大了与瓜果的接触面积，以适应瓜果的不同形状和摩擦力。其采用抱-托结合的方式，可以减小夹持力，以免破坏果实。采用两个齿轮啮合的方式，可保证左右手指运动的同步性。左右手指采用了平行四边形机构，可使相对杆始终保持平行，且两连杆的角位移、角速度和角加速度也始终相等，既能帮助渡过运动不确定位置，又能增加最大启动牵引力。割刀采用摆动气缸驱动，可使割刀具有运动速度快、反应灵敏的特点。刀架与底座之间的间隙可变，可以实现果实不同位置的切割。附图说明图1为本专利技术所述瓜果采摘装置的结构示意图(a)；图2为本专利技术所述瓜果采摘装置的结构示意图(b)；图3为本专利技术所述瓜果采摘方法的流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1-2所示；本专利技术所述的瓜果采摘装置，包括夹持装置和切割装置，其中，所述夹持装置包括步进电机2、被动齿轮3、左支撑摆杆4、左手指5、主动齿轮6、 右支撑摆杆7、右手指8以及安装于左手指5和右手指8下方的托举块9 ；所述步进电机2安装于底座1下部，被动齿轮3、左支撑摆杆4、左手指5、主动齿轮 6、右支撑摆杆7和右手指8安装于底座1上部；所述步进电机2用于带动主动齿轮6旋转，从而使主动齿轮6和被动齿轮3相向旋转；所述主动齿轮6与步进电机2连接；主动齿轮6与被动齿轮3之间为齿轮副连接； 所述主动齿轮6和被动齿轮3，用于带动左手指5和右手指8向前或向左右平移；左手指5通过圆柱销安装于左支撑摆杆4和被动齿轮3的端部，使被动齿轮3、左支撑摆杆4和左手指5构成一个平行四边形机构；右手指8通过圆柱销安装于右支撑摆杆7和主动齿轮6的端部，使主动齿轮6、右支撑摆杆7和右手指8也构成一个平行四边形机构；左手指5和右手指8上安装有橡胶带14，用于抓取时使左手指5和右手指8更大面积地贴合瓜果表面，并增大摩擦力，并避免对瓜果的机械损伤。所述切割装置包括割刀10、摆动气缸11和电磁换向阀；所述割刀10安装于摆动气缸11的输出轴上，电磁换向阀安装于摆动气缸11上， 用于对摆动气缸11控制；所述摆动气缸11用于带动割刀10转动；所述摆动气缸11安装于刀架12上，刀架12安装在垂直固定于底座1的背座13 上。所述背座13上开有长条形孔，用于调节刀架12与底座1之间的距离，刀架12通过长条形孔固定于背座13上。所述背座上设有连接圆环15，用于使瓜果采摘装置与机械臂连接。所述装置还包括控制装置，所述控制装置包括单片机、电磁继电器和步进电机驱动器；所述单片机分别与电磁继电器和步进电机驱动器电连接，所述步进电机驱动器与步进电机电连接，所述电磁继电器与电磁换向阀电连接；所述电磁继电器用于对电磁换向阀控制；所述步进电机驱动器用于对步进电机控制。如图3所示，本专利技术所述的一种利用前述的瓜果采摘装置进行瓜果采摘的方法， 包括以下步骤Si，步进电机2正转带动主动齿轮6逆时针旋转，主动齿轮6带动被动齿轮3顺时针旋转，使左支撑摆杆4和右支撑摆杆7之间的夹角逐渐减小，左手指5和右手指8前伸， 左手指5和右手指8之间的距离减小，进而夹住瓜果；本步骤中，单片机发送脉冲信号和方向信号给步进电机驱动器，进而使步进电机正转。S2，电磁换向阀驱动摆动气缸轴11转动，从而带动割刀10旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种瓜果采摘装置，其特征在于，包括：夹持装置和切割装置，其中，所述夹持装置包括：步进电机（２）、被动齿轮（３）、左支撑摆杆（４）、左手指（５）、主动齿轮（６）、右支撑摆杆（７）、右手指（８）以及安装于左手指（５）和右手指（８）下方的托举块（９）；所述步进电机（２）安装于底座（１）下部，被动齿轮（３）、左支撑摆杆（４）、左手指（５）、主动齿轮（６）、右支撑摆杆（７）和右手指（８）安装于底座（１）上部；所述步进电机（２）用于带动主动齿轮（６）旋转，从而使主动齿轮（６）和被动齿轮（３）相向旋转；所述主动齿轮（６）与步进电机（２）连接；主动齿轮（６）与被动齿轮（３）之间为齿轮副连接；所述主动齿轮（６）和被动齿轮（３），用于带动左手指（５）和右手指（８）向前或向左右平移；左手指（５）安装于左支撑摆杆（４）和被动齿轮（３）的端部，使被动齿轮（３）、左支撑摆杆（４）和左手指（５）构成一个平行四边形机构；右手指（８）安装于右支撑摆杆（７）和主动齿轮（６）的端部，使主动齿轮（６）、右支撑摆杆（７）和右手指（８）也构成一个平行四边形机构；所述切割装置包括：割刀（１０）、摆动气缸（１１）和电磁换向阀；所述割刀（１０）安装于摆动气缸（１１）的输出轴上，电磁换向阀安装于摆动气缸（１１）上，用于对摆动气缸（１１）进行控制；所述摆动气缸（１１）用于带动割刀（１０）转动；所述摆动气缸（１１）安装于刀架（１２）上，刀架（１２）安装在垂直固定于底座（１）的背座（１３）上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，张震华，纪超，张俊雄，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11