八角采摘机的制作方法

本发明涉及采摘机领域，尤其涉及一种八角采摘机。

背景技术：

八角果为著名的调味香料，也供药用，其果皮、种子和叶是制造化妆品、甜香酒、啤酒和食品工业的重要原料。一般八角生长在高达5至10米的树干上，采摘时一般为人工爬树采摘。因为八角生长环境的特殊性和采摘的严苛性，以及采摘方式上存在的：高空作业危险系数高，采摘方式传统，机械化程度不高，工作强度大，效率低等突出问题；市面上依次出现了振摇式、撞击式采摘机械。然而，这些设备的工作方式不仅对果树枝干和八角完整性造成很大损伤，且不适合高空作业，同时稳定和可靠性不足。

近些年来，我国国内涌现出了较为先进实用的八角采摘机械设备,例如果园智能作业机械、自动化采摘器、气压剪枝采摘机等，但总体上，我国的八角采收机械依然存在功能单一、稳定性差、可靠性不强、效率低等比较现实的缺陷和不足，这些问题使得果农不能普遍的去接受和应用这些科研设备。

由于八角不宜长时间堆积保存，为了保证八角的新鲜和原味性，采收八角最好是在天晴的条件下进行，采摘回来的鲜果要及时加工，这对工人的工作效率和工作时间要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种采摘机械手，可以提高工作效率，环保，保证人员安全，实现高空采摘并且稳定性可靠性高。

为实现该目的，提供了一种八角采摘机，包括履带爬行装置；还包括设置于履带爬行装置上端的丝杠滑块升降装置、设置于丝杠滑块升降装置上端的底盘回转装置、设置于底盘回转装置上端的升降臂、设置于升降臂上端的采摘旋转装置、设置于采摘旋转装置上用于剪切的剪刀机械手，所述升降臂与采摘旋转装置连接端面设置有采摘支撑平台，所述采摘支撑平台上还设置有摄像头扫描定位装置。

优选地，所述升降臂包括底座、一端与底座活动连接的机械臂、一端与底座活动连接的第一液压缸和一端与底座活动连接的第二液压缸，其中，所述机械臂包括有活动连接的下机械臂和上机械臂；所述第一液压缸与底座活动连接的相对另一端通过一钢绳与上机械臂的与下机械臂连接的相对另一端连接，所述第二液压缸与底座活动连接的相对另一端与下机械臂活动连接，所述下机械臂和上机械臂连接位置的上端设置有用于支撑钢绳的支撑结构，所述下机械臂和上机械臂之间还设置有与下机械臂和上机械臂活动连接的第三液压缸。

优选地，所述采摘旋转装置包括采摘盆、设置于采摘盆下端的采摘旋转装置大齿轮、与采摘旋转装置大齿轮啮合的采摘旋转装置小齿轮、与采摘旋转装置小齿轮连接的采摘旋转电机。

优选地，所述剪刀机械手包括丝杠、设置于丝杠上端并且与丝杠的滑块连接的剪刀结构、与丝杠底部连接的剪刀机械手升降电机、设置于丝杠下端并且与丝杠的滑桶连接的剪刀机械手大齿轮、通过一剪刀机械手小齿轮与剪刀机械手大齿轮啮合的剪刀机械手旋转电机。

优选地，所述剪刀结构包括固定刀片座、与固定刀片座贴合并且活动连接的张合刀片、设置于固定刀片座一侧的剪切旋转电机、与剪切旋转电机连接并且穿过固定刀片座和张合刀片的弹簧轴、设置于弹簧轴上并且与张合刀片连接的扭转弹簧。

优选地，所述履带爬行装置包括基座底盘、对称设置于基座底盘两侧的同步带轮组、分别设置于两侧同步带轮组上的两条同步履带、设置于基座底盘内并且分别与两侧的同步带轮组一一对应连接的两台运动控制电机、设置于基座底盘内分别与两台运动控制电机连接的柴油机发电机组；所述两台运动控制电机对称设置于基座底盘内并且分别依次通过联轴器、履带爬行装置小锥齿轮和履带爬行装置大锥齿轮与相对应的同步带轮组连接。

优选地，所述丝杠滑块升降装置包括下端与履带爬行装置连接的升降装置底座、设置于升降装置底座上的升降支架和升降装置电动机、通过导轨滑块与升降支架上端连接的工作平台；所述升降支架下端一侧与升降装置底座可转动连接并且升降支架下端另一侧通过移动滑盘与升降装置底座接触；所述升降装置电动机依次通过水平丝杆和水平丝杠滑块与移动滑盘连接，所述升降装置底座上还设置有与升降支架连接的升降装置液压缸。

优选地，所述升降支架由一组对称交叉可活动连接的竖杆组成并且竖杆组间通过一横杆连接，其中，竖杆组由两根竖杆组成并且与横杆的连接点为两竖杆间的交叉点，竖杆组下端一端可转动的与升降装置底座连接并且另一端通过移动滑盘与升降装置底座接触，竖杆组上端均通过导轨滑块与工作平台连接，升降装置液压缸与横杆连接。

优选地，所述底盘回转装置包括底盘回转电机、与底盘回转电机连接的旋转圆盘、固定于旋转圆盘上的摇杆、通过摇杆与旋转圆盘连接的齿条、与齿条啮合的直齿轮、设置于直齿轮上的回转底盘。

优选地，所述采摘支撑平台下端还设置有装料带与采摘盆下端连接。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过设置履带爬行装置、丝杠滑块升降装置、底盘回转装置、升降臂、采摘旋转装置和剪刀机械手的联动来进行采摘，可以提高工作效率，环保，保证人员安全，实现高空采摘并且稳定性可靠性高。在本发明中的升降臂通过设置三个液压缸联动工作，能够防止机械手臂在工作的时候产生摇晃和受力不均匀的意外情况发生，提高了机械设备的安全性能。在本发明中的采摘旋转装置通过大小齿轮的啮合传动来控制安装在大齿轮轴上的采摘盘的旋转角度能够提高传动的平稳性、速率和工作效率。在本发明中的剪刀机械手通过伺服电机驱动和丝杆运动能够有效提高采摘剪切时的精度。在本发明中履带爬行装置的前后仰角做成与地面成60°角度能够更好更稳定的实现上下爬坡和跨域各种复杂沟壑的功能。在本发明中丝杠滑块升降装置通过丝杆和液压缸协调进行升降操作，能够提高传动的平稳性，提供较大的升降力，使得控制简便。在本发明中底盘回转装置通过齿轮协调运转实现180°的回转运动，使得控制简便，安装方便，巧妙的实现回转运动。在本发明中通过摄像头的扫描定位装置能够有效的提高工作效率和控制精度，提高自动化控制程度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中升降臂结构示意图；

图3为本发明中采摘旋转装置结构示意图；

图4为本发明中剪刀机械手结构示意图；

图5为本发明中剪刀结构的结构示意图；

图6为本发明中履带爬行装置的结构示意图；

图7为本发明中丝杠滑块升降装置的结构示意图；

图8为本发明中底盘回转装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。

如图1所示，本发明提供了一种八角采摘机，包括履带爬行装置1；还包括设置于履带爬行装置1上端的丝杠滑块升降装置6、设置于丝杠滑块升降装置6上端的底盘回转装置7、设置于底盘回转装置7上端的升降臂2、设置于升降臂2上端的采摘旋转装置3、设置于采摘旋转装置3上用于剪切的剪刀机械手4，升降臂2与采摘旋转装置3连接端面设置有采摘支撑平台26，采摘支撑平台26上还设置有摄像头扫描定位装置5。采摘支撑平台26下端还设置有装料带8与采摘盆31下端连接。

在本实施例中，履带爬行装置1由于八角采摘机的运行，从一个点运动到另一个点进行八角采摘。丝杠滑块升降装置6用于将上端八角采摘装置初步大概提升到采摘位置。底盘回转装置7用于将上端八角采摘装置进行180°的回转运动对八角进行初步角度定位。升降臂2用于控制采摘支撑平台26的提升与下降，满足采摘的需要，采摘旋转装置3通过旋转对采摘的八角进行初步定位，剪刀机械手4用于对八角进行精确的剪切，使得八角掉入采摘旋转装置3中然后收集到装料带8中。剪刀机械手4可以设置于采摘旋转装置3内部。摄像头的扫描定位装置5用于对八角进行精准的定位并通过发送信号到后台控制系统，控制升降臂2、采摘旋转装置3和剪刀机械手4的联动从而对八角进行采摘。

如图2所示，升降臂2包括底座27、一端与底座27活动连接的机械臂25、一端与底座27活动连接的第一液压缸21和一端与底座27活动连接的第二液压缸22，其中，机械臂25包括有活动连接的下机械臂251和上机械臂252；第一液压缸21与底座27活动连接的相对另一端通过一钢绳23与上机械臂252的与下机械臂251连接的相对另一端连接，第二液压缸22与底座27活动连接的相对另一端与下机械臂251活动连接，下机械臂251和上机械臂252连接位置的上端设置有用于支撑钢绳23的支撑结构，下机械臂251和上机械臂252之间还设置有与下机械臂251和上机械臂252活动连接的第三液压缸24。

在本实施例中，由第二液压缸22和第三液压缸24共同作用带动机械臂25实现伸缩和升降功能；第一液压缸21的作用为通过控制钢绳23的张紧力度来控制上机械臂252的稳定，防止机械手臂在工作的时候产生摇晃和受力不均匀的意外情况发生，提高了机械设备的安全性能。

如图3所示，采摘旋转装置3包括采摘盆31、设置于采摘盆31下端的采摘旋转装置大齿轮33、与采摘旋转装置大齿轮33啮合的采摘旋转装置小齿轮32、与采摘旋转装置小齿轮32连接的采摘旋转电机34，采摘旋转电机34设置于采摘支撑平台26下端并且穿过采摘支撑平台26与小齿轮32连接。

在本实施例中，采摘旋转电机43为伺服电机进行高精度控制。采摘旋转装置小齿轮32和采摘旋转装置大齿轮33都斜齿轮。采摘旋转电机43通过联轴器带动小斜齿轮旋转，经大小斜齿轮啮合传动来控制采摘盘的旋转角度，完成对八角的初步定位。从而采摘旋转装置3控制方式简便、工作效率大、灵敏度高。

如图4-图5所示，剪刀机械手4包括丝杠42、设置于丝杠42上端并且与丝杠42的滑块连接的剪刀结构46、与丝杠42底部连接的剪刀机械手升降电机45、设置于丝杠42下端并且与丝杠42的滑桶连接的剪刀机械手大齿轮43、通过一剪刀机械手小齿轮44与剪刀机械手大齿轮43啮合的剪刀机械手旋转电机41。剪刀结构46包括固定刀片座462、与固定刀片座462贴合并且活动连接的张合刀片463、设置于固定刀片座462一侧的剪切旋转电机461、与剪切旋转电机461连接并且穿过固定刀片座462和张合刀片463的弹簧轴464、设置于弹簧轴464上并且与张合刀片463连接的扭转弹簧465，剪刀机械手升降电机45和剪刀机械手旋转电机41设置于采摘支撑平台26上。

在本实施例中，剪刀机械手小齿轮44和剪刀机械手大齿轮43均为锥齿轮，剪刀机械手旋转电机41和剪刀机械手升降电机45均为伺服电机。剪刀机械手旋转电机41带动小锥齿轮旋转，经大小锥齿轮啮合传动来控制剪刀机械手4的旋转角度；再经过剪刀机械手升降电机45的正反转带动丝杆42在滑筒内实现正反旋转运动，由丝杆42控制其滑块的升降，进而带动剪刀结构46实现上升和下降功能。

如图6所示，履带爬行装置1包括基座底盘18、对称设置于基座底盘18两侧的同步带轮组11、分别设置于两侧同步带轮组11上的两条同步履带12、设置于基座底盘18内并且分别与两侧的同步带轮组11一一对应连接的两台运动控制电机13、设置于基座底盘18内分别与两台运动控制电机13连接的柴油机发电机组17；两台运动控制电机13对称设置于基座底盘18内并且分别依次通过联轴器、履带爬行装置小锥齿轮15和履带爬行装置大锥齿轮16与相对应的同步带轮组11连接。

在本实施例中，柴油机发电机组17设置于基座底盘18中部。两台运动控制电机13为交流伺服电机，两台运动控制电机13可以对称设置于基座底盘18前端或后端。运动控制电机13通过履带爬行装置小锥齿轮15的啮合带动履带爬行装置大锥齿轮16的旋转，再经过同步带轮组11与同步履带12的啮合传动，使基座底盘18实现往复运动；控制运动控制电机13中的一台旋转，实现基座底盘的换向功能；履带爬行装置1的前后仰角做成与地面成60°角度能够更好更稳定的实现上下爬坡和跨域各种复杂沟壑的功能。

如图7所示，丝杠滑块升降装置6包括下端与履带爬行装置1连接的升降装置底座69、设置于升降装置底座69上的升降支架63和升降装置电动机66、通过导轨滑块62与升降支架63上端连接的工作平台61；升降支架63下端一侧与升降装置底座69可转动连接并且升降支架63下端另一侧通过移动滑盘65与升降装置底座69接触；升降装置电动机66依次通过水平丝杆67和水平丝杠滑块64与移动滑盘65连接，升降装置底座69上还设置有与升降支架63连接的升降装置液压缸68。

升降支架63由一组对称交叉可活动连接的竖杆组成并且竖杆组间通过一横杆连接，其中，竖杆组由两根竖杆组成并且与横杆的连接点为两竖杆间的交叉点，竖杆组下端一端可转动的与升降装置底座69连接并且另一端通过移动滑盘65与升降装置底座69接触，竖杆组上端均通过导轨滑块62与工作平台61连接，升降装置液压缸68与横杆连接。

在本实施例中，当工作平台61上还设置有围栏，可以四面全围起来，也可以部分围起来。移动圆盘65沿着升降装置底座69上设置的导轨运动。升降装置电动机66为交流异步电机，交流异步电机带动丝杠滑块64实现正反两个方向的旋转，通过丝杠滑块64和移动圆盘65的往复运动控制升降支架63的升降。当丝杠滑块64向左滑动时，工作平台61下端的导轨滑块62也沿着固定导轨向左移动，实现工作台的上升功能；当丝杠滑块64向右滑动时，工作平台61下端的导轨滑块62也沿着固定导轨向右平稳移动，进而带动工作平台61实现下降的功能。当工作平台61在较高的高空作业时，此时由升降装置液压缸68和丝杠滑块64一起带动升降支架63实现升降，既提供可足够的升降力，又保障了工作的平稳性。

如图8所示，底盘回转装置7包括底盘回转电机71、与底盘回转电机71连接的旋转圆盘72、固定于旋转圆盘72上的摇杆73、通过摇杆73与旋转圆盘72连接的齿条74、与齿条74啮合的直齿轮76、设置于直齿轮76上的回转底盘75。

在本实施例中，底盘回转电机71为伺服电机。由伺服电机带动旋转圆盘72旋转，再由固定在旋转圆盘72上的摇杆73带动齿条74实现直线往复运动，最后通过啮合的直齿轮76和齿条74将动力转送给回转底盘75实现其180°的回转运动。

本实施例工作流程：在进行八角采摘的过程中，通过履带爬行装置1将整台装置运行到八角树下，丝杠滑块升降装置6将其上端的设备进行初步提升，底盘回转装置7进行旋转对八角进行初步定位，摄像头的扫描定位装置5对八角进行精准的定位并通过发送信号到后台控制系统，控制升降臂2进行高度的进一步的确定，然后通过采摘旋转装置3旋转到设定角度，完成对八角的进一步角度定位，然后通过剪刀机械手4对八角进行精确的剪切采摘，通过到每个八角的定位能够实现不间断的采摘，从而可以避免采摘人员爬高的带来的危险，可以提高工作效率，保证人员安全，现实高空采摘并且稳定性可靠性高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。