一种吸附式水果采摘包装一体机的制作方法

本发明涉及一种水果采摘包装一体机，更具体的说，尤其涉及一种吸附式水果采摘包装一体机。

背景技术

水果采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%～50%，采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低且劳动量大，而且容易造成果实的损伤。如今单调、繁重、危险的果实采摘作业上急需高效、通用、低成本的采摘机器，机械采摘方式相比机器人采摘更有优势，但是现阶段水果采摘机器普遍存在对果实采摘的保护不高损伤率高、对目标果实定位不准确或采摘效率低于人工效率等问题。因此，研究开发多功能辅助人工作业的果园采摘机械对降低劳动力，提高采摘效率、降低果实损伤率实现后期包装等具有现实意义。随着农业从业者的减少及老龄化趋势不断加大，采摘与包装一体化机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。

水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求，国内主要是分散栽培，分户管理，真正集中成片统一管理的大型现代化果园很少。这种小农经济式的种植方式，由于生产规模小和农民技术素质偏低等原因，使果园的生产管理停留在传统经验式的基础上，规范、科学的生产管理方法难以实施,果园机械化程度普遍偏低。况且果实在初步运输过程中易损伤破坏果农经济效益。

目前，水果采摘机器共有两大类型产品，一类是“伸缩杆”式手持采摘，另一种是智能性机器人或类机器人采摘装置。“伸缩杆”式手持采摘装置主要由一个手持式伸缩杆利用端部简易采摘机构进行的人工采摘，该类机器优点是灵活、方便、定位准确和成本低，不住之处是长时间工作使采摘者劳动强度大，目前该类装置普及率高。智能性机器人或类机器人采摘装置是利用电气控制等复杂程序进行识别、采摘，该类机器优点是大大降低劳动力和劳动强度，不足之处是成本高、采摘效率低，目前该类机器大多处于理论或实验状态。正因如此，充分考虑上述问题我们设计了吸摘式水果包装一体机，确保产品投入能够被市场认可。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种吸附式水果采摘包装一体机。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，包括机架、驱动机构、采摘机构、传送机构、存储桶和包装机构，驱动机构用于驱使采摘机构进行左右、前后和上下运动，传送机构将采摘机构摘下的水果运送至存储桶中，包装机构用于对存储桶中的水果进行套袋；其特征在于：所述驱动机构由升降电机、底板、顶板、两横向光杆和两纵向光杆组成，两横向光杆的两端均经支撑杆平行地固定于机架的前端，两横向光杆上均设置有可沿其长度方向运动的移动板，两纵向光杆的两端分别固定于两移动板上，顶板经滑套固定于两纵向光杆上；底板位于顶板的下方，升降电机固定于底板上，升降电机的输出轴上固定有第一丝杠，顶板上固定有与第一丝杠相配合的螺母；底板上固定有与第一丝杠平行设置的导向杆，顶板上开设有用于第一丝杠穿过的通孔；

所述采摘机构由旋转电机、负压泵、外齿圈和橡胶吸附套组成，旋转电机的壳体固定于导向杆的顶端，第一丝杠的顶端经轴承固定于旋转电机的壳体上；旋转电机的输出轴上固定有中心齿轮，中心齿轮的外围设置有多个与其和外齿圈相啮合的行星齿轮，外齿圈上沿其径向方向设置有对所要采摘的水果进行吸附的多个橡胶吸附套，每个橡胶吸附套均经吸气管与负压泵的吸气口相连通。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述存储桶的数量为多个，多个存储桶以开口朝上的形式固定于架上；所述传送机构由s形导流筒、导流板和释放电机组成，s形导流筒固定于顶板上，导流板的前端铰接于支撑杆上；s形导流筒的上端开口位于外齿圈的下方，下端开口位于导流板的上方；导流板上设置有与存储桶数量相等的导流槽；所述释放电机固定于支撑杆上，释放电机的输出轴经拉绳与导流板的自由端相连接。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述每个存储桶的两侧均设置有挡板，相邻挡板之间形成导向槽；所述包装机构由包装电机、后转轴、前转轴、后推杆、前推杆组成，前转轴和后转轴的两端经轴承平行地设置于导向槽的前后两侧；包装电机固定于机架上，用于驱使前转轴和后转轴同步转动；前转轴、后转轴上分别固定有前转盘和后转盘，后推杆经连杆铰接于后转盘的偏心位置处，前推杆经连杆铰接于前转盘的偏心位置处；前推杆上固定有位于导向槽前端的前推板，对水果进行包装的包装网套在前推板上，后推杆上固定有位于导向槽后端的后推板，存储桶的下方开设有便于后推板和水果穿过的开口；

包括由熔断电机、升降板导向杆、第二丝杠和熔断丝组成的熔断机构，熔断电机固定于机架上，升降板上设置有与第二丝杠相配合的螺母，导向杆的上端固定于升降板上，机架上设置有对导向杆进行导向的开孔；熔断丝位于前推板后侧的上方。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，包括与前转轴和后转轴垂直设置的侧转轴，侧转轴经轴承固定于机架上，后转轴上固定有第一锥齿轮，侧转轴上固定有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮；包装网的上方设置有横向杆，横向杆的一端经曲柄连杆与侧转轴相连接，所述横向杆上均匀固定有针头朝向后推板的l形包装网限位针。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述前推板与后推板之间的下方开设置有便于包装完毕的水果落下的底门，机架的底部设置有控制底门开合的底门电机。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述后转轴上固定有后带轮，前转轴上固定有前带轮，前带轮与后带轮经皮带传动连接。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述前推板的后端设置有位于包装网中的锥形体，锥形体的尖端朝向前推板，锥形体圆柱部的直径大于包装网的内径。

本发明的吸附式水果采摘包装一体机，所述机架的四个角上设置有车轮。

本发明的有益效果是：本发明的吸附式水果采摘包装一体机，通过在机架上设置由升降电机、第一丝杠、两横向光杆和纵向光杆组成的驱动机构，使得在升降电机的带动作用下，可驱使采摘机构上下运动，在顶板沿纵向光杆运动以及纵向光杆沿横向光杆运动的作用下，可实现采摘机构的前后、左右运动，这样，就实现了采摘机构在空间内的三维运动，有利于采摘机构上的橡胶吸附套贴近并对水果进行吸附。通过设置由旋转电机、负压泵、行星轮机构和多个橡胶吸附套组成的采摘机构，在负压泵的作用下，使得橡胶吸附套可牢固地对待采摘的水果进行牢固的吸附；在旋转电机的驱动下，使得行星轮机构上的每个橡胶吸附套均可对水果进行吸附，通过关闭电磁阀可将相应橡胶吸附套上吸附的水果释放下来。

通过设置由s形导流筒、导流板和释放电机组成的传送机构，使得采摘机构摘下的水果通过s形导流筒落到导流板上，在由导流板运送至存储桶中，避免了水果的跌落而损伤。通过设置由包装电机、前后转轴、前后转盘、前后推杆和前后推板组成的包装机构，在包装电机的带动作用下，可驱使前、后推板同步且同向运动，使得后推板可将存储桶中的水果推入套在后推板外围的包装网内，然后经熔断机构将包装网切断，以实现对水果的自动包装。

附图说明

图1为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的主视图；

图2为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的后视图；

图3为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的左视图；

图4为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的右视图；

图5为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的俯视图；

图6为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的仰视图；

图7、图8均为本发明的吸附式水果采摘包装一体机的立体图；

图9为发明中包装机构的工作示意图；

图10为图7中a区域的局部放大图。

图中：1机架，2车轮，3底板，4顶板，5升降电机，6第一丝杠，7导向杆，8螺母，9横向光杆，10移动板，11纵向光杆，12支撑杆；13旋转电机，14负压泵，15中心齿轮，16行星齿轮，17外齿圈，18橡胶吸附套，19吸气管，20电磁阀；21s形导流筒，22导流板，23释放电机，24拉绳，25存储桶，26导向槽；27包装电机，28后转轴，29前转轴，30后转盘，31前转盘，32后推杆，33前推杆，34后推板，35前推板，36包装网，37后带轮，38前带轮，39皮带，40熔断电机，41第二丝杠，42升降板，43挡板，44侧转轴，45第一锥齿轮，46第二锥齿轮，47曲柄连杆，48横向杆，49锥形体，50水果，51熔断丝，52底门，53底门电机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图6所示，分别给出了本发明的吸附式水果采摘包装一体机的主视图、后视图、左视图、右视图、俯视图和仰视图，图7和图8给出了水果采摘包装一体机的立体图，所示的水果采摘包装一体机由机架及设置于机架上的驱动机构、采摘机构、传送机构、多个存储桶25以及包装机构组成，机架1起固定和支撑作用，机架1下方的四个角上均设置有车轮2，以便将整个装置推至待采摘的果树下。驱动机构用于驱使采摘机构上下、左右和前后运动，以便采集机构对相应的水果进行采摘；传送机构用于将采摘机构摘下的水果运送至存储桶中，避免水果下落的过程中发生损伤。包装机构用于对存储桶25中的进行自动包装，将包装网36套在水果的外围，实现对水果运输、售卖过程中的保护。

所示的驱动机构由底板3、顶板4、升降电机5、第一丝杠6、导向杆7、两平行的横向光杆9以及两平行的纵向光杆11组成，两横向光杆9的两端均经支撑杆12固定于机架1的前端，每个横向光杆9上均设置有可沿其长度运动的移动板10，纵向光杆11的两端分别固定于移动板10上，这样，使得两纵向光杆11可沿横向光杆9的长度方向运动。顶板4经滑套固定于两纵向光杆11上，以保证顶板4可沿纵向光杆11的长度方向运动。

所示底板3位于顶板4的下方，升降电机5的壳体固定于底板3上，第一丝杠6的下端固定于升降电机5的输出轴上，顶板4上固定有与第一丝杠6相配合的螺母8。导向杆7的下端固定于底板3上，顶板4上开设有便于导向杆7穿过的通孔，这样，在升降电机5转动过程中，用于第一丝杠6与螺母8的配合，即可驱使底板3上升或下降，进而使得第一丝杠6和导向杆7的上端上升或下降。通过人为拨动顶板4，可使顶板4沿纵向光杆11前后运动以及沿横向光杆9左右运动。

当然，还可设置可驱使移动板10沿横向光杆9自动运动的装置，如在支撑杆12上固定电机，电机的输出轴上固定丝杠，再在移动板10上设置与丝杠配合的螺母。还可设置驱使顶板4沿纵向光杆11自动运动的装置，如在移动板10上固定电机，在电机的输出轴上固定丝杠，再在顶板4上固定与丝杠相配合的螺母。

所示采摘机构由旋转电机13、负压泵14、中心齿轮15、行星齿轮17、外齿圈17以及多个橡胶吸附套18组成，如图10所示，给出了图7中a区域的局部放大图，旋转电机13的壳体固定于导向杆7的顶端，第一丝杠6的顶端经轴承固定于旋转电机13上，以便驱使旋转电机13上下、左右和前后运动，即实现空间内的三维运动。所示中心齿轮15固定于旋转电机13的输出轴上，中心齿轮15的外围设置有多个行星齿轮17，行星齿轮17与中心齿轮15和外齿圈17均相啮合，以便在旋转电机13的带动作用下驱使外齿圈17进行转动。

所示多个（6个）橡胶吸附套18均匀固定于外齿圈17的外围，橡胶吸附套18沿外齿圈17的径向方向设置，橡胶吸附套18实现对待采摘水果的吸附。橡胶吸附套18经吸气管19与负压泵14的吸气口相连通，负压泵14与每个橡胶吸附套18之间的吸气管19上均设置有电磁阀20，以便对相应吸气管19的通断状态进行控制。使用时，当利用最上端的橡胶吸附套18对水果进行吸附式，则通过电磁阀20打开该橡胶吸附套18与负压泵14之间的吸气管19，水果吸附后，通过驱使采摘机构上下、左右或前后运动，即可将水果摘下，摘下后继续保持该橡胶吸附套18的吸负压状态。然后旋转电机13驱使外齿圈17进行旋转，以便利用下一个橡胶吸附套18对水果进行吸附，直至所有的橡胶吸附套18均吸附上水果，然后旋转电机13反向转动，当某个橡胶吸附套18运动至朝下的状态时，则关断其吸气管19上的电磁阀20，使橡胶吸附套18的吸负压状态消失，以便水果落入s形导流筒21中，如此循环，直至所有的水果释放完毕。

所示的传送机构由s形导流筒21、导流板22和释放电机23组成，所示的存储桶25的数量为4个，4个存储桶25以开口朝上的形式固定于机架1上，每个存储桶25的两侧均设置有挡板43，相邻的挡板43之间就形成了导向槽26。s形导流筒21固定于顶板4上，以便s形导流筒21跟随采摘机构进行运动；s形导流筒21的上端开口位于外齿圈17的下方，下端开口位于导流板22的上方，以便橡胶吸附套18上的水果落入s形导流筒21中，在s形导流筒21中的导流下落入导流板22上。所示导流板22的前端铰接于支撑杆12上，释放电机23固定于支撑杆12上，释放电机23的输出轴经拉绳24与导流板22的自由端相连接，这样，在释放电机23的驱动下，即可控制导流板22抬起和落下，以便使导流板22上的水果平稳落入存储桶25中。可见，从橡胶吸附套18上落下的水果，经s形导流筒21和导流板22的导流后，可平稳地落入存储桶25中，避免了水果下落过程中的损伤。

所示的包装机构由包装电机27、后转轴28、前转轴29、后推杆32、前推杆33组成，前转轴29和后转轴28相互平行，并分别设置于导向槽26的前方和后方，前转轴29和后转轴28的两端均通过轴承固定于机架1上，以保证前转轴29和后转轴28的自由转动。包装电机27固定于机架1上，包装电机27的输出轴与后转轴28相固定。后转轴28上固定有后带轮37，前转轴29上固定有前带轮38，前带轮38与后带轮37经皮带39传动连接，这样，在包装电机27的驱动下，即可驱使后转轴28和前转轴29同向、同步转动。

所示后推杆31上固定有与导向槽26数量一致的后推板34，后推板34位于导向槽26的后部；前推板32上固定有与导向槽26数量一致并位于其前部的前推板35。所示后转轴28和前转轴29上分别固定有后转盘30和前转盘31，后推杆32经连杆铰接于后转盘30的偏心位置处，前推杆33经连接杆铰接于前转盘31的偏心位置处，这样，在后转轴28和前转轴29同步、同向转动的过程中，即可驱使前推杆33和后推杆32同向和同步转动。包装网36设置于前推板35的外围，且包装网36向前推板35的后方伸出并留有一定的余量，如图9所示，给出了发明中包装机构的工作示意图，伸出的前推板35中设置有尖头朝前的锥形体49。这样，使得导向槽26中的存储桶25位于后推板34与前推板35之间，存储桶25的前后两侧开设有便于后推板34和存储桶25中的水果通过的空腔，以便后推板34将存储桶25中的水果推入至包装网36中。

所示机架1上还设置有与后转轴28和前转轴29垂直的侧转轴44，侧转轴44经轴承固定于机架1上，以实现自由转动。后转轴28上固定有第一锥齿轮45，侧转轴44的后端固定有与第一锥齿轮45啮合的第二锥齿轮46，这样在后转轴44转动的同时侧转轴44也跟随其一起转动。所示前推板35后侧的上方设置有横向杆48，横向杆48经曲柄连杆47与侧转轴44相连接，这样，在侧转轴44转动的过程中，通过曲柄连杆47会带动横向杆48左右往复运动。横向杆38上均匀设置有l形针，l形针的针尖朝向存储桶25所在一侧，l形针施压在包装网36上，这样，由于l形针对包装网36的限位，使得包装网智能朝向存储桶25一侧运动，而不能向后推板34一侧运动。包装网36中放置的锥形体49圆柱形部位的直径大于包装网36的内径，这样，在l形针对包装网36的限位作用下，当后推杆34将存储桶25中的水果连同锥形体49一起推入包装网36中并熔断后，前推板35朝后推动锥形体49即可将包装网36向后延伸一部分，以便下次包装。

所示机架1上还设置有熔断机构，所示熔断机构由熔断电机40、第二丝杠41、升降板42和熔断丝51组成，通入电流后可对熔断丝51进行加热，熔断电机40固定于机架1上，第二丝杠41竖向设置并固定于熔断电机40的输出轴上，升降板42上设置有与第二丝杠41相配合的螺母。升降板42上还固定有导向杆（在图中为画出），导向杆的顶端固定于升降板42上，机架1上开设有对导向杆进行限位和导向的通孔。熔断丝51位于水果（通常为尺寸较大的水果，如苹果等）推入后水果与前推板35之前的上方，熔断丝51固定于升降板42上，熔断电机40驱使熔断丝51下降，即可将包装网36对水果10的包装部分熔断开来。所示前推板35的下方还设置有底门52，机架1的底部设置有控制底门52开闭的底门电机53，当水果50包装完毕后，底门电机53将底门52打开，即可将包装后的水果50导出。