具有微调和快换功能的多类水果采摘装置的制作方法

本实用新型为一种具有微调和快换功能的多类水果采摘装置。

背景技术：

随着时代的发展，国民生产总值的增长，我国的经济总量正在持续增长，而农业在人们的生活中扮演着重要的角色，它是人们生活的最基本保障，农业的发展也成了人们生活水平的伊个重要标志。在水果的生产作业中，收获采摘是整个生产中最耗时最费力的一个环节。水果收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的50%—70%。采摘作业质量的好坏直接影响到水果的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。但由于国内水果采摘的作业环境和操作复杂性，水果采摘的自动化程度依然很低，目前国内的水果采摘作业基本上还是手工完成，并且高枝水果的采摘还带有一定的危险性， 因此机械正在逐渐代替人们原始的劳动工具和原始的劳动方法，而且现代农业正呈现着前所未有的发展潜力所以我们应该应用所学的知识去分析、解决该类问题。

目前，市场上针对功能多样的水果采摘机器设备则少之又少，一些主流的水果采摘装置存在功能单一、灵活度低、适用范围小的缺点，不适用于多类水果采摘的机构。同时传统的采摘装置工作量大，效率低，还极大的浪费了人力资源。因此市场需求一种成熟可靠的具有微调和快换功能的多类水果采摘装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在解决上述所存在的现有问题，提供一种效率高，具有微调和快换功能的多类水果采摘装置。

本实用新型是这样实现的：机械部分主要包括摘果器、可伸缩机械臂、微调装置、升降装置连接构成。

摘果器分为摘果剪刀机构或摘果爪勾机构。

在摘果剪刀机构中：辅助夹物块b固定在单刃刀一侧刀刃上，辅助夹物块a固定在单刃刀另一侧刀刃上，单刃刀的两侧刀刃通过螺栓g连接，剪刀机构的液压缸活动杆和连接板通过螺栓f固定，连接板通过螺栓与单刃刀连接，单刃刀上开有限位槽，通过限位槽控制单刃刀的两侧刀刃的剪刀开角，连接管的一端通过螺栓与采摘液压缸连接，连接管的另一端通过螺栓与单刃刀另一侧连接；采摘液压缸a的连接端设有限位凹槽、通孔，通孔通过螺栓与上机械臂连接。

在摘果爪勾机构中：三个弧形爪勾通过螺栓h与连接管连接，三个弧形爪勾与六边形连接块连接，六边形连接块和爪勾机构的液压缸活动杆连接，爪勾机构的连接管一端与采摘液压缸b通过螺栓连接，连接管内安装有弹簧，采摘液压缸b的连接端设有采摘限位凹槽、采摘通孔，采摘通孔通过螺栓与上机械臂连接。

机械臂机构的上机械臂内安装可伸缩机械臂，可伸缩机械臂上设有可固定盲孔，上机械臂上安装有防滑按钮、凹槽。

从而实现摘果剪刀机构与摘果爪勾机构快换功能，且凹槽可以防止摘果器周向转动，通孔可以限制其轴向运动。

升降装置的升降架的八个角通过螺栓b与八个升降架滑块连接，在八个升降架滑道座的凹槽两侧分别加入轴承a和轴承b，并通过螺栓a与八个升降架滑块连接且八个升降架滑道座通过螺栓i和螺栓j均布固定在电木板a和电木板b上，电木板b上安装四个法兰直线轴承a并通过螺栓连接，且让四根光轴a穿入四个法兰直线轴承a中，四个限位套装在四根光轴a上，四根光轴a通过八个卧式光轴座固定，八个卧式光轴座通过螺栓固定在电木板a和电木板c上，升降液压缸a上端通过长螺栓b固定在升降架上，升降液压缸a下端固定在可旋转液压缸座a上，可旋转液压缸座a上通过螺栓固定在电木板a上，当升降液压缸a伸缩时推动伸缩架中心轴长螺栓b带动电木板b上下移动，从而可使升降平台实现一级升降功能。

在自动微调装置的四个卧式光轴座b与电木板d通过螺栓连接，四个卧式光轴座b固定有四根光轴b，电木板b上通过螺栓连接四个法兰直线轴承b，光轴b穿入法兰直线轴承b中，丝杠与电机通过联轴器连接，电机通过电机座固定在电木板d上，通过电机带动丝杠实现自动微调功能。在手动微调中有上下两部分微调，上微调中长螺栓b安装在下机械臂上，上微调中长螺栓b的端部与U型保护块连接，下微调中长螺栓a与电木板d、电木板e连接固定，通过手动调节上下微调螺栓a和微调螺栓b可以实现不同采摘角度，使得采摘更灵活更自由。上机械臂的通过防滑按钮和可固定盲孔精准配合达到上机械臂的可伸缩功能，上机械臂尾端焊接有辅助连杆a和辅助连杆b，并通过螺栓d与下机械臂中三角连接块连接，可加强其在三维空间的稳定性，下机械臂与机械臂固定座结合固定在电木板d上，连杆贯穿下机械臂连接固定支座，并在连杆两端加入防松挡块，固定支座连接两根辅助升降光轴c，液压缸b下端与可旋转液压缸座b连接，可旋转液压缸座b与电木板e连接固定，可旋转液压缸座b的上端与U型连接块固定在一起，U型连接块通过螺栓c与上机械臂连接，在各机构的精准配合下实现定位采摘。

电路线路控制部分，主要由单片机STC89C52RC、电机驱动模块L298N、电磁阀、继电器模块YX-M01以及红外接收模块VS1838模块构成。

单片机STC89C52RC的34-35引脚接电机驱动模块L298N的IN2端、IN1端，电机驱动模块L298N的Out1- Out2端接一个12V的直流电机M1来控制二级微调升降；单片机STC89C52RC的1-3引脚接继电器模块YX-M01的INT1-INT3引脚，电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3的一端连接220V的火线,电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3的另一端连接继电器模块YX-M01的继电器接线端子4，继电器接线端子5接地，三个继电器接线端子1连接220V的零线,单片机STC89C52RC的12引脚接红外线接收器VS1838信号输出引脚OUT，控制接收红外命令。

本实用新型的优点是：

（1）、通过快换装置，摘果器（剪刀和爪勾）可以实现对多类水果的采摘，当摘取苹果、桃子、梨、柑子、桔子等水果时，将摘果器（爪勾）尾部具有快换的限位凹槽与可伸缩机械臂前端的限位凹槽实现过度配合，并通过螺栓固定在其配合处的通孔上，当摘取荔枝、樱桃、葡萄等时，将摘果器（剪刀）尾部具有快换的限位和凹槽与可伸缩机械臂前端的限位凹槽实现过度配合，并通过螺栓固定在其配合处的通孔上，将解决了一种装置只能采摘一种水果的问题；

（2）、多级升降，多级微调，可以采摘不同高度、角度的水果，达到六个自由度的采摘；

（3）、制造成本低廉，绿色环保；

（4）、红外遥控控制，实现机电一体化，解放劳动力；

（5）、占用空间小，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为左视图；

图3为一级升降装置示意图；

图4 为二级微调升降装置示意图；

图5为可控微调机械臂示意图；

图6为机械臂机构的示意图；

图7为摘果爪勾机构的示意图；

图8为摘果剪刀机构的示意图；

图9为一级升降中滑道组的主视图；

图10为图9的左视图；

图11为气动线路控制图；

图12为电机线路控制图；

图13为红外遥控示意图。

图中:1.摘果器、2.可伸缩机械臂、3.微调装置、4.升降装置、5.卧式光轴座a、6.限位、7.升降架滑道座、8.升降架滑块、9.升降架、10.法兰直线轴承a、11.可旋转液压缸座a、12.升降液压缸a、13.螺栓a、14.螺栓b、15.长螺栓a、16.长螺栓b、18.光轴a、19.光轴b、20.光轴c、21.丝杠、22.联轴器、23.电机、24.电机座、25.丝杠螺母、26. 爪勾机构的连接管、27.法兰直线轴承b、28. 爪勾机构的液压缸活动杆、29.卧式光轴座b、30.微调螺栓a、31微调螺栓b、32.可旋转液压缸座b、33.液压缸b、34.机械臂固定座、35.下机械臂、36.连杆、37.固定支座、38.防松挡块、39.U型保护块、40.三角连接块、41.U型连接块、42.辅助连接杆a、43.辅助连接杆b、44.螺栓c、45.螺栓d、46.上机械臂、47.防滑按钮、48.可固定盲孔、49.凹槽、50.采摘液压缸c、51.弧形爪勾、52.弹簧、53.螺栓e、54.限位槽、55.单刃刀、56.辅助夹物块a、57.辅助夹物块b、58.限位凹槽、59.通孔、60. 剪刀机构的液压缸活动杆、61.螺栓f、62.连接板、63.螺栓g、64.螺栓h、65、六边形连接块、66.螺栓i、67.螺栓j、68.电木板a、69.电木板b、70.电木板c、71电木板d、72.轴承a、73.轴承b、74. 采摘液压缸b、75. 采摘限位凹槽、76. 采摘通孔、77.可伸缩机械臂、78. 电木板e。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对实用新型进一步介绍：但本实用新型的保护范围不限于具体的实施方式。

机械部分主要包括摘果器1、可伸缩机械臂2、微调装置3、升降装置4连接构成。

摘果器1分为摘果剪刀机构或摘果爪勾机构。

在摘果剪刀机构中：辅助夹物块b57固定在单刃刀55一侧刀刃上，辅助夹物块a56固定在单刃刀55另一侧刀刃上，单刃刀55的两侧刀刃通过螺栓g63连接，剪刀机构的液压缸活动杆60和连接板62通过螺栓f61固定，连接板62通过螺栓与单刃刀55连接，单刃刀55上开有限位槽54，通过限位槽54控制单刃刀55的两侧刀刃的剪刀开角，连接管17的一端通过螺栓e53与采摘液压缸a50连接，连接管17的另一端通过螺栓与单刃刀55另一侧连接；采摘液压缸a50的连接端设有限位凹槽58、通孔59，通孔59通过螺栓与上机械臂46连接。

在摘果爪勾机构中：三个弧形爪勾51通过螺栓h64与连接管26连接，三个弧形爪勾51与六边形连接块65连接，六边形连接块65和爪勾机构的液压缸活动杆28连接，爪勾机构的连接管26一端与采摘液压缸b74通过螺栓连接，连接管26内安装有弹簧52，采摘液压缸b74的连接端设有采摘限位凹槽75、采摘通孔76，采摘通孔76通过螺栓与上机械臂46连接。

机械臂机构2的上机械臂46内安装可伸缩机械臂77，可伸缩机械臂77上设有可固定盲孔48，上机械臂46上安装有防滑按钮47、凹槽49。

从而实现摘果剪刀机构与摘果爪勾机构快换功能，且凹槽49可以防止摘果装置1周向转动，通孔59可以限制其轴向运动。

升降装置4的升降架9的八个角通过螺栓b14与八个升降架滑块8连接，在八个升降架滑道座7的凹槽两侧分别加入轴承a72和轴承b73，并通过螺栓a13与八个升降架滑块8连接且八个升降架滑道座7通过螺栓i66和螺栓j67均布固定在电木板a68和电木板b69上，电木板b69上安装四个法兰直线轴承a10并通过螺栓连接，且让四根光轴a18穿入四个法兰直线轴承a10中，四个限位6套装在四根光轴a18上，四根光轴a18通过八个卧式光轴座5固定，八个卧式光轴座5通过螺栓固定在电木板a68和电木板c70上，升降液压缸a12上端通过长螺栓b16固定在升降架9上，升降液压缸a12下端固定在可旋转液压缸座a11上，可旋转液压缸座a11上通过螺栓固定在电木板a68上，当升降液压缸a12伸缩时推动伸缩架中心轴长螺栓b16带动电木板b69上下移动，从而可使升降平台实现一级升降功能。

在自动微调装置3的四个卧式光轴座b29与电木板d71通过螺栓连接，四个卧式光轴座b29固定有四根光轴b19，电木板b69上通过螺栓连接四个法兰直线轴承b27，光轴b19穿入法兰直线轴承b27中，丝杠21与电机23通过联轴器22连接，电机23通过电机座24固定在电木板d71上，通过电机23带动丝杠21实现自动微调功能。在手动微调中有上下两部分微调，上微调中长螺栓b31安装在下机械臂35上，上微调中长螺栓b31的端部与U型保护块39连接，下微调中长螺栓a30与电木板d71、电木板e78连接固定，通过手动调节上下微调螺栓a30和微调螺栓b31可以实现不同采摘角度，使得采摘更灵活更自由。上机械臂46中通过防滑按钮47和可固定盲孔48精准配合达到上机械臂46的可伸缩功能，上机械臂46尾端焊接有辅助连杆a42和辅助连杆b43，并通过螺栓d45与下机械臂35中三角连接块40连接，可加强其在三维空间的稳定性，下机械臂35与机械臂固定座34结合固定在电木板d71上，连杆36贯穿下机械臂35连接固定支座37，并在连杆36两端加入防松挡块38，固定支座37连接两根辅助升降光轴c20，液压缸b33下端与可旋转液压缸座b32连接，可旋转液压缸座b32与电木板e78连接固定，可旋转液压缸座b32的上端与U型连接块41固定在一起，U型连接块41通过螺栓c44与上机械臂46连接，在各机构的精准配合下实现定位采摘。

电路线路控制部分，主要由单片机STC89C52RC、电机驱动模块L298N、电磁阀、继电器模块YX-M01以及红外接收模块VS1838模块构成。

工作时，由人员确定水果的位置，通过遥控控制装置的操作，直至把摘果器移动至水果附近。根据摘果器与水果的距离决定升降台的升降幅度，按一次遥控器的A键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的1端口输出低电平,继电器1工作，电磁阀1工作，使气缸1工作,升降台进行一级大幅度上升。之后根据具体情况按一次遥控器的B键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的34、35端口分别输出高低电平，电机驱动模块L298N工作，OUT1输出高电平， OUT2输出低电平，电机M1正转，带动丝杠上升微调。再按一次遥控器的B键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的34、35端口同时输出高电平，电机驱动模块L298N工作，OUT1与OUT2同时输出低电平，电机1停止转动，使丝杠停止上升微调。按一次遥控器的C键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的34、35端口分别输出低高电平，电机驱动模块L298N工作，OUT1输出低电平， OUT2输出高电平，电机3反转，使电机3工作，带动丝杠下降微调。再按一次遥控器的C键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的34、35端口同时输出高电平，电机驱动模块L298N工作，OUT1与OUT2同时输出低电平，电机3停止转动，使丝杠停止下降微调。一旦水果达到采摘的合适位置，按一次遥控器的D键，红外接收模块VS1838接收信息后传送给单片机STC89C52RC，单片机STC89C52RC的2端口输出低电平，继电器2工作，电磁阀2工作，使气缸2工作,摘果器工作并摘取水果。之后延时0.5秒程序自动控制单片机STC89C52RC的1端口输出高电平，关闭继电器1，电磁阀1停止工作，使气缸1停止工作,一级升降台下降。再延时0.5秒，单片机STC89C52RC1的3端口输出低电平，继电器3工作，电磁阀3工作，使气缸3工作,机械臂向后旋转135度。延时0.5秒，单片机STC89C52RC1的2端口输出高电平，关闭继电器2，电磁阀2停止工作，使气缸2停止工作，摘果器张开，水果落入收集装置里。延时0.5秒，单片机STC89C52RC1的3端口输出高电平，关闭继电器3，电磁阀3停止工作，使气缸3停止工作，机械臂伸张恢复原状态等待下一次采摘。

(1)本机构可设置在车体上，通过遥控调节车体位置、采摘高度和角度使摘果器1位于将要摘取的水果附近；

(2)升降液压缸a12工作，使一级升降装置4达到预设高度，方便接下才摘取水果；

(3)通过电机23带动丝杠21实现上下微调，通过精准定位，达到需采摘的合适位置；

(4)摘果液压缸c50工作，摘果器1的弧形爪勾51（或单刃刀55夹物块56）摘取水果使水果脱离树体，还可防止水果滑脱。此时液压缸b33开始工作，带动上机械臂46旋转135度后到达收集装置时摘果器1释放水果。