一种电动水果采摘装置的制作方法

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种电动水果采摘装置。

背景技术：

水果采摘是现代农业生产中非常重要的环节。传统的水果采摘环节，是通过人工爬树采摘或是借助梯子及自制工具进行采摘。爬树采摘存在安全隐患，并且会对果树枝条造成伤害，同时采摘效率也比较低。借助梯子采摘同样存在安全隐患并且采摘效率也比较低。现有采摘工具由于设计上的问题，在采摘过程中，有可能会对水果产生伤害，从而影响果实的品质和后续储运且影响果树的正常生长，导致来年减产。现有大型采摘机器人，价格成本高，机器大，种植要求严格，选择采摘技术不成熟，不利于小型果农产业，以及家庭果树采摘。

为了提高生产采摘效率，保护采摘人员的人身安全，适用于不同的水果采摘，本发明通过研发电动水果采摘装置来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有水果采摘技术存在的缺陷，本发明提供了一种新型的电动水果采摘装置。

为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种电动水果采摘装置，包括机械手装置、电动伸缩杆装置、收放线装置、电路驱动控制装置和辅助装置，所述收放线装置及电路驱动控制装置设置在所述电动伸缩杆装置内，所述机械手装置设置在所述电动伸缩杆装置的活动端，所述辅助装置位于所述机械手装置的下侧，与所述电动伸缩杆装置连接；

所述机械手装置包括机架、连杆、连架杆、滑块、滑动杆、导杆、刀片、减速电机一、连轴器一、丝杆一及丝杆螺母一；所述机架固定在电动伸缩杆装置上，所述滑块设于所述机架的上方，所述机架上设有滑孔，所述滑动杆穿设在机架上的滑孔内，所述滑动杆的顶端固定在所述滑块上，所述滑动杆的底部设有止推环；所述机架上倾斜设置辅助臂，所述辅助臂与连架杆铰接，所述连杆的两端分别与所述滑块和所述连架杆的底部铰接，所述刀片设置于所述连架杆的顶部；所述减速电机一设于所述机架的下方，所述减速电机一通过连轴器一与丝杆一相连，所述丝杆螺母一设置于所述丝杆一上；所述机架上设有导孔，所述导杆穿设在机架上的导孔内，所述导杆的顶端固定在所述滑块上，所述导杆的底端固定在所述丝杆螺母一上；

所述电动伸缩杆装置包括伸缩管体、减速电机二、连轴器二及丝杆二；所述减速电机二、连轴器二及丝杆二均设置于所述伸缩管体内，所述伸缩管体包括多节相互套接的管体，所述减速电机二通过连轴器二与丝杆二相连，所述丝杆二上设置多个丝杆螺母，多个所述丝杆螺母分别固定在多节相互套接的管体内。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述伸缩管体由四节相互套接的碳纤维管组成，第一节碳纤维管套在第二节碳纤维管内，第二节碳纤维管套在第三节碳纤维管内，第三节碳纤维管套在第四节碳纤维管内。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述减速电机二固定在第一节碳纤维管底部，所述丝杆二上设置丝杆螺母二、丝杆螺母三及丝杆螺母四，所述丝杆螺母二固定在第二节碳纤维管底部，所述丝杆螺母三固定在第三节碳纤维管底部，所述丝杆螺母四固定在第四节碳纤维管内。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述第一节碳纤维管、第二节碳纤维管内及第三节碳纤维管的长度相同，所述第一节碳纤维管的长度小于第四节碳纤维管长度的1/2。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述机械手装置的机架固定在所述第一节碳纤维管的端部，所述减速电机一、连轴器一与丝杆均设置于所述第一节碳纤维管的内部。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述收放线装置包括固定架、光轴、减速电机三及一对锥齿轮；所述固定架固定在第四节碳纤维管内，所述减速电机三固定在固定架上；

所述一对锥齿轮由锥齿轮一与锥齿轮二组成，所述光轴穿设在固定架上，所述锥齿轮一与在减速电机三的转轴连接，所述锥齿轮一与锥齿轮二啮合，所述锥齿轮二固定在所述光轴上，所述电路驱动控制装置的导线缠绕在光轴上，所述电路驱动控制装置通过导线为各部件供电。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述电路驱动控制装置包括电源、驱动器、控制板、稳压模块及控制面板；所述电源安装在第四节碳纤维管的底部，所述电源通过稳压模块与控制板连接，所述控制板与驱动器连接，所述驱动器通过导线与各个减速电机连接。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述控制面板与控制板连接，所述控制面板设置在第四节碳纤维管的握持部，所述控制面板包括总开关及多个按键，通过总开关控制电源的通断，通过多个按键控制各个减速电机运转。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述辅助装置包括固定支架与网兜，所述固定支架固定在第二节碳纤维管顶部，所述固定支架的一侧设置连接绳，所述固定支架通过连接绳与网兜连接，网兜的网口位于所述机械手装置的下侧。

优选的，所述的电动水果采摘装置中，所述机械手装置包括三个连架杆，在所述机架上倾斜设置三个辅助臂，三个所述辅助臂分别与三个所述连架杆铰接，在滑块上铰接三个连杆，三个连杆的另一端分别与三个所述连架杆的底部铰接，所述连架杆为弧形杆。

相对于现有技术，本发明提供的一种电动水果采摘装置有益效果是：电动水果采摘装置能伸长两米二左右，机械手中的连架杆也可以更换，可采摘不同高度，不同大小，不同种类的果树，适用性广；电动水果采摘装置有四个按键开关，采摘水果时只需按动薄片开关不仅可以控制机械手松紧，而且可以控制机械手不同高度，操作简单；电动水果采摘装置材料以碳纤维为主，质量轻，便于拿放，省力便捷；电动水果采摘装置抓取水果后，只需第一节缩回，并将水果落入网兜中，也适用于繁茂的果树，便于收集水果；本发明结构简单，加工制作方便，价格成本低，具有良好的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明的一种电动水果采摘装置结构示意图；

图2为本发明的机械手装置结构示意图；

图3为本发明的电动伸缩杆装置结构示意图；

图4为本发明的收放线装置结构示意图；

图5为本发明的电路驱动控制装置结构示意图；

图6为本发明的辅助装置结构示意图；

以上附图所示：机械手装置(100)、连架杆(101)、连杆(102)、滑块(103)、机架(104)、刀片(105)、导杆(106)、滑动杆(107)、止推环(108)、丝杆螺母一(109)、丝杆一(110)、连轴器一(111)、减速电机一（112）、水果(113)、电动伸缩杆装置(200)、第一节碳纤维管(201)、第二节碳纤维管(202)、第三节碳纤维管(203)、第四节碳纤维管(204)、减速电机二(205)、连轴器二(206)、丝杆螺母二(207)、丝杆螺母三(208)、丝杆螺母四(209)、丝杆二(210)、收放线装置(300)、锥齿轮二(301)、光轴(302)、固定架(303)、减速电机三(304)、卷线盘（305）、电路驱动控制装置(400)、稳压模块（401）、控制板（402）、驱动器（403）、电源（404）、总开关（405）、按键（406）、辅助装置(500)、固定支架（501）、网口（502）、网兜（503）。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“依次”、“穿设”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图6所示，本发明提供的技术文案，一种电动水果采摘装置，包括机械手装置(100)、电动伸缩杆装置(200)、收放线装置(300)、电路驱动控制装置(400)和辅助装置(500)；所述收放线装置(300)及电路驱动控制装置(400)设置在所述电动伸缩杆装置(200)内，所述机械手装置(100)设置在所述电动伸缩杆装置(200)的活动端，所述辅助装置(500)位于所述机械手装置(100)的下侧，与所述电动伸缩杆装置(200)连接。本实施例中选用的电子件均为现有技术产品。

所述机械手装置(100)包括机架(104)、连杆(102)、连架杆(101)、滑块(103)、滑动杆(107)、导杆(106)、刀片(105)、减速电机一（112）、连轴器一(111)、丝杆一(110)及丝杆螺母一(109)；所述机架(104)固定在电动伸缩杆装置上，所述滑块(103)设于所述机架(104)的上方，所述机架(104)上设有滑孔，所述滑动杆(107)穿设在机架(104)上的滑孔内，所述滑动杆(107)的顶端固定在所述滑块(103)上，所述滑动杆(107)的底部设有止推环；所述机架(104)上倾斜设置辅助臂，所述辅助臂与连架杆(101)铰接，所述连杆(102)的两端分别与所述滑块(103)和所述连架杆(101)的底部铰接，所述刀片(105)设置于所述连架杆(101)的顶部；所述减速电机一（112）设于所述机架(104)的下方，所述减速电机一（112）通过连轴器一(111)与丝杆一(110)相连，所述丝杆螺母一(109)设置于所述丝杆一(110)上；所述机架(104)上设有导孔，所述导杆(106)穿设在机架(104)上的导孔内，所述导杆(106)的顶端固定在所述滑块(103)上，所述导杆(106)的底端固定在所述丝杆螺母一(109)上；优选的，所述机械手装置包括三个连架杆(101)，在所述机架(104)上倾斜设置三个辅助臂，三个所述辅助臂分别与三个所述连架杆(101)铰接，在滑块(103)上铰接三个连杆(102)，三个连杆(102)的另一端分别与三个所述连架杆(101)的底部铰接，所述连架杆(101)为弧形杆。优选的，所述机械手装置包括两个导杆，所述机架(104)上设两个导孔，所述导杆(106)穿设在机架(104)上的导孔内，两个所述导杆(106)的顶端固定在所述滑块(103)上，所述导杆(106)的底端固定在所述丝杆螺母一(109)上；优选的，所述机械手装置包括三个滑动杆，所述机架(104)上设有三个滑孔，三个所述滑动杆(107)穿设在机架(104)上的三个滑孔内，三个所述滑动杆(107)的顶端固定在所述滑块(103)上。

所述机械手装置的机架(104)固定在所述电动伸缩杆装置的第一节碳纤维管(201)的端部，所述减速电机一（112）、连轴器一(111)与丝杆均设置于所述第一节碳纤维管(201)的内部。所述刀片(105)固定在连架杆(101)的顶端；所述连架杆（101）为可更换连架杆，可以拆卸更换；所述滑块(103)与连杆(102)相连并固定在导杆(106)上；所述滑动杆(107)与机架(104)相连固定在滑块(103)上；所述减速电机一（112）通过连轴器一(111)与丝杆一(110)相连；所述丝杆螺母一(109)固定在导杆(106)上，并与丝杆一(110)相连。

减速电机一（112）正转时，丝杆螺母一(109)在丝杆一(110)与第一节碳纤维六角管(201)的约束下向上移动，丝杆螺母一(109)通过导杆(106)使滑块(103)向上移动，从而使连架杆(101)转动，机械手张开；减速电机一（112）反转时，丝杆螺母一(109)在丝杆一(110)与第一节碳纤维六角管(201)的约束下向下移动，丝杆螺母一(109)通过导杆(106)使滑块(103)向下移动，从而使连架杆(101)转动，机械手闭合，夹取水果(113)。

所述电动伸缩杆装置包括伸缩管体、减速电机二(205)、连轴器二(206)及丝杆二(210)；所述减速电机二(205)、连轴器二(206)及丝杆二(210)均设置于所述伸缩管体内，所述伸缩管体包括多节相互套接的管体，所述减速电机二(205)通过连轴器二(206)与丝杆二(210)相连，所述丝杆二(210)上设置多个丝杆螺母，多个所述丝杆螺母分别固定在多节相互套接的管体内。优选的，所述伸缩管体由四节相互套接的碳纤维管组成，第一节碳纤维管(201)套在第二节碳纤维管(202)内，第二节碳纤维管(202)套在第三节碳纤维管(203)内，第三节碳纤维管(203)套在第四节碳纤维管(204)内。优选的，所选用的碳纤维管为碳纤维六角管。优选的，所述减速电机二(205)固定在第一节碳纤维管(201)底部，所述丝杆二(210)上设置丝杆螺母二(207)、丝杆螺母三(208)及丝杆螺母四(209)，所述丝杆螺母二(207)固定在第二节碳纤维管(202)底部，所述丝杆螺母三(208)固定在第三节碳纤维管(203)底部，所述丝杆螺母四(209)固定在第四节碳纤维管(204)内。

所述第一节碳纤维管(201)、第二节碳纤维管(202)内及第三节碳纤维管(203)的长度相同，所述第一节碳纤维管(201)的长度小于第四节碳纤维管(204)长度的1/2。优选的，所述四节碳纤维六角管是可形成四节紧密套管；所述减速电机二(205)固定在第一节碳纤维六角管(201)底部，所述四节碳纤维六角管是四节不同大小长短的六角管，第一节碳纤维六角管(201)底部管为外壁厚，第二节碳纤维六角管(202)顶部为内壁厚且底部管为外壁厚，第三节碳纤维六角管(203)顶部为内壁厚且底部管为外壁厚，第四节碳纤维六角管(204)顶部管为内壁厚，使其滑动却不脱落。所述第一节碳纤维六角管(201)长为500mm；所述第二节碳纤维六角管(202)长为500mm；所述第三节碳纤维六角管(203)长为500mm；所述第四节碳纤维六角管(204)长为1200mm。优选的，所述丝杆螺母二(207)固定在第二节碳纤维管底部，丝杆螺母三(208)固定在第三节碳纤维管底部，丝杆螺母四(209)固定在第四节碳纤维管500mm处。所述丝杆二(210)长为500mm，底部为尖头，便于引导丝杆二(210)于丝杆螺母配合。

减速电机二(205)正转，丝杆螺母四(209)在丝杆二(210)与第四节碳纤维六角管(204)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)、第二节碳纤维六角管(202)、第三节碳纤维六角管(203)一起推出，在丝杆螺母四(209)即将脱离丝杆二(210)时，丝杆螺母三(208)进入丝杆二(210)有丝部位，随后丝杆螺母三(208)在丝杆二(210)与第三节碳纤维六角管(203)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)、第二节碳纤维六角管(202)一起推出，在丝杆螺母三(208)即将脱离丝杆二(210)时，丝杆螺母二(207)进入丝杆二(210)有丝部位，随后丝杆螺母二(207)在丝杆二(210)与第二节碳纤维六角管(202)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)推出，将机械手装置(100)送向高处；减速电机二(205)反转，丝杆螺母二(207)在丝杆二(210)与第二节碳纤维六角管(202)的约束下向下移动，并将第一节碳纤维六角管(201)缩回，在丝杆螺母二(207)即将进入丝杆二(210)无丝部位时，丝杆螺母三(208)恰好进入丝杆二(210)，丝杆螺母三(208)在丝杆二(210)与第三节碳纤维六角管(203)的约束下向下移动，并将第二节碳纤维六角管(202)缩回，在丝杆螺母三(208)即将进入丝杆二(210)无丝部位时，丝杆螺母四(209)恰好进入丝杆二(210)。丝杆螺母四(209)在丝杆二(210)与第四节碳纤维六角管(204)的约束下向下移动，并将第三节碳纤维六角管(203)缩回。

所述收放线装置包括固定架(303)、光轴(302)、减速电机三(304)及一对锥齿轮；所述固定架(303)固定在第四节碳纤维管(204)内，所述减速电机三(304)固定在固定架(303)上；所述一对锥齿轮由锥齿轮一与锥齿轮二(301)组成，所述光轴(302)穿设在固定架(303)上，所述锥齿轮一与在减速电机三(304)的转轴连接，所述锥齿轮一与锥齿轮二(301)啮合，所述锥齿轮二(301)固定在所述光轴(302)上，所述电路驱动控制装置的导线缠绕在光轴(302)上，所述电路驱动控制装置通过导线为各部件供电。优选的，所述光轴(302)上设有卷线盘（305），所述导线缠绕在卷线盘（305）上。

所述固定架(303)固定在第四节碳纤维六角管(204)内距底部200mm处；所述减速电机三(304)固定在固定架(303)上；所述光轴(302)与于固定架(303)间隙配合；锥齿轮一固定在减速电机三(304)轴上，锥齿轮二(301)固定在光轴(302)上，导线缠绕在光轴(302)上。减速电机三(304)反转，锥齿轮二(301)带动光轴(302)反转，使缠绕在光轴(302)上的导线松开；减速电机三(304)正转，锥齿轮二(301)带动光轴(302)正转，使导线缠绕在光轴(302)上。

所述电路驱动控制装置包括电源（404）、驱动器（403）、控制板（402）、稳压模块（401）及控制面板；所述电源（404）安装在第四节碳纤维管(204)的底部，所述电源（404）通过稳压模块（401）与控制板（402）连接，所述控制板（402）与驱动器（403）连接，所述驱动器（403）通过导线与各个减速电机连接。优选的，所述控制面板与控制板（402）连接，所述控制面板设置在第四节碳纤维管(204)的握持部，所述控制面板包括总开关（405）及多个按键（406），通过总开关（405）控制电源（404）的通断，通过多个按键（406）控制各个减速电机运转。

所述电源（404）为12v；所述稳压模块（401）将12v稳压至5v，为控制板（402）供电；所述控制板（402）控制驱动器（403）；所述驱动器（403）驱动减速电机正反转，所述开按键开关（406）控制减速电机正反转。

所述按键（406）为薄片开关，固定在第四节碳纤维六角管(204)手握处；按键（406）为四个薄片按键开关，其中两个薄片按键控制机械手装置(100)的减速电机正反转，即为“张”“合”两按键；另两个薄片按键控制电动伸缩杆装置(200)、收放线装置(300)内的减速电机正反转，即为“伸”“缩”两按键。

按动按键开关（406）中“张”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机一（112）正转；按动开按键开关（406）中“合”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），减速电机一（112）反转；按动按键开关（406）中“伸”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机二(205)正转，驱动减速电机三(304)反转；按动按键开关（406）中“缩”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机二(205)反转，驱动减速电机三(304)正转。减速电机二(205)反转。

所述辅助装置包括固定支架（501）与网兜（503），所述固定支架（501）固定在第二节碳纤维管(202)顶部，所述固定支架（501）的一侧设置连接绳，所述固定支架（501）通过连接绳与网兜（503）连接，网兜（503）的网口（502）位于所述机械手装置的下侧。所述辅助装置还包括背包或推车等，固定支架固定在第二节碳纤维六角管(202)顶部，可调固定角度，摘果后第一节碳纤维六角管(201)缩回后机械手松开，水果(113)可落入网兜（503）内，并落入背包或推车内。

本实施例中的电动水果采摘装置，可分为初准备采摘步骤、采摘步骤及回收步骤，在初准备采摘步骤中，根据苹果的大小要求，选用合适的机械手抓，若苹果直径大约在80mm左右，选用半经为60mm的连架杆（101），安装好后，打开总开关（405），按动按键开关（406）中“伸”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机二(205)正转，驱动减速电机三(304)反转；减速电机二(205)正转，丝杆螺母四(209)在丝杆二(210)与第四节碳纤维六角管(204)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)、第二节碳纤维六角管(202)、第三节碳纤维六角管(203)一起推出，在丝杆螺母四(209)即将脱离丝杆二(210)时，丝杆螺母三(208)进入丝杆二(210)有丝部位，随后丝杆螺母三(208)在丝杆二(210)与第三节碳纤维六角管(203)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)、第二节碳纤维六角管(202)一起推出，在丝杆螺母三(208)即将脱离丝杆二(210)时，丝杆螺母二(207)进入丝杆二(210)有丝部位，随后丝杆螺母二(207)在丝杆二(210)与第二节碳纤维六角管(202)的约束下向上移动，并将第一节碳纤维六角管(201)推出，根据苹果的高低，以按键开关（406）的时间长短来决定碳纤维管的伸长量，将机械手装置(100)送向不同的高处；减速电机三(304)反转，锥齿轮二(301)带动光轴(302)反转，使缠绕在光轴(302)上的导线松开。

在采摘步骤中，按动按键（406）中“张”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机一（112）正转，丝杆螺母一(109)在丝杆一(110)与第一节碳纤维六角管(201)的约束下向上移动，丝杆螺母一(109)通过导杆(106)使滑块(103)向上移动13mm左右，从而使连架杆(101)转动32°左右，机械手张开。张开的机械手装置(100)对准苹果后，按动按键开关（406）中“合”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），减速电机一（112）反转，丝杆螺母一(109)在丝杆一(110)与第一节碳纤维六角管(201)的约束下向下移动，丝杆螺母一(109)通过导杆(106)使滑块(103)向下移动，从而使连架杆(101)转动，机械手闭合，即连架杆(101)上的刀片(105)闭合，切断苹果的果梗，苹果落在机械手装置(100)里。按动按键开关（406）中“缩”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机二(205)反转，丝杆螺母二(207)在丝杆二(210)与第二节碳纤维六角管(202)的约束下向下移动，并将第一节碳纤维六角管(201)缩回，即机械手装置(100)下降到固定在第二节碳纤维六角管(202)顶部的网兜（503）处。按动按键开关（406）中“张”按键，机械手张开，苹果落入网兜（503）中，最后落入背包或推车内。再按动按键开关（406）中“张”按键，机械手张开，按动开按键开关（406）中“伸”按键，第一节碳纤维六角管(201)推出，摘取另一苹果，如此往复操作，摘取其他高处的苹果。

在回收步骤中，按动按键开关（406）中“缩”按键，即控制板（402）控制驱动器（403），驱动减速电机二(205)反转，驱动减速电机三(304)正转。减速电机二(205)反转，丝杆螺母二(207)在丝杆二(210)与第二节碳纤维六角管(202)的约束下向下移动，并将第一节碳纤维六角管(201)缩回，在丝杆螺母二(207)即将进入丝杆二(210)无丝部位时，丝杆螺母三(208)恰好进入丝杆二(210)。丝杆螺母三(208)在丝杆二(210)与第三节碳纤维六角管(203)的约束下向下移动，并将第二节碳纤维六角管(202)缩回，在丝杆螺母三(208)即将进入丝杆二(210)无丝部位时，丝杆螺母四(209)恰好进入丝杆二(210)。丝杆螺母四(209)在丝杆二(210)与第四节碳纤维六角管(204)的约束下向下移动，并将第三节碳纤维六角管(203)缩回。减速电机三(304)正转，锥齿轮二(301)带动光轴(302)正转，使导线缠绕在光轴(302)上。关闭总开关（405）。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。