一种具有自动调平功能的采摘装置的制作方法

本发明属于农业机械领域，涉及果园中使用的作业机械，尤其是涉及一种具有自动调平功能的采摘装置。

背景技术：

近年来，我国果园种植规模不断扩大，但种植土地较差，多为山区陡坡地形，作业环境较难实现机械化。为促进我国农业经济的发展，提高果园作业机械化程度，降低人工劳动力成本，提高果园作业效率和保证作业人员的安全，急需研发一种具有自动调平功能的果园作业机械，可适应各种复杂地形，高效完成采摘、修剪等高空作业，并且该作业机械可以实现在园区行走搬运、修剪、采摘、卸载等多种功能。

现有的一些果园作业平台可以实现果园的基本作业要求，例如申请号为201910242351.6的中国发明专利公开了一种果园产量自动化测量装置，通过北斗定位装置记录采摘平台每次进行采摘作业时的位置信息，并通过传感器获取每次采摘作业时的水果增量信息，并将相应的位置信息和水果增量信息进行对应，建立果园产量分布的果园产量彩色图，整体结构紧凑易于操作；申请号为201910271634.3的中国发明专利公开了一种水果采摘平台，包括用于收集水果的水果收集装置、可移动的设置于水果收集装置上且用于将水果引导至水果收集装置的采摘机械手和设置于采摘机械手上且用于剪切果柄的剪果装置，收集装置通过负压的方法抓取水果，并通过管道输送水果，大大提高了工作效率，降低了工作难度；申请号为201811422980.9的中国发明专利公开了一种移动式可调节水果采摘升降平台，主要包括框架、收集机构和支撑轮组，该采摘装置结构稳定，带有升降功能，对不同高度的果树采摘适应性强，采摘效率高，且在采摘后，水果不必放置在采摘平台上，避免一次次的上下运送，使用方便。

但是，上述发明专利都没有考虑到作业平台的水平问题，即如何在作业过程中保持作业平台的水平，尤其是在崎岖路面上进行作业的时候如何使作业平台减少前后左右以及上下的波动，保障作业人员的安全。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何让作业平台在农机作业时持续保持平稳状态，适应各种复杂地形，从而保障作业人员的安全。

为实现上述目的，本发明一种具有自动调平功能的采摘装置，包括履带底盘、调平机构、升降机构、货箱、人站作业机构；

所述履带底盘上方设置所述调平机构，所述调平机构上方设置所述升降机构，所述升降机构与所述货箱连接，所述货箱一侧与所述人站作业机构连接；

所述调平机构包括上平台、下平台、油缸、法兰、上连接件、角度传感器，所述上平台上方与所述升降机构连接，所述上平台下方设置所述上连接件，并与所述油缸的伸缩端连接，所述油缸垂直于所述上平台设置，所述油缸的固定端通过所述法兰与所述下平台连接，所述下平台与所述履带底盘内的底盘机架固定连接，所述角度传感器设置在所述上平台的顶角。

进一步地，所述油缸为插销型，通过螺栓与所述上连接件固定连接。

进一步地，所述油缸设置为4个，对称的设置在所述下平台上。

进一步地，所述上平台和所述下平台设置为金属板件。

进一步地，所述采摘装置还包括稳定机构，所述稳定机构与所述底盘机架固定连接，包括万向轮、方管、机架连接件；

所述机架连接件设置为u型，所述底盘机架与所述机架连接件的平面连接，所述机架连接件的另一面下端与所述方管的一端连接，所述机架连接件另一面上端设置有t型连接块，所述万向轮设置于所述方管另一端的下方。

进一步地，所述方管的上方设置有弹簧连接件，所述t型连接块一端与所述机架连接件连接，另一端与所述弹簧连接件连接，弹簧套设在所述t型连接块上。

进一步地，所述履带底盘还包括履带、主动链轮、减速器、控制器、液压站、电机、电瓶、张紧轮、连接板、从动链轮、承重轮；

所述主动链轮设置于所述履带底盘一端，其外齿与所述履带内齿相啮合，所述主动链轮与所述减速器一端连接，所述减速器另一端与所述电机一端连接、所述电瓶与所述电机另一端连接，所述从动链轮设置于所述履带底盘另一端，其外齿与所述履带内齿啮合，所述张紧轮设置于所述主动链轮与所述从动链轮之间，所述张紧轮之间通过所述连接板连接，所述承重轮设置于所述履带底盘底部。

进一步地，所述减速器为涡轮蜗杆减速器。

进一步地，所述电机为直流有刷电机，所述电瓶的电压为12v。

进一步地，所述人站作业机构包括围栏、连接板件、车载控制台、脚操作踏板、机具挂件箱；

所述人站作业机构通过所述连接板件与所述货箱连接，所述围栏四面焊接设置，所述围栏一侧还设置有所述车载控制台和所述机具挂件箱，所述脚操作踏板设置在所述人站作业机构的底板上。

本发明至少具有如下有益技术效果：

1、本发明的货箱和人站作业机构能自适应调平，配合履带式底盘行走装置更加适应复杂的果园地形和保障果农的作业安全；

2、本发明采用电机作为动力源来驱动行走，电瓶给电机提供电力，绿色环保，无污染无噪音；

3、本发明采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好等优点。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置整体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中一侧履带底盘结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中稳定机构的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中调平机构的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中剪叉式升降机构的结构示意图；

图6a为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中人站作业机构的结构示意图；

图6b为本发明一实施例提供的一种具有自动调平功能的采摘装置中人站作业机构的主视图。

附图标记说明：

履带底盘1、调平机构2、剪叉式升降机构3、货箱4、人站作业机构5、稳定机构6；

万向轮101、方管102、弹簧连接件103、弹簧104、机架连接件105、底盘机架106、主动链轮107、主动链轮轴108、减速器109、电机110、张紧链轮111、张紧链轮轴112、连接板113、电瓶114、控制器115、油管116、液压站117、从动链轮118、从动链轮轴119、履带120、三角连接架121、承重轮122、承重轮轴123、t型连接块124；

法兰201、油缸202、上连接件203、螺栓螺母组件204、下平台205、上平台206；

机架301、下油缸支架302、下支撑轴303、油缸304、上油缸支架305、油缸支撑杆306、连接板件307、货箱围栏308、货箱底板309、滑轨310、滑块311、电子称重器312、承重器安装支架313、压力传感器314以及l型法兰315；

围栏401、钣金件402、连接板件403、机具挂件箱404、转动铰链405、车载控制台406、脚操作踏板407。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实施例提供了一种具有自动调平功能的采摘装置，如图1所示，包括履带底盘1、调平机构2、剪叉式升降机构3、货箱4、人站作业平台5和稳定机构6；

履带底盘1上方焊接有调平机构2，调平机构2上方依次设置有剪叉式升降机构3和货箱4，其中，调平机构2与剪叉式升降机构3下端连接，剪叉式升降机构3上端通过结构方管与货箱4焊接在一起，人站作业平台5一侧与货箱4连接，履带底盘1一端还设置有稳定机构6。

如图2以及图3所示，稳定机构包括万向轮101、方管102、弹簧连接件103、弹簧104、机架连接件105、t型连接块124；

万向轮101通过安装支架固定在方管102一端下方，方管102另一端通过机架连接件105与底盘机架106固定在一起，方管102的上方焊有弹簧连接件103；其中，机架连接件105为u型结构，其平面焊接在底盘机架106上，机架连接件105的另一面下端与方管102的一端连接，机架连接件105另一面上端设置有t型连接块，t型连接块124两端有螺纹，通过螺栓螺母卡设在机架连接件105内，t型连接块另一端与弹簧连接件103连接，弹簧104套设在t型连接块124上，与t型连接块124同轴安装，使得t型连接块124具有一定的扰度。该稳定机构6在果园作业机械上下坡时起到防止车体后倾的作用，增加采摘装置的稳定性。

履带底盘包括两组，分为设置在采摘装置两侧，两组履带底盘的结构相同，以左侧履带底盘为例进行介绍，继续参照图2，履带底盘1包括底盘机架106、主动链轮107、主动链轮轴108、减速器109、电机110、张紧链轮111、张紧链轮轴112、连接板113、电瓶114、控制器115、油管116、液压站117、从动链轮118、从动链轮轴119、履带120、三角连接架121、承重轮122、承重轮轴123；

底盘机架106用于支撑履带120并且安装固定履带底盘1内的部件，主动链轮107为左右各两个安装在主动链轮轴108两侧，主动链轮107的外齿与履带120内齿啮合在一起，通过主动链轮的转动带动履带转动，主动链轮轴108通过轴承座安装在底盘机架106上；减速器109为涡轮蜗杆减速器，其一端与主动链轮107连接，另一端与电机110的输出轴相连接，减速器109通过螺栓固定在底盘机架106上，减速器主要起减速增扭的作用，减速器109共设有左右两个，分别独立控制两个主动链轮107的转动；电机110为直流有刷电机，其输出轴端与减速器109相连，并通过电机安装支架固定在底盘机架106上，电机110为小电压大功率电机，具有较大的启动电流，以便于为履带底盘提供较大的输出动力；张紧链轮111设有左右各两个，中间通过张紧链轮轴112连接，位于一侧的两个张紧链轮111通过连接板113固定在底盘机架106上，主要起调节履带张紧的作用；电瓶114设有左右两个，为电机110提供电源，电瓶114安置于底盘机架106上，各提供12v电压，电瓶114通过电源转换模块连接控制器115，电瓶114为蓄电池，可反复充放电，经济环保，不会对作业人员产生生命危害事故。

液压站117为小型液压站，主要由液压泵、液压阀以及油管116组成，安置于底盘机架106后端，为油缸提供动力来源；从动链轮118设有左右各两个，其外齿与履带120内齿啮合在一起，通过履带120带动从动链轮118进行转动，从动链轮118内设有键槽，通过键连接固定在从动链轮轴119两侧，从动链轮轴119通过轴承座安装在底盘机架106上；承重轮122同样包括两个承重轮，中间通过承重轮轴123连接固定，履带底盘1共包括6个承重轮122，承重轮中间通过承重轮轴123连接，主要起承受底盘重力的作用，三角连接架121共设置有3个，每个三角连接架121连接一侧的两个承重轮117并将其固定在底盘机架101上。

如图4所示，调平机构2包括法兰201、油缸202、上连接件203、螺栓螺母组件204、下平台205、上平台206；

上平台206为一块长方形金属板件焊接在剪叉式升降机构3机架301下端，油缸202共设置有4个，为型号相同的液压油缸，油缸202伸缩端为插销型，上连接件203为小长方形，螺栓螺母组件204分别固定在上平台前后左右四个边角位置，油缸202伸缩端通过螺栓螺母组件204与上连接件203固定在一起，油缸202固定端设置有法兰201，通过螺栓固定在下平台205的四个边角处，下平台205为一块长方形金属板件焊接在底盘机架106上。

此外，调平机构2还包括角度传感器，角度传感器共3个，可在上平台的四个角上进行安装，三个角度传感器可以分别分布在不同的3个角也可以集中设置在上平台一个角上，用于检测x、y及z轴三个方向的角度偏差，油缸202由液压站117控制，当采摘装置运行至有较大坡度的路面时，通过角度传感器将角度误差信息传递给控制器115，控制器115调节液压的进油量来控制油缸202的伸出长度，通过油缸的伸缩长度保证上端的剪叉式升降机构3和货箱4保持水平状态。

如图5所示，剪叉式升降机构3包括机架301、下油缸支架302、下支撑轴303、油缸304、上油缸支架305、油缸支撑杆306、连接板件307、货箱围栏308、货箱底板309、滑轨310、滑块311、电子称重器312、安装支架313、压力传感器314以及l型法兰315；

机架301通过结构方管焊接在调平机构2上方，并且与采摘装置前进方向平行的两侧边上设置有滑轨310，剪叉式升降机构3包括两组平行设置的连接板件307，两组相互交叉形成剪叉式升降机构3，两个平行的连接板件207上下两端通过支撑轴连接，其中，一组的支撑轴固定在机架301和货箱4下方，另一组的支撑轴通过滑块311安装在滑轨310中，滑块311可以在滑轨310中左右移动，其中，支撑轴并未在图4中全部示出，连接滑动设置的一组连接板件底端的下支撑轴标号为303。

其中，下油缸支架302固定安装在机架310的底板上，滑动设置的一组连接板件307中间还设置有上油缸支架305，油缸304的固定端与下油缸支架302连接，油缸304的伸缩端通过螺栓与上油缸支架305固定，油缸304包括进油孔和出油孔，进油孔通过油管116与液压站117连接，液压站117控制油缸304的伸缩量，油缸304选择为液压油缸；油缸支撑杆306为左右双圆盘式结构，其圆盘上设有两个大小不一的螺纹孔，小孔与油缸304的收缩杆构成铰链，大孔安装在上油缸支架306的中间位置，上油缸支架305为圆棒状结构，其两端设有螺纹，通过螺纹与剪叉式升降机构3连接，通过油缸304的伸缩带动上油缸支架305的运动，使得剪叉式升降机构3实现升降功能。

货箱4为长方形机构，包括货箱底板309和一体设置的货箱围栏308，货箱4与剪叉式升降机构3焊接，用于存放采摘的水果等；货箱4前部侧板设有压力传感器314和电子称重器312，压力传感器314和电子称重器312通过安装支架313安装在货箱围栏308上，通过压力传感器314检测货箱4内水果的重量，并将重量信息显示在电子称重器312上；l型法兰315焊接在货箱围栏308前部侧板下方，用于连接人站作业机构5。

如图6a-6b所示，人站作业机构5包括围栏401、钣金件402、连接板件403、机具挂件箱404、转动铰链405、车载控制台406、脚操作踏板407；

人站作业机构5通过连接板件403与l型法兰315固定连接，人站作业机构5四周焊接围栏401，后侧围栏设有转动铰链405，便于该侧围栏打开与闭合，围栏401侧面焊有钣金件402，起到保护作业人员的作用；围栏401一侧通过螺栓连接固定车载控制台406，车载控制台406设有上升、下降、转向以及急停按钮，其中上升下降为同一按钮，前压状态为上升功能，后压状态为下降功能，分别实现剪叉式升降机构3的升降功能，转向按钮为8向操作手柄，通过控制手柄转向控制两个电机的转速控制履带底盘1的转向功能，急停按钮当作业环境处于危险状况下，作业人员按下急停按钮，该采摘装置可以实现紧急下降恢复到原始状态；机具挂件箱404通过螺栓连接固定在围栏401一侧，用以放置操作人员所使用的操作机具，机具挂件箱404上设置若干个插电接口，用于需充电挂件机具的使用；

车载控制台406内部设有控制面板，车载控制台406通过485通讯将控制信息传递给单片机，单片机将接受到的信号传递给控制器115，通过控制器115控制电机110的转速以实现调节运行速度和行走转向功能；

人站作业平台5的底板设有两个脚操作踏板407，记做第一脚踏板、第二脚踏板，第一脚踏板控制剪叉式升降机构3的升降，第二脚踏板在遇到高空危险作业时用于急停作业机械。

本发明提供的履带底盘中还包括控制系统，控制系统包括控制器115、驱动器，驱动器用于驱动电机110，控制器115的输出端与驱动器输入端并联连接，驱动器的输出端与电机110连接，接受控制器115发出的脉冲信号控制电机110；车载控制台406或脚操作踏板407将信息传递给单片机，单片机将接受到的信号传递给液压站117的电动控制器，电动控制器来控制液压站117的运转，通过控制油箱内的液压油进出量来控制油缸的伸缩运动。

本发明的作业过程如下：该采摘装置进入果园作业时，首先根据不同果树的高度，操作人员在按下车载控制器406的上升按钮时，驱动油缸304伸出运动，油缸304推动剪叉式升降机构3上升运动，从而带动人站作业平台5和货箱4一起上升，当上升到指定高度时，作业人员可在平台上进行修枝、采摘、喷药等高空作业，当果园作业机械运行至有较大坡度的路面时，通过角度传感器将角度误差信息传递给控制器115，控制器115调节液压的进油量来控制油缸202的伸出长度，通过控制油缸202的伸缩长度来使上平台206以及整个升降机构3和货箱4保持水平状态，较好的适应了当前我国果园大都处于丘陵山区等类似地形，保证了果农在复杂地形作业的人身安全；行走时，每个履带底盘的驱动轮都有各自的电机独立控制，大大提高了采摘装置在行走时的灵活性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。