一种油茶花粉采集机器人末端执行器

1.本发明涉及农业机械设备技术领域，具体为一种油茶花粉采集机器人末端执行器。


背景技术：

2.油茶是我国特有的木本油料作物之一，其籽榨取的茶油营养丰富，适用价值高。油茶在秋冬季节结果，并在秋东季节开花，属于雌性同体，尽管油茶花粉质量大，但是花朵在绽放过程中，达到成熟期花药才会自己绽开，但是此时的花粉被发现时，花粉已经在自然环境中存很久了，活性普遍不高，且由于自交不亲和，致使自然条件下，油茶的坐果率约为12％，油茶果果实横径约为2.55cm。
3.因此需要人为的取出花粉，从而保证花粉的高活性，提高授粉成功率。人工授粉情况下坐果率约为35％，果实横径约为3.85cm，因此在人工干预油茶花授粉的情况下可提高油茶果坐果率和果实质量。
4.若通过人工授粉来实现增产增量，那对于油茶花花粉的产量将有很大需求，目前收集油茶花粉的方式分为人工采粉与蜜蜂采粉，人工采粉方式是通过人手将油茶花从油茶树上掰下来或者拧下来，花朵拧下来后放到收集袋中，需要不停的重复性的劳作，直到将收集袋收集满，花朵采集完成后，需要将花朵集中粉碎，分离花药与花瓣，将花药取出后，在进行烘干，烘干36小时左右，花药爆开，此时里面存在的花粉才会出现。
5.人工采集效率低，容易损伤油茶枝叶或花朵，且采集过程中容易导致花粉损失，尤其是油茶花主要生长在枝干顶端，靠近油茶花位置的枝叶相对较嫩，人工采集时很容易弄断枝叶，且劳动强度大，成本高。
6.蜜蜂采粉又频频出现蜜蜂中毒现象，增加了采粉成本。因此需要设计一款代替人力与蜜蜂的采粉机械设备进行采粉。
7.目前国内外在对于花粉收集技术上，暂未出现针对于油茶花粉收集的机器，对于其他品类的花朵仅局限于对于花粉进行单朵吸粉，但是此种采集方式效率低，采集的量少。


技术实现要素：

8.本发明的目的是研制一种油茶花粉采集机器人末端执行器，以解决目前油茶花人工采集效率低，容易损伤油茶花枝叶和花朵的问题。
9.本发明采用的技术方案为：一种油茶花粉采集机器人末端执行器，包括采集器，所述采集器前端设置有采集孔，后端设置有输送管；所述采集器内部呈环形设置有可旋转的摩擦辊；所述摩擦辊为圆锥形状，外壁上设置有螺旋状的凸条；所述摩擦辊呈环形围成的通道与采集孔和输送管连通。
10.有现有技术相比，本发明的有益效果为：本末端执行器可以代替人工采集，能够适用于不同大小的油茶花的采集，采用整朵花采集方式，采集过程中不会伤到枝叶，能够彻底将花朵和可能散落的花粉一起收集，降低劳动成本，提高生产效率，在机械式花粉采摘方式
上属于国内外首创。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦辊尾端设置有旋转齿轮；相邻旋转齿轮之间啮合有传动齿轮；其中一个旋转齿轮或传动齿轮与电机的驱动轴上的驱动齿轮啮合。
12.上述改进的有益效果为：通过一台电机同时驱动所有摩擦辊同步同向旋转，使得摩擦辊可以将油茶花拧转掰取下来。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦辊呈环形围成的通道与采集孔和输送管处于一条直线上。
14.上述改进的有益效果为：处于一条直线上时，采集的油茶花更容易快速穿过该通过从输送管输送走。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦辊的小端朝前设置。
16.上述改进的有益效果为：小端朝前设置，使得本执行器可以适应不同大小花朵的采集，不需调节，直接能够将花朵采集下来。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述采集器包括中心架，中心架上设置有中心孔；所述中心架前端安装有端套，后端安装有尾盖；所述摩擦辊尾端安装在中心架上，前端安装在端套上；所述采集孔设置在端套前端；所述输送管设置在尾盖上；所述采集孔与中心孔及输送管同轴设置。
18.上述改进的有益效果为：精简采集器的结构，使用时，采集器的采集孔套住油茶花即可实现采集，不损伤枝叶。
19.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦辊前端通过轴承与端套连接。
20.上述改进的有益效果为：提高摩擦辊的运行稳定性。
21.作为上述技术方案的进一步改进，所述输送管通过管道连接有负压装置。
22.上述改进的有益效果为：负压装置使得采集器内具有负压吸取效果，可以将花朵从输送管吸入进去加快收集速度，同时还能将花朵上散落的花粉收集起来。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明的下端结构示意图；
25.图3为本发明的剖视结构示意图；
26.图4为摩擦辊的安装结构示意图；
27.图5为传动齿轮和旋转齿轮的啮合结构示意图；
28.图6为摩擦辊的结构示意图。
29.图中：1、采集器；2、端套；3、中心架；4、尾盖；5、摩擦辊；6、电机；7、电机架；8、驱动齿轮；9、旋转齿轮；10、传动齿轮；21、采集孔；31、中心孔；41、输送管；51、凸条；52、轴承。
具体实施方式
30.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
31.请参阅图1至图6，在一种具体的实施方式中，一种油茶花粉采集机器人末端执行器，包括采集器1，所述采集器1前端设置有采集孔21，后端设置有输送管41；所述采集器1内部呈环形设置有可旋转的摩擦辊5；所述摩擦辊5为圆锥形状，外壁上设置有螺旋状的凸条51；所述摩擦辊5呈环形围成的通道与采集孔21和输送管41连通。
32.采集器1整体为圆锥台状空壳结构，摩擦辊5有六个，相互平行设置，呈环形分布安装在腔体内，环形结构中心构成通道；摩擦辊5本体为圆锥体形状，凸条51呈螺旋状缠绕设置在其外壁上；采集孔21为圆孔状。
33.如图他5所示，在上述实施例基础上进一步优化，所述摩擦辊5尾端设置有旋转齿轮9；相邻旋转齿轮9之间啮合有传动齿轮10；其中一个旋转齿轮9或传动齿轮10与电机6的驱动轴上的驱动齿轮8啮合。摩擦辊5尾端轴套有轴承，安装在采集器1上，尾端轴末端连接旋转齿轮9；相邻旋转齿轮9之间啮合有传动齿轮10；电机6安装在电机架7上；电机架7安装在采集器1尾端侧边。
34.如图3所示，在上述实施例基础上进一步优化，所述摩擦辊5呈环形围成的通道与采集孔21和输送管41处于一条直线上。摩擦辊5围成的通道为圆锥状，前端大后端小。
35.如图3所示，在上述实施例基础上进一步优化，所述摩擦辊5的小端朝前设置。
36.如图1-3所示，在上述实施例基础上进一步优化，所述采集器1包括中心架3，中心架3上设置有中心孔31；所述中心架3前端安装有端套2，后端安装有尾盖4；所述摩擦辊5尾端安装在中心架3上，前端安装在端套2上；所述采集孔21设置在端套2前端；所述输送管41设置在尾盖4上；所述采集孔21与中心孔31及输送管41同轴设置。中心架3为圆盘状，中心设置有中心孔31；端套2为圆锥台壳体状，前端设置有采集孔21；尾盖4为圆盘中，中心设置有输送管41；摩擦辊5处于端套2与中心架3构成的腔体内；齿轮传动机构处于中心架3与尾盖4构成的腔体内。
37.如图4、6所示，在上述实施例基础上进一步优化，所述摩擦辊5前端通过轴承51与端套2连接。摩擦辊5前端有小圆柱轴，轴承51套在小圆柱轴上。
38.在上述实施例基础上进一步优化，所述输送管41通过管道连接有负压装置。负压装置指抽气泵，抽气泵连接收集箱，收集箱通过管道与采集器连接；抽气泵启动后，在采集器内产生负压，能够起到吸取油茶花和花粉的作用。
39.本发明具体工作原理：
40.本发明的执行器由电机6提供动力源，电机6通过电机螺栓与电机架7连接；电机架7通过电机支架螺栓固定在尾盖4上。驱动齿轮8安装在电机6的电机轴上，驱动齿轮8与传动齿轮10或旋转齿轮9啮合传动，传动齿轮10通过轴承安装在中心架3和尾盖4上；相邻旋转齿轮9之间啮合有传动齿轮10。如图5所示，电机6带动驱动齿轮8旋转，驱动齿轮8驱动传动齿轮10旋转，传动齿轮10驱动旋转齿轮9旋转，旋转齿轮9带动摩擦辊5旋转。摩擦辊5共有6个，绕中心线均匀分布围城一个环形。
41.具体使用时，将油茶花从采集孔21放进采集器1内，对于不同尺寸的油茶花可以通过调节进入的深度来保证油茶花接触到摩擦辊5。电机6供电工作，带动驱动齿轮8转动，驱动齿轮8带动传动齿轮10转动，将力传递给旋转齿轮9带动摩擦辊5转动，油茶花在摩擦辊5和输送管道内部负压的带动下发生转动与向下运动，将油茶花拧拉下来，摩擦辊5继续转动，将油茶运输到输送管道处，在内部负压作用下，油茶被吸到收集箱中。
42.本发明的末端执行器是利用摩擦辊进行扭拉方式采摘油茶花，并且能将采摘后的油茶花迅速收集到储存箱中。针对成簇的油茶花也能够起到很好的采摘效果，适用性强，采摘效率高，结构巧妙，质量轻便。
43.该发明的末端执行器结构简单，传动关系明确，利用梯形的摩擦辊可以保证针对不同尺寸的油茶花都有很好的采摘效果，采用6个摩擦辊保证能够更好的包裹住油茶花，使得油茶花能在执行器内接触面积增大，起到更好的采摘效果，针对于体积小的油茶花还可以通过摩擦辊之间的间隙直接将油茶花掰取下来。摩擦辊的表面还设计出螺纹状，在拧转过程中，还能起来拉拽的作用，即便在阴雨天气拧转下来的油茶花在螺纹作用下也能顺利进入收集管道，增加采摘的可行性。收集后的油茶还能够直接通过输送管道直接吸取到收集箱中，极大程度的减少了作业时间，提高工作效率。
44.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
45.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。