[发明专利]自动攀爬采摘装置及其采摘方法

说明书

本发明公开了自动攀爬采摘装置及其采摘方法。由于水果树生长不规则，树枝较脆，手工水果采摘具有一定的危险性。本发明自动攀爬采摘装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构。升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件。上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机。本发明能够实现向上攀爬的功能，且伸缩式的采摘机构能够采摘较大范围内的果实。本发明能够绕树干的周向运动，进而避开爬行路径上的树枝。

技术领域

本发明属于水果采摘技术领域，具体涉及一种自动攀爬采摘装置及其采摘方法。

背景技术

水果采摘是水果作业的一个重要环节，目前我国水果采摘主要靠手工操作来完成。但是我国水果种植以山地栽培居多，地形复杂多变，有的水果甚至生长在悬崖上，而且由于水果树生长不规则，树枝较脆，手工水果采摘具有一定的危险性，近年来常有因水果采摘出事故的报道。由于水果采摘成熟期较短，农村劳动力老龄化导致采摘人手不足，水果来不及采摘，大大影响了水果的产量以及水果的规模化种植。随着水果需求的不断增加，急需实现水果生产的自动化与专业化，水果自动采摘已成为水果作业的主流发展趋势，开展水果采摘机械化作业的研究显得非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动攀爬采摘装置及其采摘方法。

本发明自动攀爬采摘装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构。所述的上机架位于下机架的正上方。所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件。所述的升降丝杠支承在上机架上。所述的升降螺母固定在下机架上。升降丝杠与升降螺母构成螺旋副。升降丝杠由第一驱动组件驱动。所示导杆的顶端与上机架固定。所述的导套与下机架固定。导杆与导套构成滑动副。

所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体。所述的抱合螺杆支承在抱合架上。抱合螺杆由抱合电机驱动。所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副，与抱合螺杆构成螺旋副。两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接，另一端与两个翻转块的内端分别铰接；两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副，外端与两个抱合爪体分别固定。所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆。所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接，第二连杆的另一端与抱合架铰接；第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽；所述的抱合架上固定有滑柱；所述的滑柱位于偏转滑槽内；滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽。摇板与转轴固定。转轴由第二驱动组件驱动。上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副；下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与下机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副。上攀爬机构内的转轴支承在上机架上。下攀爬机构内的转轴支承在下机架上。

所述的摘取机构包括第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第一摘取臂、第二摘取臂、电动手爪、第一摘取舵机和第二摘取舵机。所述第一电动推杆的外壳与上机架固定。第一电动推杆的推出杆与第一摘取舵机固定。第一摘取舵机的输出轴与第二电动推杆的外壳固定。第二电动推杆的推出杆与第三电动推杆的外壳固定。第三电动推杆的推出杆与第一摘取臂的一端固定。第一摘取臂的另一端与第二摘取臂的一端通过铰接轴铰接。第二摘取臂由第二摘取臂驱动。第二摘取臂的另一端安装有电动手爪。

进一步地，所述上攀爬机构内的抱合爪体由上固定柱和两片上爪片组成。间隔设置的两片上爪片通过上固定柱相互固定。两片上爪片均呈圆弧形，且内端均与上攀爬机构内的翻转块固定。所述下攀爬机构内的抱合爪体由下固定柱和四片下爪片组成。四片下爪片沿竖直方向依次排列设置。四片下爪片通过下固定柱相互固定。下爪片均呈圆弧形。位于最底处的下爪片和位于次底处的下爪片的内端均与下攀爬机构内的翻转块固定。