一种果蔬采摘装置及其使用方法与流程

1.本发明属于机械化采摘技术领域，具体涉及一种果蔬采摘装置及其使用方法。


背景技术：

2.随着机械产品的普及，越来越多的场景应用机械装置代替部分人工操作。在果蔬采摘领域也不例外。许多果蔬都生长在比较高的枝头上，需要工人站在梯子上进行采摘，十分危险。如果使用果蔬采摘装置，就可以在地面上完成采摘，操作方便，在节约时间、提高采摘效率的同时，还可以提高安全性。
3.现有技术中的果蔬采摘机械主要分为两种，一种是电控型的采摘机械，另一种是纯机械类型的采摘机械。电控型的采摘机械采用电机驱动，辅佐以自动化系统，虽然智能化程度很高，但是也相应提高了运行和维护的成本，学习难度也比较大，比较适合小范围的采摘作业。而纯机械的采摘机械的使用、维护成本都比较低，且容易学习，同时纯机械的可靠性也高于智能化系统。纯机械的缺点是，绝大多数的步骤都需要人为干涉，相比智能化系统，工人的劳动强度更高一些。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提出了一种果蔬采摘装置，改进机械爪的自由度，使装置可以适用于更多大小不一的果蔬，通用性强。通过线拉驱动与电磁复位，提高了装置的自动化程度，减少工作量。
5.一种果蔬采摘装置，包括抓取模块、旋转模块和复位模块。
6.旋转模块包括驱动线、外壳、转筒、滑片、顶针和磁铁。转筒安装在外壳内，与外壳形成转动副。多个滑片沿转筒周向均匀分布，滑片的一端与转筒旋转连接。滑片与外壳间设置有顶针。顶针与滑片接触的一端固定有磁铁，另一端固定在外壳上。机械指通过固定底座安装在转筒顶端，爪指指向滚筒圆心。驱动线的一端固定在转筒底部，另一端外壳底部的缺口引出，初始状态下，驱动线的固定位置与缺口位置沿转筒的周向错开。
7.作为优选，外壳与转筒通过圆锥滚子轴承形成转动副。
8.抓取模块包括多个均匀分布的机械指。机械指包括圆轮、爪指、弹簧滑块、第一弹簧、第二弹簧、连杆、定位滑块、固定底座和限位支架。限位支架固定在固定底座上。定位滑块和弹簧滑块均与限位支架滑动副，且定位滑块沿滚筒径向滑动；定位滑块和弹簧滑块的滑动方向不平行。弹簧滑块与爪指的中部旋转连接，弹簧滑块的底部和限位支架间设置有第一弹簧。爪指的底部与定位滑块间设置有第二弹簧。连杆的两端分别与弹簧滑块和定位滑块转动连接。圆轮支承在爪指的顶端。
9.作为优选，弹簧滑块和定位滑块的滑动方向成45
°
夹角。
10.作为优选，抓取模块中机械指的数量为3个。
11.作为优选，圆轮仅能够单向旋转，其转动方向限定为靠近轴线的一侧仅能够向下转动。
12.复位模块包括一对或多对转子磁体和定位磁体。转子磁体固定在转筒外侧，定位磁体固定在外壳内侧。一对转子磁体与定子磁体中，转子磁体面向外侧的磁极与定子磁体面向内侧的磁极磁性相反。
13.作为优选，外壳外侧还包括杆安装器，用于安装不同长度的杆体，完成高处作业。
14.作为优选，外壳底端还固定有底座，底座的底端沿周向设置有多个螺纹孔。
15.一种果蔬采摘装置的使用方法，包括以下步骤：
16.步骤一、根据作业的高度，选择安装杆安装在杆安装器上。将管道的一端与底座固定，使得管道与转筒的内腔对接。
17.步骤二、将果蔬采摘装置放到待采摘物品的下方，缓缓向上，使待采摘物品与抓取模块上的圆轮接触，待采摘物品在圆轮的指引下进入爪指构成的空腔中。
18.步骤三、当抓取模块完全包裹住待采摘物品后，拉动驱动线，转筒带动抓取模块和滑片旋转，滑片被顶针顶出，为待采摘物品提供向上的支撑力。
19.步骤四、待采摘物品离开枝头后，松开驱动线，滚筒在复位模块的作用力下复位，滑片受到顶针上磁铁的吸引力收回。被采摘的物品沿着滚筒下方的管道滑落，完成采摘。
20.本发明具有以下有益效果：
21.1、对抓取模块的机械指进行改进，采用弹簧、连杆、滑块相互组合的设计，提高抓取模块的自由度和通用性，在不需要人工干预的前提下，就可以实现不同大小的水果的采摘。
22.2、设置空心的转筒，使采摘后的水果直接从装置的中心向下滑落，不需要从两侧传递。。
23.3、通过驱动线，采用拉线的方式驱动旋转模块旋转，并且通过转子磁体与定位磁体配合，可以自动复位。提高了机械的智能自动化程度，又保留了纯机械装置可靠性高的优点。同时制作成本低，操作方便，容易上手。
附图说明
24.图1为果蔬采摘装置的结构示意图；
25.图2为抓取模块中机械指的结构示意图；
26.图3为旋转模块的结构示意图；
27.图4为果蔬采摘装置的俯视图；
28.图5为复位模块的结构示意图；
29.图6为果蔬采摘装置的仰视图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；
31.如图1所示，一种果蔬采摘装置，包括抓取模块、旋转模块和复位模块。
32.抓取模块包括如图2所示的3个机械指。机械指包括圆轮1、爪指2、弹簧滑块3、第一弹簧4、第二弹簧10、连杆5、定位滑块6、固定底座7和限位支架。限位支架固定在固定底座7上。限位支架的底部开设有水平方向的第一滑槽，以及位于第一滑槽的上方的第二滑槽，第二滑槽与第一滑槽的夹角为45
°
。弹簧滑块3与第二滑槽滑动连接。第一弹簧4的两端分别与
第二滑槽的底端和弹簧滑块3的底部连接。弹簧滑块3与爪指2的中部旋转连接，圆轮1通过单向轴承支承在爪指2的顶部，由外侧向远离爪指2的内侧旋转。定位滑块6与第一滑槽滑动连接。连杆5的两端分别与弹簧滑块3和定位滑块6转动连接。第二弹簧10的两端分别与爪指2的底部和定位滑块6连接。机械指通过固定底座7固定在转筒顶端。
33.如图3所示，旋转模块包括驱动线、外壳、转筒、滑片8、顶针9和磁铁。转筒由两个大小相同的转子一18和转子二11通过圆柱销17同轴连接组成。外壳由上外壳12和下外壳14组成。转筒安装在外壳内，通过圆锥滚子轴承16与外壳形成转动副。如图4所示，3个滑片8沿转子二11的周向均匀分布，且不与机械指的安装位置重合。滑片8的一端与转子二11旋转连接。滑片8与外壳间设置有顶针9。顶针9与滑片8接触的一端固定有磁铁，另一端固定在上外壳12的顶端。驱动线的一端固定在转子一18的底部，另一端由下外壳14底部的缺口引出，驱动线的固定位置与缺口位置不重合。下外壳14的外侧设置有杆安装器13，在进行不同高度的采摘作业时，可以更换杆的长度。
34.如图5所示，复位模块包括转子磁体20和定子磁体磁体21。转子磁体20固定在转子一18的外侧，定子磁体21固定在下外壳14的内侧，且转子磁体20与定子磁体21相对的磁极，极性相反。
35.一种果蔬采摘装置的使用方法，包括以下步骤：
36.步骤一、根据作业的高度，选择安装杆安装在杆安装器13上。将管道的一端通过螺丝22与底座固定，使得管道与转筒的内腔对接。
37.步骤二、将果蔬采摘装置放到待采摘物品的下方，缓缓向上，使待采摘物品与抓取模块上的圆轮1接触，待采摘物品在圆轮的指引下进入爪指2构成的空腔中。
38.步骤三、当抓取模块完全包裹住待采摘物品后，拉动驱动线，转筒带动抓取模块和滑片8旋转，滑片8被顶针9顶出，为待采摘物品提供向上的支撑力。
39.步骤四、待采摘物品离开枝头后，松开驱动线，滚筒在复位模块的作用下复位，滑片8受到顶针9上磁铁的吸引力收回。被采摘的物品沿着滚筒下方的管道滑落，完成采摘。