一种旋拧式椰子摘取装置及方法

1.本发明涉及农业机械技术领域，具体而言，涉及一种旋拧式椰子摘取装置及方法。


背景技术：

2.椰子为热带地区的常见水果，其医用价值和食用价值可以带来可观的经济效益。由于椰树的独特生长的性质，目前椰子的摘取方式仍然以人工采摘为主，工人攀爬椰树不仅劳动强度高，而且效率低下，安全性无法得到保障。
3.现有的椰子采摘装置大多以电锯剪切等方式实现椰子的摘取。例如，由无人机携带电锯进行椰子与椰树之间连枝的切割，采摘的过程中椰子会直接掉落，会出现砸伤人的情况，具有一定的危险性，而且在摘取过程中电锯极易损伤椰树，影响椰树的结果率以及果实质量。


技术实现要素：

4.本发明提供一种旋拧式椰子摘取装置及方法，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
5.根据本发明实施例的第一方面，提供一种旋拧式椰子摘取装置，所述装置包括：上层机构，中层机构和第一约束轴套；所述上层机构包括上层外壳、内齿和第一梯形滑轨；所述内齿内接嵌合在上层外壳的下方，所述第一梯形滑轨固定于上层外壳的底部；所述中层机构包括夹爪部件，中层外壳和第二梯形滑轨；所述夹爪部件包括夹爪、载重台、齿条和传动直齿轮；所述夹爪固连于齿条的末端，所述载重台固定于所述中层外壳的内部下方，所述齿条与所述载重台相配合移动连接；所述齿条的齿面与所述传动直齿轮的第一端啮合；所述传动直齿轮的第二端与所述内齿啮合；所述第二梯形滑轨固定于所述中层外壳的顶部；所述第一梯形滑轨和所述第二梯形滑轨被所述第一约束轴套包覆。
6.可选的，所述夹爪呈半y型，所述夹爪内表面附有橡胶层。
7.可选的，所述载重台的上表面开有t型槽，所述齿条的底面装有t型滑轨与所述载重台的t型槽相配合移动。
8.可选的，所述传动直齿轮的中间一部分无齿面，所述传动直齿轮的齿面的窄端为第一端，所述第一端与所述齿条的齿面相啮合；所述传动直齿轮的齿面的宽端为第二端，所述第二端与所述内齿啮合。
9.可选的，所述装置还包括下层机构和第二约束轴套，所述上层机构还包括外齿，所述中层机构还包括第三梯形滑轨；所述外齿外接嵌合在所述上层外壳的下方；所述下层机构包括下层外壳、电机、电机齿轮、识别相机和第四梯形滑轨；所述第四梯形滑轨固定于所述下层外壳的顶部；所述电机固定于所述下层外壳的外侧；所述电机齿轮固定于所述电机的转轴上，所述电机齿轮与所述外齿相啮合；所述识别相机固定于所述下层外壳的外侧；所述第三梯形滑轨和所述第四梯形滑轨被所述第二约束轴套包覆。
10.可选的，所述第一梯形滑轨，所述第二梯形滑轨，所述第三梯形滑轨和所述第四梯
形滑轨形状为直角梯形；所述第一约束轴套和所述第二约束轴套的内部滑槽为等腰梯形状。
11.可选的，所述下层机构还包括缓冲通道、钩槽和挂钩；所述钩槽固定于所述下层外壳的下方；所述缓冲通道置于所述下层外壳的下方，所述挂钩固定于所述缓冲通道上方，所述挂钩分别与所述钩槽相钩连。
12.可选的，所述钩槽和所述挂钩分别为5个，所述钩槽均匀分布于所述下层外壳的下方。
13.可选的，所述夹爪部件为3个，两两间隔120
°
。
14.根据本发明实施例的另一方面，提供一种旋拧式椰子摘取方法，所述方法包括：预设椰子位于所述夹爪之间；随后所述电机带动所述电机齿轮顺时针转动，所述电机齿轮带动所述外齿逆时针转动，从而带动所述上层外壳和内齿相对所述中层机构逆时针转动；所述内齿的逆时针转动，带动所述传动直齿轮逆时针转动，所述齿条带动夹爪向内滑动；夹紧椰子后，所述齿条停止滑动，所述传动直齿轮停止转动；所述传动直齿轮停止转动后，所述电机继续顺时针转动，所述上层机构带动中层机构共同逆时针转动，带动所述夹爪将预设椰子旋转拧下；当预设椰子被拧下后，所述电机反转，带动所述外齿顺时针转动，从而带动所述上层外壳和内齿相对中层机构顺时针转动；所述内齿的顺时针转动，带动所述传动直齿轮顺时针转动，所述齿条带动夹爪向外滑动，预设椰子落下，通过所述缓冲通道得到安全回收。
15.本发明实施例的创新点包括：
16.1、本发明可以先通过所述上层机构相对中层机构的逆时针转动，利用所述传动直齿轮和所述齿条之间的传动方式，使夹爪夹紧椰子，再通过中层机构和上层机构的共同转动旋拧式采摘椰子；这样，通过夹爪夹紧并旋拧的方式将椰子从树上摘下，不会割伤椰树，保证椰树的结果率以及果实质量；是本发明实施例的创新点之一。
17.2、本发明可以通过所述上层外壳的套筒形外壳包裹住椰子，形成椰子摘取及滑落的通道，椰子与椰树分离后，通过所述装置底部的所述缓冲通道的缓冲，为椰子采摘和回收提供安全通道；这样，可以避免在采摘过程中椰子掉落损坏甚至砸伤人的情况，达到将椰子安全回收效果；是本发明实施例的创新点之一。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的旋拧式椰子摘取装置的部分结构示意图；
20.图2为本发明的旋拧式椰子摘取装置的整体结构示意图；
21.图3为上层机构11的部分结构示意图；
22.图4为中层机构21的部分结构示意图；
23.图5为下层机构31的部分结构示意图；
24.图6为约束轴套的部分结构示意图；
25.图7为本发明的旋拧式椰子摘取方法的处理流程示意图；
26.图中：11-上层机构、12-上层外壳、13-外齿、14-内齿、15-第一梯形滑轨、21-中层机构、22-夹爪、23-载重台、24-齿条、25传动直齿轮、26-中层外壳、27-第二梯形滑轨、28-第三梯形滑轨、31-下层机构、32-下层外壳、33-缓冲通道、34-电机、35-电机齿轮、36-钩槽、37-挂钩、38-识别相机、39-第四梯形滑轨、41-第一约束轴套和42-第二约束轴套。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.实施例1
30.本实施例提出了第一种旋拧式椰子摘取装置，参考图1、图3和图4，图1为本发明的旋拧式椰子摘取装置的部分结构示意图，图3为上层机构11的部分结构示意图，图4为中层机构21的部分结构示意图。如图1、图3和图4所示，旋拧式椰子摘取装置包括上层机构11，中层机构21和第一约束轴套41。
31.所述上层机构11包括上层外壳12、内齿14和第一梯形滑轨15。所述内齿14内接嵌合在上层外壳12的下方，所述第一梯形滑轨15固定于上层外壳12的底部。
32.所述中层机构21包括夹爪部件，中层外壳26和第二梯形滑轨27。
33.其中，所述夹爪部件包括夹爪22、载重台23、齿条24和传动直齿轮25；所述夹爪22固连于齿条24的末端，所述载重台23固定于所述中层外壳26的内部下方，所述齿条24与所述载重台23相配合移动连接；所述齿条24的齿面与所述传动直齿轮25的第一端啮合；所述传动直齿轮25的第二端与所述内齿14啮合；所述第二梯形滑轨27固定于所述中层外壳26的顶部。
34.所述第一梯形滑轨15和所述第二梯形滑轨27被所述第一约束轴套41包覆。
35.可见，本实施例提供的一种旋拧式椰子摘取装置，先通过所述上层机构相对中层机构的逆时针转动，利用所述传动直齿轮和所述齿条之间的传动方式，使夹爪夹紧椰子；再通过所述中层机构和上层机构共同逆时针转动旋拧式采摘椰子；最后通过所述上层机构相对中层机构顺时针转动，夹爪松开椰子，从而使椰子从树上脱落；这样，通过夹爪夹紧并旋拧的方式使椰子从树上脱落，不会割伤椰树，保证椰树的结果率以及果实质量。
36.实施例2
37.本实施例提出了第二种旋拧式椰子摘取装置，参考图2，图2为本发明的旋拧式椰子摘取装置的整体结构示意图。如图2所示，旋拧式椰子摘取装置包括上层机构11，中层机构21，下层机构31，第一约束轴套41和第二约束轴套42。
38.如图3所示，图3为上层机构11的部分结构示意图，所述上层机构11包括上层外壳
12、外齿13、内齿14和第一梯形滑轨15。所述上层外壳12为套筒形，所述外齿13外接嵌合在所述上层外壳12的下方，所述内齿14内接嵌合在所述上层外壳12的下方，所述第一梯形滑轨15固定于所述上层外壳12的底部。
39.其中，所述上层外壳12为圆筒形。
40.如图4所示，图4为中层机构21的部分结构示意图，所述中层机构21包括夹爪部件，中层外壳26，第二梯形滑轨27和第三梯形滑轨28。
41.其中，所述夹爪部件包括夹爪22、载重台23、齿条24和传动直齿轮25；所述夹爪22固连于所述齿条24的末端，所述载重台23固定于所述中层外壳26的内部下方，所述齿条24与所述载重台23相配合移动连接；所述齿条24的齿面与所述传动直齿轮25的第一端啮合；所述传动直齿轮25的第二端与所述内齿14啮合；所述第二梯形滑轨27固定于所述中层外壳26的顶部，所述第三梯形滑轨28固定于所述中层外壳26的底部。
42.具体的，所述夹爪22呈半y型，所述夹爪22内表面附有橡胶层，用于增大摩擦力。所述载重台23用于承载所述齿条24、所述夹爪22和所述传动直齿轮25；所述载重台23的上表面开有t型槽，所述齿条24的底面装有t型滑轨与所述载重台23的t型槽相配合移动；所述传动直齿轮25的中间一部分无齿面，所述传动直齿轮25的齿面的窄端为第一端，所述第一端与所述齿条24的齿面相啮合；所述传动直齿轮25的齿面的宽端为第二端，所述第二端与所述内齿14啮合。所述夹爪部件为3个，两两间隔120
°
。
43.如图5所示，图5为下层机构31的部分结构示意图，所述下层机构31包括下层外壳32、电机34、电机齿轮35、识别相机38和第四梯形滑轨39。
44.其中，所述第四梯形滑轨39固定于所述下层外壳32的顶部；所述电机34固定于所述下层外壳32的外侧；所述电机齿轮35固定于所述电机34的转轴上，所述电机齿轮35与所述外齿13相啮合；所述识别相机38固定于所述下层外壳32的外侧。
45.需要说明的是，所述第一梯形滑轨15，所述第二梯形滑轨27，所述第三梯形滑轨28和所述第四梯形滑轨39形状为直角梯形。
46.如图6所示，图6为约束轴套的部分结构示意图，所述第一梯形滑轨15和所述第二梯形滑轨27被所述第一约束轴套41包覆；所述第三梯形滑轨28和所述第四梯形滑轨39被所述第二约束轴套42包覆。
47.其中，所述第一约束轴套41和所述第二约束轴套42的内部滑槽为等腰梯形状，具有较强的稳定性。所述第一约束轴套41为所述上层机构11和所述中层机构21的层层转动提供安全保障，所述第二约束轴套42为所述中层机构21与所述下层机构31之间的层层转动提供安全保障。
48.可见，本实施例提供的一种旋拧式椰子摘取装置，先通过所述上层机构相对中层机构的逆时针转动，利用所述传动直齿轮和所述齿条之间的传动方式，使夹爪夹紧椰子；再通过所述中层机构和上层机构共同逆时针转动旋拧式采摘椰子，最后通过所述上层机构相对中层机构顺时针转动，夹爪松开椰子，从而使椰子从树上脱落；这样，通过夹爪夹紧并旋拧的方式使椰子从树上脱落，不会割伤椰树，保证椰树的结果率以及果实质量。
49.实施例3
50.本实施例提出了第三种旋拧式椰子摘取装置，参考图2，图2为本发明的旋拧式椰子摘取装置的整体结构示意图。如图1所示，旋拧式椰子摘取装置包括上层机构11、中层机
构21、下层机构31，第一约束轴套41和第二约束轴套42。
51.如图3所示，图3为上层机构11的部分结构示意图，所述上层机构11包括上层外壳12、外齿13、内齿14和第一梯形滑轨15。所述上层外壳12为套筒形，所述外齿13外接嵌合在所述上层外壳12的下方，所述内齿14内接嵌合在所述上层外壳12的下方，所述第一梯形滑轨15固定于所述上层外壳12的底部。
52.其中，所述上层外壳12为圆筒形。
53.如图4所示，图4为中层机构21的部分结构示意图，所述中层机构21包括夹爪部件，中层外壳26，第二梯形滑轨27和第三梯形滑轨28。
54.其中，夹爪部件包括夹爪22、载重台23、齿条24和传动直齿轮25；所述夹爪22固连于齿条24的末端，所述载重台23固定于中层外壳26的内部下方，齿条24与载重台23相配合移动连接；所述齿条24的齿面与所述传动直齿轮25的第一端啮合；所述传动直齿轮25的第二端与所述内齿14啮合；所述第二梯形滑轨27固定于所述中层外壳26的顶部，所述第三梯形滑轨28固定于所述中层外壳26的底部。
55.具体的，所述夹爪22呈半y型，所述夹爪22内表面附有橡胶层，用于增大摩擦力。所述载重台23用于承载齿条24、夹爪22和传动直齿轮25；所述载重台23的上表面开有t型槽，所述齿条24的底面装有t型滑轨与载重台23的t型槽相配合移动；所述传动直齿轮25的中间一部分无齿面，所述传动直齿轮25的齿面的窄端为第一端，所述第一端与所述齿条24的齿面相啮合；所述传动直齿轮25的齿面的宽端为第二端，所述第二端与所述内齿14啮合。所述夹爪部件有3个，两两间隔120
°
。
56.如图5所示，图5为下层机构31的部分结构示意图，所述下层机构31包括下层外壳32、缓冲通道33、电机34、电机齿轮35、钩槽36、挂钩37、识别相机38和第四梯形滑轨39。
57.其中，所述钩槽36固定于所述下层外壳32的下方；所述第四梯形滑轨39固定于所述下层外壳32的顶部；所述电机34固定于所述下层外壳32的外侧；所述电机齿轮35固定于所述电机34的转轴上，所述电机齿轮35与所述外齿13相啮合；所述缓冲通道33置于所述下层外壳32的下方，所述挂钩37固定于所述缓冲通道33上方，并分别与所述钩槽36相钩连，所述识别相机38固定于所述下层外壳32的外侧。
58.具体的，所述缓冲通道33材质为软体，用于为摘取回收的椰子提供回收通道。所述钩槽36和所述挂钩37分别为5个，所述钩槽36均匀分布于所述下层外壳32的下方。
59.需要说明的是，所述第一梯形滑轨15，所述第二梯形滑轨27，所述第三梯形滑轨28和所述第四梯形滑轨39形状为直角梯形。
60.如图6所示，图6为约束轴套的部分结构示意图，所述第一梯形滑轨15和所述第二梯形滑轨27被所述第一约束轴套41包覆；所述第三梯形滑轨28和所述第四梯形滑轨39分别被所述第二约束轴套42包覆。
61.其中，所述第一约束轴套41和所述第二约束轴套42的内部滑槽为等腰梯形状，具有较强的稳定性。所述第一约束轴套41为所述上层机构11和所述中层机构21的层层转动提供安全保障，所述第二约束轴套42为所述中层机构21与所述下层机构31之间的层层转动提供安全保障。
62.可见，本实施例提供的一种旋拧式椰子摘取装置，先通过所述上层机构相对中层机构的逆时针转动，利用所述传动直齿轮和所述齿条之间的传动方式，使夹爪夹紧椰子；再
通过所述中层机构和上层机构共同逆时针转动旋拧式采摘椰子，最后通过所述上层机构相对中层机构顺时针转动，夹爪松开椰子，从而使椰子从树上脱落；这样，通过夹爪夹紧并旋拧的方式使椰子从树上脱落，不会割伤椰树，保证椰树的结果率以及果实质量；通过所述上层外壳的套筒形外壳包裹住椰子，形成椰子摘取及滑落的通道，椰子与椰树分离后，通过所述装置底部的所述缓冲通道的缓冲，为椰子采摘和回收提供安全通道这样，可以避免在采摘过程中椰子掉落损坏甚至砸伤人的情况，达到将椰子安全回收效果。
63.实施例4
64.基于实施例3提出了一种旋拧式椰子摘取装置，本实施例提出了一种旋拧式椰子摘取方法，参考图7，图7为本发明的旋拧式椰子摘取方法的处理流程示意图。如图7所示，旋拧式椰子摘取方法包括如下步骤：
65.步骤101，预设椰子位于所述夹爪22之间；随后所述电机34带动所述电机齿轮35顺时针转动，所述电机齿轮35带动所述外齿13逆时针转动，从而带动所述上层外壳12和内齿14相对所述中层机构21逆时针转动；所述内齿14的逆时针转动，带动所述传动直齿轮25逆时针转动，所述齿条24带动夹爪22向内滑动；夹紧椰子后，所述齿条24停止滑动，所述传动直齿轮25停止转动。
66.步骤103，所述传动直齿轮25停止转动后，所述电机34继续顺时针转动，所述上层机构11带动中层机构21共同逆时针转动，带动所述夹爪22将预设椰子旋转拧下。
67.步骤105，当预设椰子被拧下后，所述电机34反转，带动所述外齿13顺时针转动，从而带动所述上层外壳11和内齿相对中层机构21顺时针转动；所述内齿14的顺时针转动，带动所述传动直齿轮25顺时针转动，所述齿条24带动夹爪22向外滑动，预设椰子从落下，通过所述缓冲通道33得到安全回收。
68.可见，本实施例提供的一种旋拧式椰子摘取方法，先通过所述上层机构相对中层机构的逆时针转动，利用所述传动直齿轮和所述齿条之间的传动方式，使夹爪夹紧椰子；再通过所述中层机构和上层机构共同逆时针转动旋拧式采摘椰子，最后通过所述上层机构相对中层机构顺时针转动，夹爪松开椰子，从而使椰子从树上脱落；这样，通过夹爪夹紧并旋拧的方式使椰子从树上脱落，不会割伤椰树，保证椰树的结果率以及果实质量；通过所述上层外壳的套筒形外壳包裹住椰子，形成椰子摘取及滑落的通道，椰子与椰树分离后，通过所述装置底部的所述缓冲通道的缓冲，为椰子采摘和回收提供安全通道这样，可以避免在采摘过程中椰子掉落损坏甚至砸伤人的情况，达到将椰子安全回收效果。
69.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
70.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
71.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。