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一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器.pdf

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一種 電磁 推拉 人工 輔助 接觸 機械手 電動 櫻桃 采摘
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摘要
申請專利號:

CN201710215646.5

申請日:

20170404

公開號:

CN106993443A

公開日:

20170801

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01D46/247 主分類號: A01D46/247
申請人: 淄博職業學院
發明人: 聶海燕,郭志東
地址: 255086 山東省淄博市高新技術產業開發區高創園A座313室
優先權: CN201710215646A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201710215646.5

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,包括手柄、支撐桿、彈簧、采摘器和收集袋,在手柄上固定安裝彈簧、支撐桿和采摘器,支撐桿安裝在手柄上,且與手柄鉸接,采摘器由滾輪、伸縮桿、彈簧和剪切刀組成,彈簧為壓簧,伸縮桿一端與滾輪聯接,另一端貫穿彈簧和手柄上設置的通孔并與手柄聯接,連桿一端通過螺栓固定在伸縮桿上,連桿的另一端貫穿剪切刀上設置的軸孔,剪切刀的刀刃呈鋸齒狀,在滾輪的外圓面上設有U形的凹槽,人工輔助手柄,打開電源開關,電磁推拉器帶動剪切刀往復運動,滾輪在櫻桃枝條上轉動,切刀將櫻桃的果柄切斷,櫻桃落入收集袋中。

權利要求書

1.一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,包括手柄(1)、支撐桿(3)、彈簧(5)、采摘器和收集袋,其特征在于:在手柄(1)上固定安裝彈簧(5)、支撐桿(3)和采摘器,支撐桿(3)安裝在手柄(1)上,且與手柄(1)鉸接,采摘器由滾輪(6)、伸縮桿(4)、彈簧(5)和剪切刀(7)和收集袋組成,彈簧(5)為壓簧,伸縮桿(4)的一端與滾輪(6)聯接,另一端貫穿彈簧(5)和手柄(1)上設置的通孔并與手柄(1)聯接,連桿(8)一端通過螺栓固定在伸縮桿(4)上,連桿(8)的另一端貫穿剪切刀(7)上設置的軸孔,剪切刀(7)的刀刃呈鋸齒狀,松開螺栓調節連桿(8)在伸縮桿(4)上的位置,進而調節剪切刀(7)與櫻桃枝條(2)的相對位置,在滾輪(6)的外圓面上設有U形的凹槽,櫻桃枝條(2)的置于U形的凹槽中,田間作業時,一只手握住要采摘的櫻桃枝條(2),另一只手對采摘器的手柄(1)施加壓力,手柄(1)克服彈簧(5)的壓力繞支撐桿(3)上的鉸接點轉動,帶動滾輪(6)和剪切刀(7)張開,將滾輪(6)置于櫻桃的枝條上,櫻桃枝條(2)的嵌入滾輪(6)的凹槽內,滾輪(6)在櫻桃枝條(2)上滾動,當櫻桃的枝條直徑變化時,對滾輪(6)施加作用力,滾輪(6)具有浮動仿形功能,壓縮伸縮桿(4)上設置的彈簧(5),進而帶動剪切刀(7)運動,剪切刀(7)始終貼近櫻桃枝條(2)的表面運動,解除對手柄(1)的施加壓力,彈簧(5)的作用力將滾輪(6)固定在櫻桃枝條(2)上,打開電源開關,電磁推拉器(9)帶動剪切刀(7)往復運動,人工輔助手柄(1),滾輪(6)在櫻桃枝條(2)上轉動,剪切刀(7)將櫻桃的果柄切斷,櫻桃落入收集袋中。2.如權利要求1所述的一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,其特征在于:滾輪(6)和剪切刀(7)成對設置。

說明書

技術領域

本發明涉及一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,屬于農業機械技術領域。

背景技術

櫻桃含糖量高、含水多,屬于漿果,果皮薄,我國的櫻桃采摘由六種方式,第一種方式是直接用手從櫻桃枝條上采摘,采摘效率低,勞動強度大,第二種方式是采用采摘梳,由于櫻桃是含水多、糖分高,采摘時櫻桃位于采摘梳的兩梳齒之間,動力帶動梳齒轉動,通過拉拽將櫻桃與果柄分離,櫻桃果柄的抗拉強度遠大于櫻桃的抗拉斷強度,更大于果皮的耐擠破能力,果柄與櫻桃分離時,櫻桃的部分果皮或者果肉脫落,脫落處導致櫻桃養分流失,梳齒對櫻桃果表面的擠壓導致表皮受損,表面氧化,影響櫻桃的品質,是一種破壞性的采摘,第三種方式是氣吸式,氣流不能進入簇擁叢生的果實之間、即使氣流量加大,氣吸式根本無法實現采摘,氣吸式決定著氣流式的采摘不能實現,第四種方式是夾持式,表面產生相對運動,嚴重受損傷櫻桃的表面,第五種方式是震動敲擊式,櫻桃下落過程中,受重力的作用損傷外表面,第六種方式是偏心塊震動采摘,是震動敲擊式的一種變形。

發明內容

一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,適合于堅果和漿果采摘,包括手柄、支撐桿、彈簧、采摘器和收集袋,手柄上設有彈簧、支撐桿和采摘器,支撐桿與手柄鉸接,切刀在動力的帶動下往復運動,切刀在貼近櫻桃枝條的外表面運動,切斷櫻桃的果柄,櫻桃的枝條直徑變化時,通過滾輪壓縮彈簧,進而帶動切刀沿櫻桃枝條表面的直線平行方向運動,但切刀的切割角度不變,通過剪切刀的刀刃將櫻桃的果柄切斷,殘留的果柄附著在櫻桃果上,無養分流失,對櫻桃果的表面無擠壓作用力。

其技術方案為:一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,包括手柄、支撐桿、彈簧、采摘器和收集袋,在手柄上固定安裝彈簧、支撐桿和采摘器,支撐桿安裝在手柄上,且與手柄鉸接,采摘器由滾輪、伸縮桿、彈簧和剪切刀和收集袋組成,彈簧為壓簧,伸縮桿一端與滾輪聯接,另一端貫穿彈簧和手柄上設置的通孔并與手柄聯接,連桿一端通過螺栓固定在伸縮桿上,在伸縮桿上設有長槽孔,連桿的另一端貫穿剪切刀上設置的軸孔,剪切刀的刀刃呈鋸齒狀,松開螺栓調節連桿在伸縮桿上的位置,進而調節剪切刀與櫻桃枝條的相對位置,是剪切刀的刀尖貼近櫻桃枝條,在滾輪的外圓面上設有U形的凹槽,櫻桃枝條的置于U形的凹槽中,田間作業時,一只手握住要采摘的櫻桃枝條,另一只手對采摘器的手柄施加壓力,手柄克服彈簧的壓力繞支撐桿上的鉸接點轉動,帶動滾輪和剪切刀張開,將滾輪置于櫻桃的枝條上,櫻桃枝條的嵌入滾輪的凹槽內,滾輪在櫻桃枝條上滾動,當櫻桃的枝條直徑變化時,對滾輪施加作用力,滾輪具有浮動仿形功能,壓縮伸縮桿上設置的彈簧,進而帶動剪切刀運動,剪切刀始終貼近櫻桃枝條的表面運動,與櫻桃非接觸,只與櫻桃的果柄和櫻桃枝條表面接觸,解除對手柄的施加壓力,彈簧的作用力將滾輪固定在櫻桃枝條上,打開電源開關,電磁推拉器通電壓縮彈簧吸合,斷電彈簧伸張,進而帶動剪切刀做閉合和張開往復運動,伸張頻率通過時間繼電器控制,人工輔助手柄,滾輪在櫻桃枝條上轉動,剪切刀將櫻桃的果柄切斷,櫻桃落入收集袋中。

所述的一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,滾輪和剪切刀成對設置,滾輪可錯位設置,不在同一條鉛垂線上排列。

專利2014202986769、2015206720504、2011205523464和201410485185X,采用梳齒式采摘方式,采摘時櫻桃位于采摘梳的兩梳齒之間,采摘梳的梳齒與櫻桃面面接觸,梳齒與櫻桃表面產生相互擠壓力,且櫻桃在梳齒表面運動,損傷櫻桃表面,損傷的櫻桃表面氧化變黑,影響采摘質量和櫻桃的商品品質,其次,櫻桃果柄的抗拉力遠遠大于櫻桃的抗拉力,櫻桃果柄從櫻桃上脫落過程中,會對漿果櫻桃產生撕拉力,導致櫻桃與櫻桃果柄連接處的果肉脫落,因櫻桃是漿果,櫻桃果實中漿液流失,而一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,能夠實現變徑采摘,切刀在櫻桃枝條的外表面運動,切斷櫻桃的果柄,果柄絕大部分留在果實上,櫻桃果實不與切刀接觸,兩者之間無相對運動,對櫻桃表面無損傷,且果柄部分留在櫻桃上,現有的采摘技術無法實現,切刀的切割角度通過螺栓調整,櫻桃的枝條直徑變化時,通過滾輪壓縮彈簧,進而帶動切刀沿櫻桃枝條表面的直線平行方向運動,但切刀的切割角度不變,只能通過切刀的尖端的刀刃將櫻桃的果柄切斷,對櫻桃果的表面無擠壓作用力,是在櫻桃枝條上的一種滾動非接觸式采摘,結構不同,原理上不同,滾輪和切刀也可采用單個設置,也可以兩個組合在一起使用,靈活方便,另外,機械采摘精確定位難度較大,人工采摘效率低,本申請采摘刀沿枝條表面平行運動,將果柄切斷,滾輪在枝條上運動,實現變徑采摘,其它形式的梳摘、柔性采摘、夾持采摘,均對櫻桃的表面施加擠壓力,產生相對運動,只能在一個平面上采摘,而氣吸式采摘,氣流不能進入簇擁叢生的果實之間、即使氣流量加大,氣吸式根本無法實現采摘,氣流難以將櫻桃從堅韌的果柄上脫離,氣流式決定著櫻桃的采摘不能實現,夾持式采摘,用手高舉采摘桿,桿的重心位于中上部,手長時間高舉采摘桿產生抖動,視線出現偏差,定位不準確,采摘效率低,櫻桃在枝條生長角度各不相同,通過旋轉夾持,動態的旋轉指去夾持靜態且角度不同的櫻桃,難以順利夾持,手舉式電動剪刀也存在櫻桃果柄位于兩個剪刀之間,櫻桃果叢生,每一個生長的角度不同,每次只能剪切一個,存在精準定位技術問題,勞動強度大,震動敲擊式,是一種破壞性的采摘,對櫻桃樹損傷嚴重,影響數木下一年的生長和產量,偏心塊震動采摘,是震動敲擊式的一種變形,而本申請在向前運動的同時,滾輪也同時能實現在枝條上旋轉,實現360度切刀的旋轉采摘,由于櫻桃在枝條的生長角度不一致,機器人的手指在采摘方面無論如何也代替不了人,機器人的手指是由金屬材料制成的多關節機構,沒有形象思維,只是執行機械動作,而果實的采摘沒有規律的,不可能沿規定的程序執行,而人是有思維和感知的動物,櫻桃的生長年限不同,其果柄的抗拉強度不相同,機器人采摘無法辨別櫻桃樹生長年齡,櫻桃的生長位置,機器手與櫻桃總會表面接觸,產生夾持力,夾持部位不同,出現滑移,夾持不緊,這一點不容置疑,人工采摘可以用剪刀剪斷櫻桃的果柄,不直接與櫻桃果實的表面接觸,采摘效率低,單個采摘,機器人目前做不到,而本申請恰恰利用這一點,通過滾輪在枝條滾動,直接剪斷果柄,非接觸機械手一次實現多個采摘,切刀與櫻桃果實表面無接觸,滾輪具有浮動仿形功能,變徑采摘,克服了對櫻桃的擠壓現象,機器人目前做不到,現有的技術方案與本申請的技術方案原理上、結構上不同,細節決定技術方案的成敗。

本發明具有以下優點。

1、體積小、重量輕,既適應于主干采摘,也適應于側枝側枝,操作方便。

2、采摘速度快,效率高,剪切刀沿櫻桃枝條的表面運動,切斷櫻桃的果柄,滾輪具有浮動仿形功能,實現變徑運動,剪切刀切斷櫻桃的果柄,對櫻桃果不產生擠壓作用。

附圖說明

圖1 是本發明實施例的電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器的結構示意圖。

其中圖中1、手柄 2、櫻桃枝條 3、支撐桿 4、伸縮桿 5、彈簧 6、滾輪 7、剪切刀 8、連桿 9、電磁推拉器 。

具體實施方式

實施例。

一種電磁推拉人工輔助非接觸式機械手電動櫻桃采摘器,包括手柄1、支撐桿3、彈簧5、采摘器和收集袋,在手柄1上固定安裝彈簧5、支撐桿3和采摘器,支撐桿3安裝在手柄1上,且與手柄1鉸接,采摘器由滾輪6、伸縮桿4、彈簧5和剪切刀7和收集袋組成,彈簧5為壓簧,伸縮桿4一端與滾輪6聯接,另一端貫穿彈簧5和手柄1上設置的通孔并與手柄1聯接,連桿8一端通過螺栓固定在伸縮桿4上,連桿8的另一端貫穿剪切刀7上設置的軸孔,剪切刀7的刀刃呈鋸齒狀,松開螺栓調節連桿8在伸縮桿4上的位置,進而調節剪切刀7與櫻桃枝條2的相對位置,在滾輪6的外圓面上設有U形的凹槽,櫻桃枝條2的置于U形的凹槽中,田間作業時,一只手握住要采摘的櫻桃枝條2,另一只手對采摘器的手柄1施加壓力,手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐桿3上的鉸接點轉動,帶動滾輪6和剪切刀7張開,將滾輪6置于櫻桃的枝條上,櫻桃枝條2的嵌入滾輪6的凹槽內,滾輪6在櫻桃枝條2上滾動,當櫻桃的枝條直徑變化時,對滾輪6施加作用力,滾輪6具有浮動仿形功能,壓縮伸縮桿4上設置的彈簧5,進而帶動剪切刀7運動,剪切刀7的始終貼近櫻桃枝條2的表面運動,解除對手柄1的施加壓力,彈簧5的作用力將滾輪6固定在櫻桃枝條2上,打開電源開關,電磁推拉器9帶動剪切刀7往復運動,人工輔助手柄1,滾輪6在櫻桃枝條2上轉動,剪切刀7將櫻桃的果柄切斷,櫻桃落入收集袋中,一個櫻桃枝條采摘完成后,對手柄1施加壓力,手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐桿3上的鉸接點轉動,帶動滾輪6和剪切刀7張開,將櫻桃采摘器從采摘完成的枝條上拿走,重復上述工作過程,依次對其它櫻桃枝條2的采摘。

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