一種農用半自動水果采摘裝置的制作方法

本發明涉及農作物采摘領域，尤其涉及一種農用半自動水果采摘裝置。

背景技術：

我國是一個發展中國家，同時也是一個農業大國，水果產業是我國農業產業中的重要組成部分。水果種植產業最重要的操作環節便是果實成熟時的采摘作業，其勞動強度大、消耗時間長，同時由于樹高的限制，高處的果實很難采摘，也具有一定的危險性。

隨著科技的發展，工業生產逐步向自動及半自動化的方向發展，在農業生產中也出現了許多新型的農用機械。目前國內外的采摘機械普遍運用智能采摘系統和模式識別方法，實現全自動化采摘，但整套設備價格昂貴，一般的果農難以承受；高新技術的應用使得采摘機器人的操作流程復雜，難以在短時間內掌握，對于文化程度較低的果農來說是一項高難度的挑戰；目前大部分的采摘機器人還停留在實驗階段，主要用于實驗研究，未能真正地應用于實際生產中。

技術實現要素：

本發明旨在解決上述問題，提供了一種農用半自動水果采摘裝置，它能夠實現農用電動三輪車與半自動水果采摘裝置的對接，解決了果樹高處果實的采摘問題，減小了果農的勞動強度，縮短了采摘時間，增強了采摘作業的安全性，其采用的技術方案如下：

一種農用半自動水果采摘裝置，包括運輸小車、底部支撐基座、棘輪控制機構、液壓支撐體、果實輸送通道、機械臂架體、電動機、機械前臂、采摘機械手、齒輪齒條伸縮裝置、機械臂、操作顯示器、采摘控制手柄、防護座椅、農用電動三輪車、連接塊、顯示器支架、基座、液壓控制手柄，所述運輸小車與農用電動三輪車連接，所述底部支撐基座通過螺栓固定在農用電動三輪車上，所述棘輪控制機構與采摘控制手柄分別固定在底部支撐基座的左右兩邊，所述液壓支撐體的上端與機械臂架體連接，所述機械臂架體與機械臂連接，所述果實輸送通道一端與運輸小車連接，另一端與采摘機械手連接，所述機械臂架體與底部支撐基座鉸接，所述電動機固定在機械臂架體的一側，所述機械前臂的一端通過連接塊與機械臂連接，另一端與采摘機械手連接，所述機械臂的下端與基座連接，所述機械臂上設有齒輪齒條伸縮裝置，所述操作顯示器的上端設置有一個微型攝像頭，所述操作顯示器固定在顯示器支架上，所述防護座椅安裝在底部支撐基座上，所述顯示器支架通過螺栓與底部支撐基座連接，基座的下端固定在底部支撐基座上。

優選的，所述底部支撐基座包括底座、底盤、旋轉支撐氣缸、底部支撐架，所述底盤的一端與底座連接，另一端與旋轉支撐氣缸連接，所述底部支撐架穿過旋轉支撐氣缸上的孔與旋轉支撐氣缸連接，所述底盤和底座通過螺栓固定到農用電動三輪車上。

優選的，所述棘輪控制機構包括粗軸、細軸、滾筒、連桿、彈簧、支架、手柄、棘爪、棘輪、旋轉軸、箱體，所述粗軸和細軸固定在箱體外壁上，且細軸位于粗軸的正上方，所述箱體的側壁上開有兩個通孔，所述旋轉軸穿過棘輪、滾筒和箱體上的通孔將棘輪、滾筒與箱體連接在一起，所述棘爪的一端與連桿連接，另一端與棘輪連接，所述連桿遠離棘爪的一端與支架連接，所述彈簧一端與支架連接，另一端與手柄連接。

優選的，所述采摘機械手包括扭簧、繩輪、繩端、復位彈簧、輔剪、主剪、接頭、剪刀管、銷軸，所述扭簧的兩端與機械前臂連接，所述繩輪固定在機械前臂的一側，所述復位彈簧一端與繩端連接，另一端與輔剪連接，所述剪刀管的一端通過接頭與主剪連接，另一端與扭簧連接，所述剪刀管上開有通孔，所述銷軸穿過剪刀管上的通孔將剪刀管和機械前臂連接在一起。

優選的，所述齒輪齒條伸縮裝置包括齒條、滑輪組、底部軸承座、第二鏈輪、齒輪、機械小臂、上部軸承座、第一帶輪、普通V帶、第一鏈輪、鏈條、第二帶輪，所述齒條的下端面與滑輪組連接，所述滑輪組固定在機械臂架體上，所述底部軸承座和上部軸承座都固定在機械臂架體的側面，所述鏈條分別與第二鏈輪和第一鏈輪配合，所述齒輪與齒條配合，所述機械小臂的一端與連接塊連接，另一端與齒條連接，所述普通V帶分別與第一帶輪和第二帶輪配合，所述第二帶輪與電動機的輸出軸連接，所述底部軸承座用于支撐連接第二鏈輪和第一帶輪的軸，所述上部軸承座用于支撐連接齒輪和第一鏈輪的軸。

優選的，所述防護座椅包括調節閥、座椅、靠背、頭靠、防護架、天窗，所述座椅的一端與靠背的下端連接，所述調節閥置于座椅和靠背連接處的側面，所述靠背的上端設有頭靠，所述天窗位于防護架遠離靠背的一端，所述防護架的另一端固定在靠背的外側，所述座椅的下端面通過底部支撐架與旋轉支撐氣缸連接。

本發明具有如下優點：結構簡單合理、使用方便，解決了果樹高處果實的采摘問題，實現了農用電動三輪車與半自動水果采摘裝置的對接，減小了果農的勞動強度，縮短了采摘時間，增強了采摘作業的安全性，降低了勞動成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

附圖1：本發明一種農用半自動水果采摘裝置的整體結構示意圖；

附圖2：本發明一種農用半自動水果采摘裝置防護座椅處的結構示意圖；

附圖3：本發明一種農用半自動水果采摘裝置齒輪齒條伸縮裝置處的結構示意圖；

附圖4：本發明一種農用半自動水果采摘裝置采摘機械手處的結構示意圖；

附圖5：本發明一種農用半自動水果采摘裝置的棘輪控制機構處的結構示意圖。

符號說明：

1、運輸小車，2、底部支撐基座，3、棘輪控制機構，4、液壓支撐體，5、果實輸送通道，6、機械臂架體，7、電動機，8、機械前臂，9、采摘機械手，10、齒輪齒條伸縮裝置，11、機械臂，12、操作顯示器，13、采摘控制手柄，14、防護座椅，15、農用電動三輪車，16、連接塊，17、顯示器支架，18、基座，19、液壓控制手柄，2-1、底座，2-2、底盤，2-3、旋轉支撐氣缸，2-4、底部支撐架，3-1、粗軸，3-2、細軸，3-3、滾筒，3-4、連桿，3-5、彈簧，3-6、支架，3-7、手柄，3-8、棘爪，3-9、棘輪，3-10、旋轉軸，3-11、箱體，9-1、扭簧，9-2、繩輪，9-3、繩端，9-4、復位彈簧，9-5、輔剪，9-6、主剪，9-7、接頭，9-8、剪刀管，9-9、銷軸，10-1、齒條，10-2、滑輪組，10-3、底部軸承座，10-4、第二鏈輪，10-5、齒輪，10-6、機械小臂，10-7、上部軸承座，10-8、第一帶輪，10-9、普通V帶，10-10、第一鏈輪，10-11、鏈條，10-12、第二帶輪，14-1、調節閥，14-2、座椅，14-3、靠背，14-4、頭靠，14-5、防護架，14-6、天窗。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

如圖1-5所示，本發明一種農用半自動水果采摘裝置，包括運輸小車1、底部支撐基座2、棘輪控制機構3、液壓支撐體4、果實輸送通道5、機械臂架體6、電動機7、機械前臂8、采摘機械手9、齒輪齒條伸縮裝置10、機械臂11、操作顯示器12、采摘控制手柄13、防護座椅14、農用電動三輪車15、連接塊16、顯示器支架17、基座18、液壓控制手柄19，所述運輸小車1與農用電動三輪車15連接，具體的，所述運輸小車1與農用電動三輪車15通過螺栓螺母連接在一起，所述底部支撐基座2通過螺栓固定在農用電動三輪車15上，所述棘輪控制機構3與采摘控制手柄13分別固定在底部支撐基座2的左右兩邊，所述液壓支撐體4的上端與機械臂架體6連接，所述機械臂架體6與機械臂11連接，所述果實輸送通道5一端與運輸小車1連接，另一端與采摘機械手9連接，所述機械臂架體6與底部支撐基座2鉸接，所述電動機7固定在機械臂架體6的一側，所述機械前臂8的一端通過連接塊16與機械臂11連接，另一端與采摘機械手9連接，所述機械臂11的下端與基座18連接，所述機械臂11上設有齒輪齒條伸縮裝置10，所述操作顯示器12的上端設置有一個微型攝像頭，所述操作顯示器12固定在顯示器支架17上，所述防護座椅14安裝在底部支撐基座2上，所述顯示器支架17通過螺栓與底部支撐基座2連接，基座18的下端固定在底部支撐基座2上。

優選的，所述底部支撐基座2包括底座2-1、底盤2-2、旋轉支撐氣缸2-3、底部支撐架2-4，所述底盤2-2的一端與底座2-1連接，另一端與旋轉支撐氣缸2-3連接，所述底部支撐架2-4穿過旋轉支撐氣缸2-3上的孔與旋轉支撐氣缸2-3連接，所述底盤2-2和底座2-1通過螺栓固定到農用電動三輪車15上，所述旋轉支撐氣缸2-3既能起到支撐作用，又能實現裝置的旋轉動作。

優選的，所述棘輪控制機構3包括粗軸3-1、細軸3-2、滾筒3-3、連桿3-4、彈簧3-5、支架3-6、手柄3-7、棘爪3-8、棘輪3-9、旋轉軸3-10、箱體3-11，所述粗軸3-1和細軸3-2固定在箱體3-11外壁上，且細軸3-2位于粗軸3-1的正上方，所述箱體3-11的側壁上開有兩個通孔，所述旋轉軸3-10穿過棘輪3-9、滾筒3-3和箱體3-11上的通孔將棘輪3-9、滾筒3-3與箱體3-11連接在一起，所述棘爪3-8的一端與連桿3-4連接，另一端與棘輪3-9連接，所述連桿3-4遠離棘爪3-8的一端與支架3-6連接，所述彈簧3-5一端與支架3-6連接，另一端與手柄3-7連接。

優選的，所述采摘機械手9包括扭簧9-1、繩輪9-2、繩端9-3、復位彈簧9-4、輔剪9-5、主剪9-6、接頭9-7、剪刀管9-8、銷軸9-9，所述扭簧9-1的兩端與機械前臂8連接，所述繩輪9-2固定在機械前臂8的一側，所述復位彈簧9-4一端與繩端9-3連接，另一端與輔剪9-5連接，所述剪刀管9-8的一端通過接頭9-7與主剪9-6連接，另一端與扭簧9-1連接，所述剪刀管9-8上開有通孔，所述銷軸9-9穿過剪刀管9-8上的通孔將剪刀管9-8和機械前臂8連接在一起。

優選的，所述齒輪齒條伸縮裝置10包括齒條10-1、滑輪組10-2、底部軸承座10-3、第二鏈輪10-4、齒輪10-5、機械小臂10-6、上部軸承座10-7、第一帶輪10-8、普通V帶10-9、第一鏈輪10-10、鏈條10-11、第二帶輪10-12，所述齒條10-1的下端面與滑輪組10-2連接，所述滑輪組10-2固定在機械臂架體6上，所述底部軸承座10-3和上部軸承座10-7都固定在機械臂架體6的側面，所述鏈條10-11分別與第二鏈輪10-4和第一鏈輪10-10配合，所述齒輪10-5與齒條10-1配合，所述機械小臂10-6的一端與連接塊16連接，另一端與齒條10-1連接，所述普通V帶10-9分別與第一帶輪10-8和第二帶輪10-12配合，所述第二帶輪10-12與電動機7的輸出軸連接，所述底部軸承座10-3用于支撐連接第二鏈輪10-4和第一帶輪10-8的軸，所述上部軸承座10-7用于支撐連接齒輪10-5和第一鏈輪10-10的軸。

優選的，所述防護座椅14包括調節閥14-1、座椅14-2、靠背14-3、頭靠14-4、防護架14-5、天窗14-6，所述座椅14-2的一端與靠背14-3的下端連接，所述調節閥14-1置于座椅14-2和靠背14-3連接處的側面，用于調節靠背14-3的傾角以調節舒適度，所述靠背14-3的上端設有頭靠14-4，所述天窗14-6位于防護架14-5遠離靠背14-3的一端，所述防護架14-5的另一端固定在靠背14-3的外側，所述座椅14-2的下端面通過底部支撐架2-4與旋轉支撐氣缸2-3連接。

本發明在使用時，將所述農用半自動水果采摘裝置駕駛到果園的采摘位置，盡量避免樹枝的遮擋，到達采摘地點后，果農坐在防護座椅14上，防護座椅14既能保護果農的安全，又能提供舒適的操作環境，可以通過手動控制液壓控制手柄19來實現液壓支撐體4的起落，進而帶動與液壓支撐體4連接的機械臂架體6的起落，通過機械臂架體6的起落帶動機械臂11的起落，按動操作顯示器12下方的按鈕啟動電動機7，電動機7的轉動帶動第二帶輪10-12的轉動，進而通過普通V帶10-9帶動第一帶輪10-8的轉動，第一帶輪10-8的轉動通過連接第二鏈輪10-4和第一帶輪10-8的軸將動力傳遞給第二鏈輪10-4，再經鏈條10-11將動力傳遞給第一鏈輪10-10，轉動的第一鏈輪10-10通過連接齒輪10-5和第一鏈輪10-10的軸帶動齒輪10-5的轉動，齒輪10-5驅動齒條10-1，實現機械臂11的伸縮，齒條10-1的運動通過機械小臂10-6和連接塊16帶動機械前臂8的伸縮，進而可將采摘機械手9送往至高處。齒條10-1的下端面裝有滑輪組10-2，減少了齒條10-1伸縮滑動時的摩擦阻力。

鋼絲繩的一端固定在滾筒3-3上，另一端依次穿過機械臂11、機械前臂8、繩輪9-2后固定在繩端9-3上，向靠近支架3-6的方向推動手柄3-7，支架3-6由于受到彈簧3-5的彈力而帶動連桿3-4拉動棘爪3-8運動，方向與手柄3-7的運動方向相同，松開手柄3-7，彈簧3-5的彈力會讓棘爪3-8帶動棘輪3-9向遠離支架3-6的方向轉動，進而帶動滾筒3-3的轉動，通過固定在滾筒3-3上的鋼絲繩的牽拉作用實現采摘機械手9的上下擺動；采摘控制手柄13通過穿過機械臂11、機械前臂8、剪刀管9-8固定于輔剪9-5的鋼絲繩來控制輔剪9-5的運動，從而實現主剪9-6和輔剪9-5的張開與閉合，復位彈簧9-4及扭簧9-1具有復位的作用，摘下的果實通過柔性的果實輸送通道5輸送到運輸小車1；在操作顯示器12的上端設置有一個微型攝像頭，微型攝像頭可以將采集到的圖片或視頻信息傳送到顯示器12，因此通過操作顯示器12可以清晰地看到高處的采摘狀況，及時進行反饋，便于操作人員的控制。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。