專利名稱：一種高架草莓中低層自動采摘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機械，特別是關(guān)于一種高架草莓中低層自動采摘裝置。
背景技術(shù)：
目前草莓屬草科植物，生長高度約20cm，傳統(tǒng)的栽培多為壟作栽培或畦作栽培， 人工進行作業(yè)時，需要彎腰或蹲在地上進行操作，勞動強度大。為了提高草莓栽培 空間的利用率、改善草莓的生長環(huán)境、減輕勞動強度以及提高草莓栽培的標準化和 自動化作業(yè)水平，日本等國相繼開發(fā)了溫室草莓高架栽培技術(shù)。近年我國部分地區(qū)， 如上海金山區(qū)松隱鎮(zhèn)中心合作農(nóng)場、沈陽農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)大學、臺灣的苗栗農(nóng) 業(yè)改良場、北京順義三高農(nóng)業(yè)示范區(qū)等地也相繼進行了草莓的高架栽培，溫室高架 栽培的草莓成熟期為5 6個月。目前的草莓高架栽培模式多采用"A"型梯架結(jié)構(gòu) (如圖1所示)，在兩個傾斜的側(cè)梯上分別按上、中、下三層進行栽培。但對于草 莓的采摘作業(yè)，尤其是低層采摘，仍采用人工進行，大大降低了高架栽培草莓的自 動化水平，也影響高架栽培草莓生產(chǎn)向規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化方向的發(fā)展，因此迫切需要 解決采摘自動化問題。關(guān)于果實采摘機械的研究，日本、美國等已經(jīng)研制了蘋果、 柑橘、大白菜、西瓜、黃瓜、西紅柿等采摘機器人，但對于三層高架栽培草莓中低 層果實的自動采摘至今未見報道。國內(nèi)也未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種高架草莓中低層自動采摘裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種高架草莓中低層自動釆摘裝 置，它包括一工作臺，在所述工作臺的上方，設(shè)置一對相互嚙合的第一、第二盤齒 輪，所述第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在所述第二盤齒輪的下方，分上、下 固定設(shè)置兩軸承座，所述兩軸承座分別通過軸承設(shè)置兩絲杠軸承座，所述上方的絲 杠軸承座固定在所述第二盤齒輪上，穿過所述兩絲杠軸承座的中心孔分別通過軸承 連接一絲杠，位于所述絲杠兩側(cè)絲杠軸承座上的光孔中設(shè)置有兩光杠，所述絲杠的 輸入端穿出所述第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；所述絲杠和光杠在所述兩絲
杠軸承座之間的部位上套設(shè)一滑塊，所述滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅(qū) 動的一水平設(shè)置的齒條，所述齒條的伸出端連接一手爪機構(gòu)。
所述手爪機構(gòu)包括一連接在所述齒條伸出端的手爪固定板，所述手爪固定板上 面設(shè)置一切刀組，下面設(shè)置一抓取組，所述切刀組包括切刀電磁鐵和由所述切刀電
3磁鐵驅(qū)動連接的切刀；所述抓取組包括一固定手爪和與所述固定手爪尾部活動連接
的一活動手爪，所述活動手爪的尾部偏心連接一手爪電磁鐵。
所述絲杠電機通過一安裝在所述第二盤齒輪上的固定板固定，所述盤齒輪步進 電機通過一安裝在所述工作臺上的固定板固定。
所述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
在所述工作臺的底部，靠一側(cè)設(shè)置一果實收集盤。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用電機驅(qū)動兩個 嚙合的盤齒輪轉(zhuǎn)動，第二盤大齒輪轉(zhuǎn)動帶動連接的絲杠/光杠組合轉(zhuǎn)動，從而使其 上穿接的滑塊帶動手爪機構(gòu)轉(zhuǎn)動，將采摘完的草莓放到收集盤中。2、本發(fā)明將絲 杠通過軸承套接在絲杠軸承座中，并由絲杠電機的帶動，絲杠軸承座又固定設(shè)置在 第二盤齒輪上，因此，絲杠在隨第二盤齒輪一起轉(zhuǎn)動的同時，又在絲杠電機的帶動 下做自身轉(zhuǎn)動。3、本發(fā)明采用絲杠電機帶動垂直絲杠做自身轉(zhuǎn)動，從而帶動套設(shè) 在其上的滑塊上下移動，滑塊的上下移動從而帶動滑塊上安裝的手爪機構(gòu)上下移
動，從而實現(xiàn)高度位置可調(diào)。4、本發(fā)明滑塊上安裝的齒輪齒條機構(gòu)，可在水平方 向上伸縮，從而帶動其前端連接的手爪機構(gòu)伸縮抓取。5、本發(fā)明的手爪機構(gòu)采用 兩個電磁鐵分別控制切刀和抓取手爪，實現(xiàn)果柄的抓取和切斷。本發(fā)明能擴展應(yīng)用 到類似的自動采摘作業(yè)中。


圖1是已有技術(shù)中草莓高架栽培模式示意圖
圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是圖2的A向視圖
圖4是絲杠軸承座與固定在工作臺上臺面的軸承座的配合示意圖 圖5是絲杠軸承座與固定在工作臺下臺面的軸承座的配合示意圖 圖6滑塊與齒輪齒條固定板的連接示意圖 圖7是齒輪與齒條的嚙合傳動示意圖 圖8是齒條末端手爪機構(gòu)示意圖 圖9是圖8的A向視圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖2 5所示，本發(fā)明包括一工作臺1，在工作臺1的上臺面上，靠一側(cè)安裝 有盤齒輪電機固定板2，通過盤齒輪電機固定板2固定的盤齒輪步進電機3，其輸 出端連接第一盤齒輪4，第一盤齒輪4嚙合第二盤齒輪5。在第二盤齒輪5下方的 工作臺1上、下臺面上分別設(shè)置一軸承座6、 7，在軸承座6、 7內(nèi)分別通過軸承設(shè)置一絲杠軸承座8、 9，絲杠軸承座8固定在第二盤齒輪5上。在絲杠軸承座8、 9 的中心通過軸承連接一絲杠10，在絲杠10兩側(cè)的絲杠軸承座8、 9的光孔中，分別 穿設(shè)一光杠ll。絲杠10的輸入端穿過第二盤齒輪5后連接一絲杠電機12，絲杠電 機12安裝在一絲杠固定板13上，絲杠固定板13連接在第二盤齒輪5的上表面。 光杠ll的上端固定在第二盤齒輪5上。在絲杠軸承座8、 9之間的絲杠10和光杠 11上套設(shè)一滑塊14，絲杠10的轉(zhuǎn)動可以帶動滑塊14上下移動，光杠11對滑塊14 起導向作用。
如圖3、圖6所示，滑塊14的一側(cè)面固定安裝一齒輪齒條固定板15，為增強 齒輪齒條固定板15的穩(wěn)定性，可以在滑塊14和齒輪齒條固定板15之間連接一肋 板16。
如圖7所示，在齒輪齒條固定板15上滑動設(shè)置一齒條17;在齒條固定板15上 設(shè)置一軸齒輪電機18，軸齒輪電機18的輸出端連接一軸齒輪19，軸齒輪19與齒 條17嚙合，軸齒輪19的轉(zhuǎn)動可以帶動齒條17前后移動。
如圖7 9所示，齒條17的伸出端連接一手爪固定板20。在手爪固定板20的 上、下兩面分別設(shè)置一切刀組21和一抓取組22。切刀組21包括一固定在手爪固定 板20上表面的切刀電磁鐵23，切刀電磁鐵23的輸出端連接切刀24。如圖9所示， 抓取組22包括一個固定手爪25和一個活動手爪26，固定手爪25固定在手爪固定 板20上，活動手爪26通過一轉(zhuǎn)動銷27與固定手爪25轉(zhuǎn)動連接。活動手爪26的 尾部偏心連接在一手爪電磁鐵28的輸出端，手爪電磁鐵28輸出端的前后移動，可 以帶動活動手爪26轉(zhuǎn)動，以與固定手爪25—起夾住草莓果柄。此時，如果啟動切 刀電磁鐵23，就可以帶動切刀切斷果柄。
如圖2所示，本發(fā)明可以設(shè)置一個果實收集盤29，將其設(shè)置在工作臺1底部一 側(cè)，抓取組22可觸及之處。
本發(fā)明的工作過程如下
工作臺l在"A"型梯架下行走到所要摘取的草莓位置后，啟動絲杠電機12， 帶動絲杠10做自身轉(zhuǎn)動，進而帶動滑塊14做上、下移動至合適的位置。啟動軸齒 輪電機18，驅(qū)使軸齒輪19帶動齒條17做伸出和縮回運動，使齒條17前端的切刀 組21和抓取組22接觸到草莓，手爪電磁鐵28驅(qū)動活動手爪26轉(zhuǎn)動，與固定手爪 一起夾住草莓果柄，切刀電磁鐵23驅(qū)動切刀24切斷果柄。然后，盤齒輪步進電機 3啟動，驅(qū)動第一盤齒輪4和第二盤齒輪5做180。轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠組、滑塊 組、手爪組一起做180。轉(zhuǎn)動，將草莓運到果實收集盤29中，手爪電磁鐵28驅(qū)動 活動手爪26松開，草莓落入到收集盤中。然后盤齒輪步進電機3反轉(zhuǎn)，手爪回到 初始位置，再準備收獲下一個草莓。
權(quán)利要求
1、一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于它包括一工作臺，在所述工作臺的上方，設(shè)置一對相互嚙合的第一、第二盤齒輪，所述第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在所述第二盤齒輪的下方，分上、下固定設(shè)置兩軸承座，所述兩軸承座分別通過軸承設(shè)置兩絲杠軸承座，所述上方的絲杠軸承座固定在所述第二盤齒輪上，穿過所述兩絲杠軸承座的中心孔分別通過軸承連接一絲杠，位于所述絲杠兩側(cè)絲杠軸承座上的光孔中設(shè)置有兩光杠，所述絲杠的輸入端穿出所述第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；所述絲杠和光杠在所述兩絲杠軸承座之間的部位上套設(shè)一滑塊，所述滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅(qū)動的一水平設(shè)置的齒條，所述齒條的伸出端連接一手爪機構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于所 述手爪機構(gòu)包括一連接在所述齒條伸出端的手爪固定板，所述手爪固定板上面設(shè)置 一切刀組，下面設(shè)置一抓取組，所述切刀組包括切刀電磁鐵和由所述切刀電磁鐵驅(qū) 動連接的切刀；所述抓取組包括一固定手爪和與所述固定手爪尾部活動連接的一活 動手爪，所述活動手爪的尾部偏心連接一手爪電磁鐵。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于: 所述絲杠電機通過一安裝在所述第二盤齒輪上的固定板固定，所述盤齒輪步進電機 通過一安裝在所述工作臺上的固定板固定。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于: 所述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于所 述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
6、 如權(quán)利要求1或2或5所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征 在于在所述工作臺的底部，靠一側(cè)設(shè)置一果實收集盤。
7、 如權(quán)利要求3所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于在所述工作臺的底部，靠一側(cè)設(shè)置一果實收集盤。
8、 如權(quán)利要求4所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于在所述工作臺的底部，靠一側(cè)設(shè)置一果實收集盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高架草莓中低層自動采摘裝置，它包括一工作臺，在工作臺的上方，設(shè)置一對相互嚙合的第一、第二盤齒輪，第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在第二盤齒輪的下方，上、下各固定一軸承座，兩軸承座分別通過軸承設(shè)置兩絲杠軸承座，上方的絲杠軸承座固定在第二盤齒輪上。穿過兩絲杠軸承座的中心孔分別套接一絲杠，位于絲杠兩側(cè)光孔中設(shè)置有兩光杠，絲杠的輸入端穿出第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；絲杠和光杠在兩絲杠軸承座之間的部位上套設(shè)一滑塊，滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅(qū)動的一水平設(shè)置的齒條，齒條的伸出端連接一手爪機構(gòu)。本發(fā)明采用三電機驅(qū)動，使得整個機構(gòu)在三維空間內(nèi)位置可調(diào)，從而達到采摘的目的。
文檔編號A01D46/00GK101317516SQ200810116978
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者徐麗明 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學