一種采棉機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】一種采棉機(jī)械手，包括伸縮機(jī)構(gòu)、采棉桶換向機(jī)構(gòu)、采棉爪機(jī)構(gòu)，伸縮機(jī)構(gòu)由第四步進(jìn)電機(jī)經(jīng)螺旋傳動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)伸縮桿、內(nèi)伸縮桿帶動(dòng)一級(jí)伸縮臂伸縮臂動(dòng)作；采棉桶換向機(jī)構(gòu)包括夾臂、第三步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和采棉桶，第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接夾臂，夾臂上安裝第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接采棉桶；采棉爪機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、采棉爪連桿和采棉爪，第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連接各采棉爪連桿的一端，各采棉爪連桿的另一端分別鉸接各采棉爪，各采棉爪的中部與采棉桶前端鉸接。本實(shí)用新型可以替代繁重的人工采棉作業(yè)，提高棉花采摘效率和采摘質(zhì)量，便于操作使用和維護(hù)管理，并可適應(yīng)各種不同工作環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種米棉機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采棉裝置，特別是用于替代人工采棉作業(yè)的采棉機(jī)械手，屬農(nóng)業(yè)機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]棉花則是經(jīng)濟(jì)作物中的重中之重。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，三個(gè)大產(chǎn)棉區(qū)分布在長(zhǎng)江、黃淮和新疆。在棉花收獲季節(jié)，采摘棉花是一項(xiàng)大難題。目前，國(guó)內(nèi)采棉絕大部分仍然是依靠人工采棉，需要投入大量的人力，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)率低下；有些產(chǎn)棉區(qū)雖使用一些采棉機(jī)械，但是這些采棉機(jī)械多存有自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率低的問(wèn)題；還有一種大型采棉機(jī)，作業(yè)時(shí)將棉桃截下后再進(jìn)行棉殼分離處理，這種大型采棉設(shè)備雖然生產(chǎn)效率高，適合大面積棉田使用，但對(duì)于棉花成熟的一致性要求高，且設(shè)備價(jià)格較高，給棉農(nóng)帶來(lái)較高的成本負(fù)擔(dān)。棉花采摘難的問(wèn)題直接影響到了棉花大規(guī)模的生產(chǎn)、種植。因此，研制高效率低成本的棉花采摘機(jī)械是棉花種植區(qū)亟待解決的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種用于替代人工采棉作業(yè)、生產(chǎn)效率高的采棉機(jī)械手。
[0004]本實(shí)用新型所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種采棉機(jī)械手，包括伸縮機(jī)構(gòu)、采棉桶換向機(jī)構(gòu)和采棉爪機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)由第四步進(jìn)電機(jī)經(jīng)螺旋傳動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)伸縮桿動(dòng)作，內(nèi)伸縮桿帶動(dòng)一級(jí)伸縮臂相對(duì)二級(jí)伸縮臂動(dòng)作；所述采棉桶換向機(jī)構(gòu)包括夾臂、第三步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和采棉桶，第三步進(jìn)電機(jī)安裝在一級(jí)伸縮臂前端，第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接夾臂，夾臂上安裝第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接采棉桶的后部，第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相互垂直；所述采棉爪機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、采棉爪連桿和采棉爪，第一步進(jìn)電機(jī)安裝在采棉桶后部，第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)框架鉸接各采棉爪連桿的一端，各采棉爪連桿的另一端分別鉸接各采棉爪，各采棉爪的中部與采棉桶前端鉸接。
[0006]上述采棉機(jī)械手，所述采棉桶的外廓為立方體形，所述采棉爪設(shè)置四個(gè)，各采棉爪分別鉸接于采棉桶前沿的四邊，各采棉爪端部設(shè)有彎曲的采棉頭，所述滑動(dòng)框架套在采棉桶外部，滑動(dòng)框架連接滑桿，采棉桶外壁上固定滑桿座，滑桿穿過(guò)滑桿座、與滑桿座滑動(dòng)配口 ο
[0007]上述采棉機(jī)械手，所述第四步進(jìn)電機(jī)安裝在二級(jí)伸縮臂外部，外伸縮桿與第二伸縮臂固定，外伸縮桿套裝在內(nèi)伸縮桿外，第四步進(jìn)電機(jī)的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器固接絲杠，絲杠與絲母螺旋配合，絲杠、絲母位于外伸縮桿內(nèi)，絲母固接內(nèi)伸縮桿的一端，內(nèi)伸縮桿的另一端連接一級(jí)伸縮臂。
[0008]上述采棉機(jī)械手，所述夾臂由兩條側(cè)邊和一條底邊構(gòu)成“ Π ”形，夾臂的底邊中部設(shè)有底邊安裝套，第三步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接底邊安裝套；所述采棉桶后部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有安裝套和支撐軸，第二步進(jìn)電機(jī)安裝在夾臂的一條側(cè)邊上，夾臂的另一側(cè)邊設(shè)有支撐孔，第二步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接安裝套，支撐軸位于支撐孔，支撐軸與支撐孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0009]上述采棉機(jī)械手，所述采棉桶側(cè)面設(shè)有用于外接吸風(fēng)機(jī)的通孔。
[0010]本實(shí)用新型針對(duì)解決高效機(jī)械化采摘棉花問(wèn)題而設(shè)計(jì)了一種采棉機(jī)械手，所述采棉機(jī)械手包括伸縮機(jī)構(gòu)、采棉桶換向機(jī)構(gòu)和采棉爪機(jī)構(gòu)，由伸縮機(jī)構(gòu)將采棉爪移動(dòng)到棉花附近，由換向機(jī)構(gòu)將采棉爪對(duì)準(zhǔn)棉花，再由采棉爪配合采棉桶吸風(fēng)機(jī)雙重作用將棉花摘采干凈。上述動(dòng)作過(guò)程由設(shè)有PCL的控制機(jī)構(gòu)控制各步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)棉花采摘。本實(shí)用新型與采棉機(jī)的行走裝置、平移裝置配套使用，可以替代繁重的人工采棉作業(yè)，提高了棉花采摘效率和采摘質(zhì)量，并可以適應(yīng)各種不同工作環(huán)境。此外，本實(shí)用新型主要機(jī)械部件構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于操作使用和維護(hù)管理、制作成本較低，具有良好的推廣前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型的立體圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是圖2 A處的局部放大視圖；
[0015]圖4是圖2的俯視圖；
[0016]圖5是圖4 B處的局部放大視圖；
[0017]圖6是采棉爪張開(kāi)伸出的示意圖。
[0018]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、采棉桶，2、采棉爪連桿，3、滑桿，4、滑桿座，5、滑動(dòng)框架，6、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，7、第一步進(jìn)電機(jī)，8、支撐軸，9、支撐孔，10、夾臂，11、底邊安裝套，12、第三步進(jìn)電機(jī)，13、一級(jí)伸縮臂，14、二級(jí)伸縮臂，15、第二步進(jìn)電機(jī)，16、安裝套，17、內(nèi)伸縮桿，18、外伸縮桿，19、絲杠，20、絲母，21、聯(lián)軸器，22、第四步進(jìn)電機(jī)，23、采棉爪，24、采棉頭。

【具體實(shí)施方式】
[0019]參看圖1，本實(shí)用新型包括伸縮機(jī)構(gòu)、采棉桶換向機(jī)構(gòu)和采棉爪機(jī)構(gòu)，伸縮機(jī)構(gòu)用于將采棉爪移動(dòng)到需要采摘的棉花附近，采棉桶換向機(jī)構(gòu)用于將采棉爪對(duì)準(zhǔn)棉花，采棉爪機(jī)構(gòu)則是在吸風(fēng)機(jī)配合下，由雙重力作用將棉花摘采干凈。
[0020]參看圖1、圖4、圖5，伸縮機(jī)構(gòu)包括一級(jí)伸縮臂13、二級(jí)伸縮臂14、四號(hào)步進(jìn)電機(jī)22、外伸縮桿18和內(nèi)伸縮桿17，外伸縮桿套裝在內(nèi)伸縮桿外，二級(jí)伸縮臂套裝在一級(jí)伸縮臂外。四號(hào)步進(jìn)電機(jī)22固定在二級(jí)伸縮臂14外側(cè)的末端，四號(hào)步進(jìn)電機(jī)裝有步進(jìn)電機(jī)殼以保護(hù)步進(jìn)電機(jī)在惡略環(huán)境能夠正常工作。外伸縮桿固定在二級(jí)伸縮臂上，四號(hào)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器21傳遞給絲杠19，絲杠與絲母20螺紋配合，絲杠與絲母都位于外伸縮桿內(nèi)，絲母固接內(nèi)伸縮桿的一端，內(nèi)伸縮桿另一端連接一級(jí)伸縮臂。當(dāng)?shù)谒牟竭M(jìn)電機(jī)工作時(shí)，經(jīng)絲杠、絲母帶動(dòng)內(nèi)伸縮桿移動(dòng)，內(nèi)伸縮桿帶動(dòng)一級(jí)伸縮臂相對(duì)二級(jí)伸縮臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0021]參看圖1-3，采棉桶換向機(jī)構(gòu)包括夾臂10、第三步進(jìn)電機(jī)12、第二步進(jìn)電機(jī)15和采棉桶1，采棉桶外廓為立方體形，采棉桶前部為空腔。夾臂10由兩條側(cè)邊和一條底邊構(gòu)成“Π”形，在夾臂的底邊中部設(shè)有底邊安裝套11。第三步進(jìn)電機(jī)安裝在一級(jí)伸縮臂13的前端，第三步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接底邊安裝套11，當(dāng)?shù)谌竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)夾臂轉(zhuǎn)動(dòng)。采棉桶I的后部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有安裝套16和支撐軸8，所述第二步進(jìn)電機(jī)安裝在夾臂的一條側(cè)邊上，夾臂的另一側(cè)邊設(shè)有支撐孔9，第二步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接安裝套，支撐軸位于支撐孔內(nèi)，支撐軸與支撐孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合。當(dāng)?shù)诙竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)采棉桶轉(zhuǎn)動(dòng)。第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相互垂直，第三步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)配合動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)采棉桶在相互垂直的兩個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]參看圖1、圖2、圖4和圖6，采棉爪機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)7、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)6、采棉爪連桿2和采棉爪23，每個(gè)棉爪連桿對(duì)應(yīng)一個(gè)采棉爪。第一步進(jìn)電機(jī)安裝在采棉桶后部，第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中起滑塊作用的滑動(dòng)框架5鉸接各采棉爪連桿的一端，各采棉爪連桿的另一端分別鉸接各采棉爪23，各采棉爪的中部與采棉桶前端鉸接，各采棉爪的前端設(shè)有彎曲的采棉頭24。滑動(dòng)框架套在采棉桶外，為保證滑動(dòng)框架運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，滑動(dòng)框架連接滑桿3，采棉桶外壁上固定滑桿座4，滑桿穿過(guò)滑桿座、與滑桿座滑動(dòng)配合。本實(shí)施例中，采棉爪連桿和采棉爪各設(shè)置四個(gè)，各采棉爪分別位于采棉桶前沿四個(gè)邊的中部。第一步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)經(jīng)采棉爪連桿帶動(dòng)采棉爪伸出或縮回，將棉花采摘下來(lái)。
[0023]采棉桶側(cè)面設(shè)有用于外接吸風(fēng)機(jī)的通孔。
[0024]本實(shí)用新型工作過(guò)程如下:第四步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給絲杠，再由絲母帶動(dòng)內(nèi)伸縮桿運(yùn)動(dòng)，通過(guò)內(nèi)伸縮桿將運(yùn)動(dòng)傳遞給一級(jí)伸縮臂，從而實(shí)現(xiàn)一級(jí)伸縮臂的伸縮，來(lái)找準(zhǔn)與棉花的距離；距離找準(zhǔn)后再通過(guò)第三步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的配合動(dòng)作將采棉爪對(duì)準(zhǔn)棉花；然后通過(guò)第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作經(jīng)采棉連桿傳遞給采棉爪，實(shí)現(xiàn)采棉爪的收縮夾緊完成對(duì)棉花的摘采。與此同時(shí)吸風(fēng)機(jī)對(duì)采棉桶吸風(fēng)，在雙重作用下摘采棉花，提高棉花摘采效率和摘采質(zhì)量，并通過(guò)吸風(fēng)機(jī)將棉花吸入采棉包內(nèi)。上述工作過(guò)程，各電機(jī)的工作狀態(tài)由設(shè)有PLC的控制機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)完成。
【權(quán)利要求】
1.一種采棉機(jī)械手，其特征在于:包括伸縮機(jī)構(gòu)、采棉桶換向機(jī)構(gòu)和采棉爪機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)由第四步進(jìn)電機(jī)(22)經(jīng)螺旋傳動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)伸縮桿(17)動(dòng)作，內(nèi)伸縮桿帶動(dòng)一級(jí)伸縮臂(13)相對(duì)二級(jí)伸縮臂(14)動(dòng)作；所述采棉桶換向機(jī)構(gòu)包括夾臂(10)、第三步進(jìn)電機(jī)(12)、第二步進(jìn)電機(jī)(15)和采棉桶(1)，第三步進(jìn)電機(jī)安裝在一級(jí)伸縮臂前端，第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接夾臂，夾臂上安裝第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接采棉桶的后部,第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相互垂直；所述米棉爪機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)(7 )、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(6 )、采棉爪連桿(2 )和采棉爪(23 )，第一步進(jìn)電機(jī)安裝在采棉桶后部，第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)框架(5)鉸接各采棉爪連桿的一端，各采棉爪連桿的另一端分別鉸接各采棉爪，各采棉爪的中部與采棉桶前端鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采棉機(jī)械手，其特征在于，所述采棉桶(I)的外廓為立方體形，所述采棉爪(23)設(shè)置四個(gè)，各采棉爪分別鉸接于采棉桶前沿的四邊，各采棉爪(23)端部設(shè)有彎曲的采棉頭(24)，所述滑動(dòng)框架套在采棉桶外部，滑動(dòng)框架連接滑桿(3)，采棉桶外壁上固定滑桿座(4)，滑桿穿過(guò)滑桿座、與滑桿座滑動(dòng)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采棉機(jī)械手，其特征在于，所述第四步進(jìn)電機(jī)(22)安裝在二級(jí)伸縮臂(14)外部，外伸縮桿與第二伸縮臂固定，外伸縮桿套裝在內(nèi)伸縮桿外，第四步進(jìn)電機(jī)的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器(21)固接絲杠(19)，絲杠與絲母(20)螺旋配合，絲杠、絲母位于外伸縮桿內(nèi)，絲母固接內(nèi)伸縮桿(17)的一端，內(nèi)伸縮桿的另一端連接一級(jí)伸縮臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采棉機(jī)械手，其特征在于，所述夾臂(10)由兩條側(cè)邊和一條底邊構(gòu)成“ Π ”形，夾臂的底邊中部設(shè)有底邊安裝套(11 )，第三步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接底邊安裝套；所述采棉桶后部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有安裝套(16)和支撐軸(8)，第二步進(jìn)電機(jī)安裝在夾臂的一條側(cè)邊上，夾臂的另一側(cè)邊設(shè)有支撐孔(9)，第二步進(jìn)電機(jī)輸出軸固接安裝套，支撐軸位于支撐孔，支撐軸與支撐孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采棉機(jī)械手，其特征在于，所述采棉桶側(cè)面設(shè)有用于外接吸風(fēng)機(jī)的通孔。
【文檔編號(hào)】A01D46/14GK204047213SQ201420525712
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】張弛, 魏澤鼎, 田杰宇 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)