一种塔吊式自动水果采摘装置的制作方法

本发明涉及一种果园采摘工作中高效的自动水果采摘装置，特别是一种塔吊式自动水果采摘装置。

背景技术：

随着科技的进步与社会的发展，很多传统的工作方式也发生了颠覆性的变化，尤其是随着自动化技术在各个领域的普及和推广，让人们的生活和工作得到了极大的便利，在工业发展领域是如此，在农业生产领域也得到了极大的应用，尤其是在中国人口红利逐渐消失的今天，农业自动化的打造和提升已经成为了一种社会和科技发展的必然，这是一块科技空白区域，也是一块有着极大发展潜力的蓝海区域，现在我国的水果种植区域，在采摘水果时，绝大多数果农还在使用着最为古老的人工爬树采摘的方法，采用人工上树的方法来采摘水果劳动强度非常的大，而且采摘的效率低，采摘后的水果难以保证完整，同时也大大提高了果农的采摘成本，因此也在一定程度上限值了规模化种植和产出的可能性。

授权公告号为cn202889971u的实用新型专利公开了一种太阳能和油混合动力智能水果采摘车，包括车体、设置在车体上的太阳能工作动力机构、液压升举机构、智能采摘机构、可移动电子显示控制机构和驱动行走机构，智能采摘机构包括采摘智能机器人，采摘智能机器人包括采摘臂，采摘臂上连接着采摘机械手，采摘机械手下部对应设置水果集结口，上述实用新型是采用机械手对水果进行采摘，这种刚性采摘方式容易损坏水果的皮肉，采摘后的水果直接掉入水果集结口，由于重力的作用，在水果掉入水果集结口后容易对水果造成二次损坏，难以保证采摘后的水果完整性，该实用新型所包括的装置较多，且装置的价格比较昂贵，对于日后的维修保养费用也不低，无形当中大大增加了果农的采摘成本，使用上述装置虽然提高了采摘效率，但是不能保证采摘水果的完整性，也不能降低采摘成本，对于大多数果农来说并不适用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种塔吊式自动水果采摘装置，以解决现有水果采摘的劳动强度大、采摘的效率低、采摘后的水果难以保证完整、采摘成本高的问题。

解决上述技术问题的技术方案是：一种塔吊式自动水果采摘装置，包括运输车、水平移动装置、采摘基座、旋转支撑装置、旋转伸缩臂装置、旋转柔性采摘装置、水果传递装置、水果收集箱、视觉识别装置，所述水平移动装置安装在运输车上，所述采摘基座安装在水平移动装置上，所述旋转支撑装置安装在采摘基座上，所述旋转伸缩臂装置的一端与旋转支撑装置连接，另一端与旋转柔性采摘装置连接，所述视觉识别装置安装在旋转柔性采摘装置上，所述水果收集箱设置在水平移动装置的一侧，所述水果传递装置的一端与旋转伸缩臂装置连接，另一端与水果收集箱连接。

本发明的进一步技术方案是：所述旋转支撑装置包括电机支架、电机a、小齿轮、旋转支撑柱，所述旋转支撑柱包括支撑座、大齿轮和支撑柱，所述支撑座安装在采摘基座上，所述大齿轮与支撑座转动连接，所述支撑柱安装在大齿轮上，所述电机支架安装在采摘基座上，所述电机a安装在电机支架上，所述小齿轮安装在电机a的输出轴上，所述大齿轮与小齿轮相互啮合。

本发明的再进一步技术方案是：所述旋转伸缩臂装置包括电机b、伸缩臂、伸缩液压缸，所述电机b安装在支撑柱上，所述伸缩臂包括伸缩臂a和伸缩臂b，所述伸缩臂a安装在电机b的输出轴上，所述伸缩臂b套接在伸缩臂a内，所述伸缩液压缸的一端安装在伸缩臂a的下侧，另一端安装在伸缩臂b的下侧，所述伸缩臂a和伸缩臂b的上侧还开设有水果回收槽，所述水果回收槽的一端与旋转柔性采摘装置连接，另一端与水果传递装置连接。

本发明的再进一步技术方案是：所述水果传递装置为水果传递软塑料筒，所述水果传递软塑料筒的一端与水果回收槽连接，另一端与水果收集箱连接。

本发明的再进一步技术方案是：所述旋转柔性采摘装置包括电机c、旋转臂、柔性采摘装置，所述电机c安装在伸缩臂b上，所述旋转臂安装在电机c的输出轴上，所述柔性采摘装置安装在旋转臂上。

本发明的再进一步技术方案是：所述柔性装置包括夹紧装置、采摘手、切梗刀、柔性海绵，所述夹紧装置安装在旋转臂上，所述采摘手的一端与夹紧装置连接，另一端与切梗刀连接，所述柔性海绵设置在采摘手的内表面上。

本发明的再进一步技术方案是：所述视觉识别装置安装在靠近柔性采摘装置一侧的旋转臂上。

本发明的再进一步技术方案是：所述运输车为三轮车或四轮车。

本发明的再进一步技术方案是：所述水平移动装置包括水平移动导轨和导轨滑块，所述水平移动导轨安装在运输车上，所述导轨滑块安装在采摘基座的底部，并与水平移动导轨滑动配合。

本发明的再进一步技术方案是：所述水果收集箱设置在水平移动装置一侧的运输车上。

由于采用上述结构，本发明之一种塔吊式自动水果采摘装置与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.劳动强度小，采摘效率高

由于本发明包括运输车、水平移动装置、采摘基座、旋转支撑装置、旋转伸缩臂装置、旋转柔性采摘装置、水果传递装置、水果收集箱、视觉识别装置，所述水平移动装置安装在运输车上，所述采摘基座安装在水平移动装置上，所述旋转支撑装置安装在采摘基座上，所述旋转伸缩臂装置的一端与旋转支撑装置连接，另一端与旋转柔性采摘装置连接，所述视觉识别装置安装在旋转柔性采摘装置上，所述水果收集箱设置在水平移动装置的一侧，所述水果传递装置的一端与旋转伸缩臂装置连接，另一端与水果收集箱连接；采摘水果时，只需把运输车开到果树下的适当位置，启动本发明，在视觉识别装置的引导下对果树上已经成熟的水果实现机械化的自动采摘过程，采摘下来的水果通过水果回收槽和水果传递装置输送回水果收集箱，并实现对水果的统一收集和运输，由于本发明采用机械化和自动化的方法采摘水果，极大的解放了果农的双手，减少了对人工的依赖，使得水果采摘劳动强度更小，采摘效率更高。

2.采用柔性采摘方式采摘水果，更好的保证水果完整

本发明不同于现有技术采用刚性采摘方式，而是采用柔性采摘方式采摘水果，能更好的保证水果的完整性，本发明包括柔性采摘装置、视觉识别装置，所述柔性装置包括夹紧装置、采摘手、切梗刀、柔性海绵，所述夹紧装置安装在旋转臂上，所述采摘手的一端与夹紧装置连接，另一端与切梗刀连接，所述柔性海绵设置在采摘手的内表面上，视觉识别装置辨别水果的成熟与否，只选取成熟的水果进行采摘，当选取结束后，夹紧装置推动采摘手实现夹紧水果的动作，采摘手内设置有柔性海绵，保护水果不受伤害，切梗刀切断水果的梗，最终实现对水果的柔性采摘，保证水果的皮肉完好无损；当采摘完毕后，水果输送采用网兜式，将采摘后的水果通过水果回收槽和水果传递软塑料筒输送到水果收集箱内，整个输送过程大大减少水果之间的相互碰撞，更进一步保证水果的完整性。

3.采摘成本低

由于本发明采用塔吊式结构，造价相对其他结构的自动水果采摘装置要低廉许多，旋转伸缩臂装置内部为空心，但是在自由度上与造价高的机械臂式一样，都能达到相同的效果，从而使得制造本发明的成本大大降低，果农购买本发明也会相对便宜，间接降低了果农的采摘成本；在整个采摘过程都是采用全自动化机械设备采摘，采摘基座能在水平导轨上自由移动，进而实现大范围水果采摘，而不要频繁的开动运输车，节省了燃油，只需一个人控制本发明即可达到几十甚至上百人的工作量，大大降低了果农的采摘成本。

4.采摘面积大

由于本发明包括运输车、水平移动装置、采摘基座、旋转支撑装置、旋转伸缩臂装置、旋转柔性采摘装置，水平移动装置安装在运输车上，所述采摘基座安装在水平移动装置上，所述旋转支撑装置安装在采摘基座上，所述旋转伸缩臂装置的一端与旋转支撑装置连接，另一端与旋转柔性采摘装置连接，由于采摘基座可以在水平移动装置上移动，控制采摘基座的位置，就能达到或近或远的水果采摘，调节旋转支撑装置、旋转伸缩臂装置、旋转柔性采摘装置的位置，就能达到或左或右、或上或下的水果采摘，不需要频繁移动运输车就能达到整棵树的全方位采摘，大大增加了采摘的面积。

5.利于规模化、专业化种植

由于本发明实现对果园水果的快速、高效、低成本的规模化采摘工作，并对采摘的水果实现自动收集装框和运输的全自动化过程，让机械化和自动化成为水果采摘工作的主力因素，人工只是作为一种辅助性质的补充存在，在水果采摘方面，该发明不仅极大的解放了工人的双手，降低了工人的劳动强度，改善了工作环境，有利于规模化、专业化的水果种植。

6.大大提高水果的市场竞争力

由于本发明包括柔性采摘装置、视觉识别装置，视觉识别装置对水果成熟与否进行自动识别，只选择成熟的水果进行柔性采摘，使用本发明采摘下来的水果不仅成熟而且不损坏果皮果肉，保证水果完整性的同时提高水果的品质，大大提高水果的市场竞争力，增加果农的收入。

7.具有及其深远的推广意义

随着科技的进步和发展，农业机械化和自动化已经成为了一种必然，使用本发明后，果农采摘水果时劳动强度变小，采摘效率变高，水果的完整性和品质也得到提高，采摘的成本也得到了降低，增加了果农水果的市场竞争力，大大提高果农的经济收入，本发明对于果农来说绝对是一大福音，具有极大的现实意义和推广价值。

8.使用范围广

由于本发明水果采摘过程中，使得劳动强度变小、采摘效率变高，水果的品质得到了保障，采摘成本得到了降低，大大的帮助果农解决了水果采摘过程中的难题，而且对于我国所有种植水果的地区都适用，使用范围十分广泛。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种塔吊式自动水果采摘装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之一种塔吊式自动水果采摘装置的结构示意图，

图2：图1的a向视图（省略水果传递装置），

图3：旋转柔性采摘装置的结构示意图,

图4：本发明之一种塔吊式自动水果采摘装置采摘水果时的工作状态示意图，

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-运输车，

2-水平移动装置，

21-水平移动导轨，22-导轨滑块，

3-采摘基座，

4-旋转支撑装置,

41-电机支架,42-电机a,43-小齿轮,

44-旋转支撑柱,441-支撑座,442-大齿轮,443-支撑柱，

5-旋转伸缩臂装置,

51-电机b,

52-伸缩臂,521-伸缩臂a,522-伸缩臂b,

53-伸缩液压缸,

6-旋转柔性采摘装置,

61-电机c,62-旋转臂,

63-柔性采摘装置，631-夹紧装置,632-采摘手,633-切梗刀,634-柔性海绵,

7-水果传递装置,

71-水果传递软塑料筒,

8-水果收集箱,

9-视觉识别装置。

具体实施例

实施例一：

一种塔吊式自动水果采摘装置，包括运输车1、水平移动装置2、采摘基座3、旋转支撑装置4、旋转伸缩臂装置5、旋转柔性采摘装置6、水果传递装置7、水果收集箱8、视觉识别装置9。

所述运输车1为三轮车或四轮车，用于承载塔吊式自动水果采摘装置，并实现该装置在果园中的大范围移动采摘，同时也用于运输水果收集箱8，以实现对水果的机械化运输过程。

所述水平移动装置2包括水平移动导轨21和导轨滑块22，所述水平移动导轨21安装在运输车1上，所述导轨滑块22安装在采摘基座3底部，并与水平移动导轨21滑动配合，采摘基座3能在水平移动导轨21上来回移动，实现自动水果采摘装置的水平移动功能，以实现对不同位置的水果的采摘工作。

所述水果收集箱8设置在水平移动装置2一侧的运输车1上水果收集箱2，用于收集自动水果采摘装置采摘下来的水果，并实现统一装箱。

所述旋转支撑装置4包括电机支架41、电机a42、小齿轮43、旋转支撑柱44，所述旋转支撑柱44包括支撑座441、大齿轮442和支撑柱443，所述支撑座441安装在采摘基座3上，所述大齿轮442与支撑座441转动连接，所述支撑柱443固定安装在大齿轮442上，所述电机支架41安装在采摘基座3上，所述电机a42安装在电机支架41上，所述小齿轮43安装在电机a42的输出轴上，所述大齿轮442与小齿轮43相互啮合。

所述旋转伸缩臂装置5，包括电机b51、伸缩臂52、伸缩液压缸53，所述电机b51安装在支撑柱443上，所述伸缩臂52包括伸缩臂a521和伸缩臂b522，所述伸缩臂a521安装在电机b51的输出轴上，所述伸缩臂b522安装在伸缩臂a521上，所述伸缩液压缸53的一端安装在伸缩臂a521的下侧，另一端安装在伸缩臂b522的下侧，所述伸缩臂52的上侧还开设有水果回收槽523，所述水果回收槽523的一端与旋转柔性采摘装置6连接，另一端与水果传递装置7连接。

所述旋转柔性采摘装置6包括电机c61、旋转臂62、柔性采摘装置63，所述电机c61安装在伸缩臂b522上，所述旋转臂62安装在电机c61的输出轴上，所述柔性装置63包括夹紧装置631、采摘手632、切梗刀633、柔性海绵634，所述夹紧装置631采用公知的结构，该夹紧装置631安装在旋转臂62上，所述采摘手632的一端与夹紧装置631连接，另一端与切梗刀633连接，所述柔性海绵634设置在采摘手632的内表面上，夹紧装置631推动采摘手632实现夹紧水果的动作，采摘手632内的柔性海绵634保护水果不受伤害，切梗刀633切断水果的梗，最终实现对水果的柔性采摘，使用柔性采摘装置采摘水果，可以保证水果的皮肉完好无损，对水果实现完整的采摘。

所述视觉识别装置9安装在靠近柔性采摘装置63一侧的旋转臂62上，用于识别水果的成熟与否和确切位置，并反馈给塔吊式自动采摘装置，为实现准确而有效的采摘做准备。

所述的水果传递装置7为水果传递软塑料筒71，所述水果传递软塑料筒71的一端与水果回收槽523连接，另一端与水果收集箱8连接，通过与水果回收槽523的相互配合，实现水果采摘后从树端到水果收集箱的自动传输，既提供了水果采摘的效率，也减少了对人工的依赖。

本发明还设置有超范围自动报警装置，当果树上的水果超出范围时，自动报警装置就会发出警报声，此时果农只需要调整水平移动导轨21上的采摘基座3即可。

通过运输车1、水平移动装置2、采摘基座3、旋转支撑装置4、旋转伸缩臂装置5、旋转柔性采摘装置6、水果传递装置7、水果收集箱8、视觉识别装置9的相互配合，可以实现对不同位置的水果进行有效、准确、灵活的柔性采摘，类似于人的手臂一样，该一种塔吊式自动水果采摘装置的应用必将极大的颠覆传统的水果采摘方式，无论在水果的采摘效率上，还是采摘成本上都会得到极大的改善，具有非常现实的积极意义和社会推广价值。

本发明之一种塔吊式自动水果采摘装置的工作原理如下：

本发明工作时，通过旋转支撑装置与旋转伸缩臂装置的相互配合，把旋转柔性采摘装置和视觉识别装置送到果树上，在视觉识别装置的识别下，区分水果成熟与否，传递信息给旋转柔性采摘装置，最后由旋转柔性采摘装置对已经成熟的水果实现机械化的自动采摘，采摘后的水果通过旋转臂实现向后旋转将水果放置进伸缩臂上的水果回收槽内，放置完毕后，旋转臂再旋转会采摘位置，水果经过水果回收槽和水果传递软塑料筒传输回水果收集箱内，当果树上的水果超出采摘范围时，该装置会自动发出警报声响，果农只需调整水平移动导轨上的采摘基座即可，最终实现对水果的自动采摘、收集和运输。