一种多功能草莓采摘机的制作方法

本实用新型涉及农业机械领域，尤其是涉及一种多功能草莓采摘机。

背景技术：

草莓是日常生活中最为常见的水果之一,柔嫩汁多,形美味甜,深得人们喜爱。但是由于采摘环节落后的人工作业方式,制约了草莓种植业的发展。

因此,比利时工程公司octinion开发了一种配备机器视觉和3d打印“手”的草莓采摘机器人。其先进的计算机视觉系统可以确定何时草莓成熟并准备采摘，平均5秒采摘一个草莓。但需要特定的草莓垄，且造价昂贵。

日本shibuyaseiki的公司和国家农业和食品研究组织开发的机器人能够以每8秒钟一个的速度采摘草莓。机器人具有多个探头共同识别，精确度高。但采摘速度慢，需要对整个大棚进行改造。

德国的采摘器将多组直角机械臂固定在行走车上，并且每组直角机械臂上有一手爪和一摄像机，手爪和摄像机组成手眼结构的视觉系统，每组机械臂独立进行识别。采摘体积较大，需要大量的人工配合。

上述草莓采摘机械还存在以下不足之处，(1)采摘速度慢，效率低下。(2)高智能导致高成本，农民或农业经营者无法接受，是限制采摘机器人推广使用的重要因素；(3)草莓采摘机器人的操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，采摘器可靠性低、操作复杂，需要专业人员保养。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多功能草莓采摘机，以解决现有技术中草莓采摘设备成本高、体积大、操作不便的技术问题。

本实用新型提供一种多功能草莓采摘机，包括基座、若干个采摘机构和两个输送机构，若干个采摘机构呈等间距设置在基座前部的上端，每个所述采摘机构均包括升降组件和两个采摘组件，两个采摘组件呈对称设置在升降组件的两侧，每个所述采摘组件均包括壳体、可滑动地装配在壳体内的采摘盒、图像采集设别装置、测距传感器、驱动部件、带有剪刀的伸缩部件，所述图像采集设别装置和测距传感器安装在壳体上，所述壳体与升降组件固定连接且壳体内设有滑动腔，且滑动腔内固定有用于驱动采摘盒直线移动进出壳体的电动伸缩杆，采摘盒内设有安装腔，所述驱动部件和伸缩部件均安装在安装腔内，且所述驱动部件与所述伸缩部件相配合用以控制剪刀开合，两个所述输送机构呈对称设置在基座的两侧且两个输送机构的前部均位于采摘组件的下方，所述基座的下端设有履带轮。

进一步，所述升降组件包括升降架、升降块、旋转盘、螺纹杆和两个导杆，所述升降架呈竖直设置在基座的上端，所述升降架的中部设有升降槽，两个导杆均呈竖直设置在升降槽内，每个导杆的上下两端分别与升降架和基座固定连接，所述升降块套设在两个导杆上且升降块与两个导杆滑动配合，所述螺纹杆呈竖直设置在升降槽内，螺纹杆的上端贯穿升降架且螺纹杆与升降架的连接处转动连接，所述螺纹杆的下端与基座转动连接，所述升降块的中部设有与螺纹杆螺纹配合的螺纹孔，所述旋转盘固定安装在螺纹杆的上端。

进一步，每个所述驱动部件均包括驱动电机、驱动轴、蜗杆、蜗轮、传动轴和偏心轮，所述驱动电机设置在安装腔内，所述驱动轴的一端与驱动电机的输出端固定连接，所述驱动轴的另一端与壳体转动连接，所述蜗杆套设在驱动轴上，所述传动轴的两端均与壳体转动连接，所述蜗轮和偏心轮均套设在传动轴上，所述蜗轮与蜗杆啮合。

进一步，所述伸缩部件包括伸缩块、复位弹簧、转轮、伸缩连杆和剪刀，所述伸缩块安装在安装腔内且伸缩块的一端延伸至采摘盒的外部，所述伸缩块与采摘盒滑动配合，所述转轮安装在伸缩块的后部且转轮与偏心轮相配合，所述伸缩块的中部设有伸缩腔，所述伸缩连杆安装在伸缩腔内且伸缩连杆的前端与伸缩块转动连接，所述剪刀安装在伸缩连杆的前端，所述伸缩连杆的后端设有一端与其转动连接的连杆，所述连杆的另一端与采摘盒转动连接，所述复位弹簧的两端分别与伸缩块和采摘盒固定连接。

进一步，每个所述输送机构均包括水平输送带和倾斜输送带，所述水平输送带设置在基座的旁侧且水平输送带上端的两侧均设置呈倾斜设置的挡板，所述倾斜输送带的一端位于水平输送带端部的下方，所述倾斜输送带的另一顿倾斜向上设置，所述倾斜输送带上设有若干个呈等间距设置的推料板。

进一步，所述倾斜输送带的末端设有衔接组件，所述衔接组件包括限制块和滑落轨道，所述限制块安装在倾斜输送带的下端，所述滑落轨道的一端与倾斜输送带铰接，所述滑落轨道的下端与限制块相配合。

进一步，所述车体的后部设有承托平台，所述承托平台的上端边缘处设置有若干个卡块，所述承托平台上设置有两个承接篮，每个所述承接篮的侧壁上均设有两个卡带，所述卡带与卡块相配合，两个输送机构末端的滑落轨道的末端均分别朝向两个承接篮的内部。

进一步，所述基座后部的上端设有扶手。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

其一，本实用新型结构简单，使用的现代化技术较为常见，其技术难度较为简单，使得本实用新型的成本较为低廉，便于推广使用，此外，本实用新型在使用时只需要将草莓垄进行一定的调整即可，对草莓棚以及其他因素要求较低，不会增加草莓的种植成本，使得本实用新型进一步的适合推广。

其二，本实用新型剪刀部分采用结构设计使剪刀不需要单独的动力输入，使用简单的机械结构简化了臃肿的传动系统，使其工作更加可靠。

其三，本实用新型下端履带轮的设计使其能够在不平整的草莓地里也能安稳的向前运动，不会出现大起大落的现象，不会因为地面的不平整而晃动。

其四，传统技术中，工人采摘草莓平均每棚需要40-50分钟，而本实用新型的采摘效率达到人工的2倍，能够极快的收获草莓，同时能够减少人力成本。

其五，该机器使用蓄电池作为原动力使其在结构上更加的简单、紧凑。也使本实用新型在后续的维修保养更加的简单，一般情况下，种植户自己能够完成后期的保养维修。

其六，本实用新型中设置了多个采摘机构，通过调节每个采摘机构内的升降组件使得所有采摘组件的高度不同，从而适用于对不同高度的草莓进行采摘，使得本实用新型的功能更加完善。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型与草莓垄配合使用时的立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为图2中a处的放大图；

图4为图2中b处的放大图；

图5为图2中c处的放大图；

图6为图2中d处的放大图；

图7为本实用新型中采摘组件的剖视图；

图8为本实用新型中连杆结构示意图；

图9为本实用新型壳体与采摘盒配合关系俯视角度示意图。

附图标记：

基座1，采摘机构2，升降组件21，升降架211，升降块212，旋转盘213，螺纹杆214，导杆215，升降槽216，采摘组件22，壳体221，图像采集设别装置222，驱动部件223，驱动电机2231，蜗杆2233，蜗轮2234，传动轴2235，偏心轮2236，伸缩部件224，伸缩块2241，复位弹簧2242，转轮2243，伸缩连杆2244，剪刀2245，连杆2246，安装腔225，测距传感器226，采摘盒227，滑动腔228，电动伸缩杆229，输送机构3，水平输送带31，倾斜输送带32，挡板33，推料板34，履带轮4，衔接组件5，限制块51，滑落轨道52，承托平台6，承接篮7，卡带8，扶手9，卡块10。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1至图9所示，本实用新型实施例提供了一种多功能草莓采摘机，包括基座1、若干个采摘机构2和两个输送机构3，若干个采摘机构2呈等间距设置在基座1前部的上端，每个所述采摘机构2均包括升降组件21和两个采摘组件22，两个采摘组件22呈对称设置在升降组件21的两侧，每个所述采摘组件22均包括壳体221、可滑动地装配在壳体221内的采摘盒227、图像采集设别装置222、测距传感器226、驱动部件223、带有剪刀2245的伸缩部件224，所述图像采集设别装置222和测距传感器226分别安装在壳体221上，所述壳体221与升降组件21固定连接且壳体221内设有滑动腔228，且滑动腔内固定有用于驱动采摘盒直线移动进出壳体的电动伸缩杆229，采摘盒227内设有安装腔225，所述驱动部件223和伸缩部件224均安装在安装腔225内，所述驱动部件223与所述伸缩部件224相配合用以控制剪刀2245开合，两个所述输送机构3呈对称设置在基座1的两侧且两个输送机构3的前部均位于采摘组件22的下方，所述基座1的下端设有履带轮4；采用履带轮具有极强的地面适应性。

而且，本实用新型的基座1上还设置有蓄电池、驱动机构和控制系统，其中，蓄电池可以是铅酸电池、镍氢电池、锂子电池、燃料电池或者太阳能电池，主要用于提供电能，其中，驱动机构电连接于控制系统并在控制系统的指令下驱动履带轮4转动，该部分特征均为现有技术，因此在本实用新型中不做赘述。采摘机构2、输送机构3、图像采集设别装置222、测距传感器226、电动伸缩杆229分别电连接于控制系统，该控制系统主要由单片机构成，用于控制采摘机构2、输送机构3、电动伸缩杆229进行工作；其中图像采集设别装置和测距传感器为现有技术，图像采集设别装置用于采集草莓信息传送给控制系统，控制系统读取信息并将其与预设信息进行对比，判断给草莓是否成熟；测距传感器用以采集采摘机构与草莓之间距离信息并传输给控制系统，控制系统经分析处理后发送指令给电动伸缩杆控制采摘盒伸出壳体的长度，进而控制剪刀伸出的距离以便采摘。而且，草莓垄的形式为弧形，如附图1中本实用新型采摘机与两侧草莓垄配合的示意图所示，方便草莓被剪掉后凭借自身重力沿垄坡向下滚动落入输送机构3内。

利用本实用新型进行采摘时，通过采摘组件22的图像采集设别装置222采集草莓信息，控制系统读取信息并将其与预设信息进行对比，判断给草莓是否成熟；之后，对于成熟可采摘的草莓，控制系统泽控制驱动部件223工作带动伸缩部件224的剪刀2245对该草莓进行采摘，采摘后的草莓滚落到输送机构3上，通过输送机构3将草莓集中进行处理。而且，本实用新型通过升降组件21可调节安装在升降组件21两侧的采摘组件22的高度，使基座一侧面上的多个采摘组件以不同高度状态呈现，以对应于草莓垄不同的高度，使得本实用新型能够对不同高度的草莓进行采摘，提高本实用新型采摘能力；同时，利用测距传感器226方便对草莓垄某高度层的草莓与采摘组件之间的距离提前进行测定，然后利用电动伸缩杆229驱动采摘盒227伸出壳体221一定长度，以配合剪刀对草莓完成采摘作业。

所述升降组件21包括升降架211、升降块212、旋转盘213、螺纹杆214和两个导杆215，所述升降架211呈竖直设置在基座1的上端，所述升降架211的中部设有升降槽216，两个导杆215均呈竖直设置在升降槽216内，每个导杆215的上下两端分别与升降架211和基座1固定连接，所述升降块212套设在两个导杆215上且升降块212与两个导杆215滑动配合；导杆215的设置是用于限制升降块212的移动方向，使得移动块在升降的过程中其水平状态不会发生改变，所述螺纹杆214呈竖直设置在升降槽216内，螺纹杆214的上端贯穿升降架211且螺纹杆214与升降架211的连接处转动连接，所述螺纹杆214的下端与基座1转动连接，所述升降块212的中部设有与螺纹杆214螺纹配合的螺纹孔，所述旋转盘213固定安装在螺纹杆214的上端；通过转动旋转盘213带动螺纹杆214转动，由于升降块212通过螺纹孔与螺纹杆214的配合，使得升降块212会沿着螺纹杆214的轴线上下移动，从而带动两侧的采摘组件22进行上下移动，进而调节采摘组件22的高度，以对应于草莓垄不同高度层的草莓进行采摘。将草莓垄划分为若干个高度层，利用升降组件的调节功能，可使草莓垄每个高度层至少对应一个采摘组件，如此能够提高采摘效率，也能有效防止某高度层的草莓被遗漏。

每个所述驱动部件223均包括驱动电机2231、驱动轴、蜗杆2233、蜗轮2234、传动轴2235和偏心轮2236，所述驱动电机2231设置在安装腔225内，所述驱动轴的一端与驱动电机2231的输出端固定连接，所述驱动轴的另一端与采摘盒227转动连接，所述蜗杆2233套设在驱动轴上，所述传动轴2235的两端均与采摘盒227转动连接，所述蜗轮2234和偏心轮2236均套设在传动轴2235上，所述蜗轮2234与蜗杆2233啮合；通过驱动电机2231工作带动驱动轴转动，驱动轴带动蜗杆2233转动，蜗杆2233带动蜗轮2234转动，蜗轮2234带动传动轴2235转动，从而使得传动轴2235带动偏心轮2236转动，偏心轮2236在转动过程中会不断的将伸缩部件224向外顶出，从而带动伸缩组件工作；由于驱动电机2231的速度比较快，采用蜗轮2234、蜗杆2233配合的方式降速和增扭。

所述伸缩部件224包括伸缩块2241、复位弹簧2242、转轮2243、伸缩连杆2244和剪刀2245，所述伸缩块2241安装在安装腔225内且伸缩块2241的一端延伸至采摘盒227的外部，所述伸缩块2241与采摘盒227滑动配合，所述转轮2243安装在伸缩块2241的后部且转轮2243与偏心轮2236相配合，转轮2243的作用是利用转动代替滑动摩擦，避免伸缩块2241与偏心轮2236之间损耗，延长采摘组件22的使用寿命，所述伸缩块2241的中部设有伸缩腔，所述伸缩连杆2244安装在伸缩腔内且伸缩连杆2244的前端与伸缩块2241转动连接，所述剪刀2245安装在伸缩连杆2244的前端，所述伸缩连杆2244的后端设有一端与其转动连接的连杆2246，其中，伸缩连杆2244的结构如附图7所示，该结构为现有技术，在此不再赘述，所述连杆2246的另一端与采摘盒227铰接，所述复位弹簧2242的两端分别与伸缩块2241和采摘盒227固定连接；当偏心轮2236转动将伸缩块2241向外顶出时，伸缩块2241拉动伸缩连杆2244的一端向外伸出，同时，连杆2246牵拉着伸缩连杆2244的另一端，从而使得伸缩连杆2244在伸长的同时会带动剪刀2245闭合，当伸缩块2241移动至最远距离时，剪刀2245闭合能够将草莓上的藤蔓剪断，使得草莓沿着垄坡向下滚落到输送机构3上，当完成一次剪断动作后，偏心轮2236继续旋转，通过复位弹簧2242的弹力将伸缩块2241拉回到采摘盒227内部的原位，以便下次剪断动作的进行。

每个所述输送机构3均包括水平输送带31和倾斜输送带32，所述水平输送带31设置在基座1的旁侧且水平输送带31的两侧均设置呈倾斜设置的挡板33，所述倾斜输送带32的一端位于水平输送带31端部的下方，所述倾斜输送带32的另一端倾斜向上设置，所述倾斜输送带32上设有若干个呈等间距设置的推料板34；剪断后的草莓沿着垄坡向下滚落到水平输送带31上，通过水平输送带31向后输送，再经过倾斜输送带32将草莓向后部上方输送，推料板34的设置是为了方便草莓沿倾斜输送带32向上运输，其中，水平输送带31和倾斜输送带32的转速保持一致，避免草莓在运输中受损。

所述倾斜输送带32的末端设有衔接组件5，所述衔接组件5包括限制块51和滑落轨道52，所述限制块51安装在倾斜输送带32的下端，所述滑落轨道52的一端与倾斜输送带32铰接，所述滑落轨道52的下端与限制块51相配合；草莓从倾斜输送带32的上端沿着滑落轨道52向下滚落，进行集中处理，其中，限制块51的设置是用于保持滑落轨道52呈倾斜状态。

所述车体的后部设有承托平台6，所述承托平台6的上端边缘处设置有若干个卡块10，所述承托平台6上设置有两个承接篮7，每个所述承接篮7的侧壁上均设有两个u型的卡带8，所述卡带8与卡块10相配合，两个输送机构3末端的滑落轨道52的末端均分别朝向两个承接篮7的内部；将承接篮7放置在承托平台6上时，通过卡带8与卡块10的设置能够引导承接篮7在前后横向移动且阻止承接篮7沿纵向移动；滑落轨道52一端与倾斜输送带32的铰接，使得能够向上转动滑落轨道52，并配合可前后横向移动的承接篮7，以方便装草莓。

所述基座1后部的上端设有扶手9；扶手9的设置是用于控制本实用新型的前进方向，由于本实用新型的设备整体较小，因此便于进行方向控制。

本实用新型的工作原理：先在承托平台6上放置两个承接篮7，卡带8与卡块10的插接，然后，使用者通过扶手9控制本实用新型的前进方向，在前进过程中，通过采摘组件22的图像采集设别装置222采集草莓信息，控制系统读取信息并将其与预设信息进行对比，判断给草莓是否成熟；之后，对于成熟可采摘的草莓，控制系统泽控制采摘机构2和输送机构3工作带动伸缩部件224的剪刀2245对该草莓的藤蔓进行剪断采摘草莓，然后草莓沿着垄坡向下滚落到水平输送带31上，通过水平输送带31向后输送，再经过倾斜输送带32将草莓向后部上方输送，草莓从倾斜输送带32的上端沿着滑落轨道52向下滚落到承接篮7内，等承接篮7装满即可从承托平台6上搬走更换空的承接篮7再继续采摘草莓。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。