一种智能收集成熟苹果的采摘机

本发明涉及农用机械领域，具体而言，涉及一种智能收集成熟苹果的采摘机。

背景技术：

苹果是我国生产的主要水果之一，规模居世界第一。目前，苹果的收集主要是由人工采集，然后经由专门车辆运输到指定地点，即费时又耗力。而且由于一颗苹果树的成熟时间不同，造成成熟苹果与非成熟苹果一块运输，通过机器或者人工进行筛选，即浪费了分拣苹果的时间又减小了成熟苹果的产量。

我国的农业采摘机器人起步较晚，虽然发展速度快，但技术并不成熟。中国公开申请号cn201610588623.4的公开申请“智能柑橘采摘机器人及柑橘采摘方法”，设计了利用机器臂和视觉系统完成水果的智能采摘。但是由于使用了机械臂，即使使用了力度传感器也可能造成对水果的损坏，而且机械臂的工作效率很低。中国公开申请号cn202020224939.7的公开申请“一种沙丘重力势能发电设备”，设计了由沙丘沙子下落的重力势能转变成发电机组大转盘的转动能，再将转动能通过发电机转变成电能。但是该专利采用一个大转盘来运行，由于大转盘的整体重量很大，单个沙斗很难将大转盘转动起来，启动很难，且随时面临着暂停不动的情况，并且在该专利中需要通过传送机将沙子运送到发电机组，所以浪费了运送沙子所耗费的能量。而且现在的势能发电机多采用链传动或者带传动输送物品，但是当有塑料带或者树叶等杂物进入该装置时，会导致传动停止或者会大大缩减带或者链的寿命。

基于此，亟需研发一种新型的苹果采摘机，来解决上述问题，提高成熟苹果的产量，降低采摘成本。

技术实现要素：

为了提高成熟苹果的产量，回收苹果下降时的重力势能以及克服苹果采摘时效率低下的问题，本发明提供了一种智能收集成熟苹果的采摘机，该苹果采摘机不仅可以实现苹果的采摘及收集过程，完成苹果重力势能的收集，而且能够实现对苹果成熟度的判断，精确收集成熟苹果。

本发明采用的技术手段如下：一种智能收集成熟苹果的采摘机由收集装置，伸缩装置，转向装置，液压装置，行走装置，势能回收装置以及控制器组成。上述行走装置上安装转向装置，上述转向装置上方安装有伸缩装置，上述伸缩装置内部安装收集装置，上述收集装置内部安装势能回收装置。上述收集装置与伸缩装置之间通过滚轮滑动，并通过液压装置实现定位。上述收集装置上安装摄像机，上述摄像机判断苹果的颜色及位置。上述控制器中含有颜色传感器，上述颜色传感器可识别苹果及枝条颜色。上述势能回收装置通过苹果的重力作用在转盘扇叶的边缘，从而容易带动转盘旋转，然后通过类似涡轮蜗杆传动将能量传输给发电机，并将其储存在电池中。

由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

(1)本发明采用颜色传感器与摄像机的配合，实现对成熟果实与非成熟果实进行区分。

(2)本发明将收集装置与伸缩装置通过滚轮滑动，扩大了搜索范围并实现折叠便于安放。

(3)本发明通过转向装置，使收集装置具有二个旋转自由度，实现精准搜索。

(4)本发明利用势能回收装置，将苹果的重力势能通过发电机转变成电能，并储存在电池中。

附图说明

图1是苹果采摘机整体结构示意图；

图2是苹果收集装置的示意图；

图3是势能回收装置示意图；

图4是转向装置的示意图；

图5是收集装置和势能回收装置的剖面图

图中标号说明

1-1收集装置，1-2伸缩装置，1-3液压装置，1-4转向装置，1-5行走装置，1-6势能回收装置，1-7控制器，2-1刀具，2-2弹簧，2-3摄像机，2-4滚轮，2-5收集管道，2-6绳子，2-7摄像机，3-1转盘，3-2螺杆，3-3光杆，3-4齿轮，3-5发电机，3-6电线，3-7电池，4-1电机，4-2支撑板，4-3支撑板，4-4固定架，4-5电机，5-1支撑架，5-2绳子，5-3电机。

具体实施方式

下面结合附图通过以下实施方式对本发明进一步说明。

请参阅图1到图4，一种智能收集成熟苹果的采摘机由收集装置1-1，伸缩装置1-2，转向装置1-4，液压装置1-3，行走装置1-5，势能回收装置1-6以及控制器1-7组成。上述行走装置1-5上安装转向装置1-4，上述转向装置1-4上方安装有伸缩装置1-2，上述伸缩装置1-2内部安装收集装置1-1。上述收集装置1-1与伸缩装置1-2之间通过滚轮滑动，并通过液压装置1-3实现定位。

苹果收集装置由两把呈90°分布的刀具2-1，弹簧2-2，摄像机2-3，滚轮2-4，绳子2-6，摄像头2-7，收集管道2-5，电机5-3，绳子5-2以及支撑架5-1组成，其中两刀具2-1通过弹簧2-2给与一个初定位，当摄像机2-3将采集到的苹果颜色传送给控制器1-7中的颜色传感器时，若为成熟苹果的颜色，控制器会将信号传送给液压装置1-3，电机4-1以及电机4-5，通过液压装置1-3，电机4-1以及电机4-5锁定苹果位置，当摄像机2-7收集的苹果枝条颜色传送给控制器1-7中的颜色传感器时，若为苹果枝条的颜色，控制器1-7将信号传送给电机5-3，使得电机5-3运行，并通过绳子5-2拉动支撑架5-1向下运动，通过绳子2-6带动刀具2-1实现切割。掉落的苹果进入收集装置内部，由苹果的不断掉落在转盘3-1上，使转盘3-1运动，带动螺杆3-2转动，通过螺纹传动带动齿轮3-4转动，然后带动光杆3-3转动，然后经由发电机3-5和电线3-6，将苹果下降的重力势能传输到电池中储存。

转向装置由电机4-1，支撑板4-2，支撑板4-3，固定架4-4以及电机4-5组成，其中电机4-1和电机4-5固定在支撑板4-2上，电机4-5的另一端通过球铰链固定在固定架4-4上。

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种智能收集成熟苹果的采摘机由收集装置1-1，伸缩装置1-2，转向装置1-4，液压装置1-3，行走装置1-5，势能回收装置1-6以及控制器1-7组成。上述行走装置1-5上安装转向装置1-4，上述转向装置1-4上方安装有伸缩装置1-2，上述伸缩装置1-2内部安装收集装置1-1，上述收集装置1-1内部安装势能回收装置1-6。

2.根据权利要求1所述的一种智能收集成熟苹果的采摘机，其特征在于，所述苹果收集装置1-1由两把呈90°分布的刀具2-1，弹簧2-2，摄像机2-3，滚轮2-4，绳子2-6，收集管道2-5，摄像机2-7，绳子5-2，电机5-3以及支撑架5-1组成。

3.根据权利要求2所述的一种智能收集成熟苹果的采摘机，其特征在于，由两刀具2-1通过弹簧2-2给与一个初定位，当摄像机2-3将采集到的苹果颜色传送给控制器1-7中的颜色传感器时，若为成熟苹果的颜色，控制器会将信号传送给液压装置1-3，电机4-1以及电机4-5，通过液压装置1-3，电机4-1以及电机4-5锁定苹果位置，当摄像机2-7收集的苹果枝条颜色传送给控制器1-7中的颜色传感器时，若为苹果枝条的颜色，控制器1-6将信号传送给电机5-3，使得电机5-3运行，并通过绳子5-2拉动支撑架5-1向下运动，通过绳子2-6带动刀具2-1实现切割。

4.根据权利要求1所述的一种智能收集成熟苹果的采摘机，其特征在于，所述苹果伸缩装置1-2与收集装置1-1之间通过滚轮2-4进行滚动。

5.根据权利要求1所述的一种智能收集成熟苹果的采摘机，其特征在于，所述的势能回收装置由转盘3-1，螺杆3-2，光杆3-3，齿轮3-4，发电机3-5，电线3-6以及电池3-7组成。

6.根据权利要求5所述的一种智能收集成熟苹果的采摘机，其特征在于，由苹果的重力带动转盘3-1转动，带动螺杆3-2转动，通过螺纹传动带动齿轮3-4转动，然后带动光杆3-3转动，然后经由发电机3-5和电线3-6，将苹果下降的重力势能传输到电池3-7中储存。

技术总结
本发明公开了一种智能采摘成熟苹果的采摘机，由收集装置，伸缩装置，转向装置，液压装置，行走装置，势能回收装置以及控制器组成。上述行走装置上安装转向装置，上述转向装置上方安装有伸缩装置，上述伸缩装置内部安装收集装置，上述收集装置内部安装势能回收装置。上述收集装置与伸缩装置之间通过滚轮滑动，并通过液压装置实现定位。上述收集装置上安装摄像机，上述摄像机判断苹果的颜色及位置。上述控制器中含有颜色传感器，上述颜色传感器可识别苹果以及枝条颜色。上述势能回收装置将苹果的重力势能转变为电能，并储存在电池中。本发明能实现对苹果成熟度的判断，收集成熟苹果，能够提高成熟苹果产量，回收苹果下降的重力势能和克服采摘效率低下的问题。

技术研发人员：段振亚;刘太龙;翟红岩;李文辰
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2020.12.29
技术公布日：2021.04.30