一种果园多臂协同采摘机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种果园多臂协同采摘机。

背景技术：

1、为了提高产业效率，水果种植领域正在越来越多的使用机械设备代替人工采摘水果，尤其是对于苹果、柑橘等树结水果种植领域，对水果采摘机械的需求十分旺盛，因此这类树结水果挂在高高的枝头，人工采摘效率很低且具有一定的危险性。目前，现有技术中已经存在多种水果采摘机械，这类机械一般包括一个行走底盘以及安装在底盘上的机械臂，机械臂的末端配置机械爪用于抓握水果。现有技术中水果采摘机械的缺陷在于：机械爪在抓握水果之后有两种后续做法：第一种做法是机械爪将水果送至存果箱；第二种做法是配置吸附管路将水果吸到存果箱；第一种做法需要机械臂作出大行程的动作，第二种做法则需要在机械臂附近配置吸附机构，这两种做法都会导致机械臂容易与其他物体发生空间上的位置干涉，因此很难在一个采摘机械上配置多个机械臂，难以提高采摘效率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是现有技术中的水果采摘机械的机械臂行程较大，容易与其他零部件产生位置干涉，导致采摘机械上难以增加机械臂的数量，采摘效率不高。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种果园多臂协同采摘机，包括底盘、机械臂、机械爪和远距离柔性收集组件；

3、所述机械臂安装在底盘上，机械爪安装在机械臂上，底盘负载所有零部件在果园内行走，机械臂驱动机械爪在三维空间移动，机械爪用于采摘水果；

4、所述远距离柔性收集组件包括水平传送带、骨架和柔性布料，水平传送带安装在底盘上，骨架布置在水平传送带周围，柔性布料安装在骨架上，柔性布料在水平传送带的周围展开，柔性布料倾斜设置并且最低处与水平传送带衔接，柔性布料收集高处掉落的水果并引导水果滑落至水平传送带；

5、本发明的采摘机在工作时，水平传送带位于树下，离地高度在一米左右，机械爪则在较高的枝头采摘水果，在机械爪采摘水果之后，机械臂驱动机械爪移动至柔性布料的正上方，之后机械爪释放水果，水果自由落体掉到柔性布料上，然后顺着柔性布料滚落至水平传送带。这种采摘方式使得机械爪无需从枝头位置移动至水平传送带的位置释放水果，使得机械爪在采摘过程中的移动行程大大缩短，不但提高了采摘效率，而且有利于多臂协同采摘，因为机械臂的空间动作范围大大缩小，不同的机械臂不再因为离得近而产生干涉，同一个采摘机可以配置多个机械臂和机械爪同时在一棵树下进行采摘作业。

6、进一步的，采摘机还包括存储组件；所述存储组件安装在底盘上并且承接来自水平传送带的水果。

7、在传统的做法中，直接在水平传送带的末端放置一个存储箱承接水果；在这种做法中，水果从传送带的末端直接自由落体掉落至存储箱，表面损伤较大。为了减少水果的跌落损伤，本发明提供了一种新的存储组件，包括第一存储箱、翻板和第一支架，第一支架固定在底盘上，翻板与第一支架的底板铰接并且铰接处设置有扭簧，扭簧使得翻板与第一支架的底板呈设定的夹角，第一存储箱放置在翻板上，第一存储箱位于传送带末端的正下方；传送带上的水果从传送带的末端跌落至第一存储箱，第一存储箱在重量增加之后压迫翻板旋转，使得翻板与第一支架的底板的夹角逐渐减小；

8、本发明的存储组件在工作时，第一存储箱在空箱状态下处于倾斜状态，来自水平传送带的水果进入第一存储箱之后不再是直接掉落至箱底，而是从第一存储箱的倾斜的内表面逐渐滚落至箱底，减少了水果与箱底的触碰力度，从而达到了减少水果跌落损伤的效果。

9、本发明还提供了另外一种能够减少水果跌落损伤的存储组件，具体做法是所述存储组件包括第二存储箱、第二支架、升降组件和插杆；

10、所述第二支架固定在底盘上，升降组件和插杆均安装在第二支架上，插杆呈水平状态，升降组件驱动插杆上下运动；

11、所述第二存储箱包括外箱和内箱，内箱位于外箱中，内箱的深度小于外箱的深度，一般情况下，内箱的深度应小于外箱深度的50％，外箱的立面上设置有竖直方向的升降槽；第二存储箱放在第二支架上，插杆从升降槽处水平插入外箱的内部，内箱的底部落在插杆上；

12、第二存储箱位于传送带末端的正下方；传送带上的水果从传送带的末端跌落至第二存储箱的内箱中；

13、在上述技术方案中，第二存储箱的内箱是一个能够上下活动的部件，在空箱时，内箱被插杆抬升至较高的位置，使得内箱的箱底与外箱的箱口的落差减少，这意味着水果从水平传送带进入第二存储箱之后，水果的自由落体的距离减少了，水果的跌落损伤自然也就降低了；

14、随着第二存储箱内的水果越来越多，内箱的重量逐渐增加，升降组件控制内箱逐渐下降，以便第二存储箱能够存储更多的水果。在本发明中，升降组件可以是一种带有动力的主动升降系统，例如利用气缸或者液压缸根据内箱中的水果重量适时的驱动插杆下行或者上行；升降组件也可以是没有动力的被动升降系统；在此，本发明提供一种具体的被动升降系统，具体做法是：所述升降组件包括导轨、横轴、立杆和弹簧，导轨竖直固定在第二支架上，横轴的端头插入导轨内，插杆水平固定在横轴上，立杆竖直固定在横轴上，弹簧套在立杆上，横轴的重量落在弹簧上；

15、内箱在重量增加之后压迫插杆、横轴和立杆下行，同时压缩弹簧蓄能；弹簧在外力撤去之后驱动插杆、横轴和立杆上行复位；

16、很显然，在内箱中的水果不断增加的同时，横轴上承受的载荷逐渐增加，横轴不断压缩弹簧下行，内箱逐渐下行使得第二存储箱的深度加大以及容量增加，直至内箱到达外箱的最底部。

17、在本发明中，第二存储箱在存满水果之后，由工人或者配套的机械机构将整个第二存储箱拿走，此时的横轴上的载荷急剧下降，弹簧会以很快的速度将横轴和插杆向上弹起来，插杆属于外露的部件，如果快速弹起会带来一定的安全隐患；为了克服这一问题，所述升降组件还包括活塞和气缸筒，立杆的顶部安装活塞，气缸筒竖直固定在第二支架上，活塞位于气缸筒内，气缸筒的顶部设置有气孔；

18、在横轴和立杆下行压缩弹簧的同时，活塞也会随着立杆一同下行，使得气缸筒的无杆腔充满空气；在撤去第二存储箱，弹簧驱动横轴和立杆上行复位时，活塞也会同步上行并对气缸筒无杆腔内的空气施加压力，迫使空气从气缸筒顶部的气孔离开，通过合理设置气孔的尺寸即可使得活塞以较慢的合理速度上行，即整个横轴、插杆和立杆以较慢的合理速度上行，避免插杆快速向上弹起产生安全问题。

19、进一步的，所述底盘上设置有调节基座，所述调节基座包括多个抱环，抱环箍住机械臂的底端，利用调节基座可以调整机械臂的高度，方便针对不同高度的果树进行采摘作业。

20、具体的，所述机械爪包括爪座、伸缩器、爪指和连杆，爪指铰接在爪座上，多个爪指在爪座上呈环形分布；连杆的一端铰接爪指，另一端铰接伸缩器，伸缩器通过连杆驱动爪指摆动，环形分布的多个爪指相对中心区域摆动即可形成抓握和释放动作。

21、由于本发明的技术方案能够显著减少机械臂的彼此干涉，因此本发明的采摘机一般配置两个或者更多机械臂协同作业。

22、进一步的，采摘机还包括导航组件，导航组件用于规划底盘在果园内的行走路线。

23、有益效果：(1)本发明的果园多臂协同采摘机利用柔性布料接水果，使得机械爪无需从高处移动至低处释放水果，减少了机械臂的动作范围，不但提高了采摘效率，而且减少了机械臂之间的空间干涉，有利于多臂协同采摘。(2)本发明的果园多臂协同采摘机使用倾斜的第一存储箱存储水果，水果从第一存储箱的倾斜的内表面逐渐滚落至箱底，减少了水果与箱底的触碰力度，降低了水果的跌落损伤。(3)本发明的果园多臂协同采摘机还使用了一种组合式第二存储箱存储水果，内部的可升降内箱使得水果在第二存储箱内的跌落落差可以降低50％以上，减少了水果的跌落损伤。(4)本发明的果园多臂协同采摘机为机械臂配置了调节基座，使得机械臂的高度可以调节，方便适应不同高度的果树采摘作业。