專利名稱：一種高架草莓中低層自動采摘裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業機械，特別是關于一種高架草莓中低層自動采摘裝置。
背景技術：
目前草莓屬草科植物，生長高度約20cm，傳統的栽培多為壟作栽培或畦作栽培， 人工進行作業時，需要彎腰或蹲在地上進行操作，勞動強度大。為了提高草莓栽培 空間的利用率、改善草莓的生長環境、減輕勞動強度以及提高草莓栽培的標準化和 自動化作業水平，日本等國相繼開發了溫室草莓高架栽培技術。近年我國部分地區， 如上海金山區松隱鎮中心合作農場、沈陽農業大學、中國農業大學、臺灣的苗栗農 業改良場、北京順義三高農業示范區等地也相繼進行了草莓的高架栽培，溫室高架 栽培的草莓成熟期為5 6個月。目前的草莓高架栽培模式多采用"A"型梯架結構 (如圖1所示)，在兩個傾斜的側梯上分別按上、中、下三層進行栽培。但對于草 莓的采摘作業，尤其是低層采摘，仍采用人工進行，大大降低了高架栽培草莓的自 動化水平，也影響高架栽培草莓生產向規模化和產業化方向的發展，因此迫切需要 解決采摘自動化問題。關于果實采摘機械的研究，日本、美國等已經研制了蘋果、 柑橘、大白菜、西瓜、黃瓜、西紅柿等采摘機器人，但對于三層高架栽培草莓中低 層果實的自動采摘至今未見報道。國內也未見相關報道。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提出一種高架草莓中低層自動采摘裝置。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案 一種高架草莓中低層自動釆摘裝 置，它包括一工作臺，在所述工作臺的上方，設置一對相互嚙合的第一、第二盤齒 輪，所述第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在所述第二盤齒輪的下方，分上、下 固定設置兩軸承座，所述兩軸承座分別通過軸承設置兩絲杠軸承座，所述上方的絲 杠軸承座固定在所述第二盤齒輪上，穿過所述兩絲杠軸承座的中心孔分別通過軸承 連接一絲杠，位于所述絲杠兩側絲杠軸承座上的光孔中設置有兩光杠，所述絲杠的 輸入端穿出所述第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；所述絲杠和光杠在所述兩絲
杠軸承座之間的部位上套設一滑塊，所述滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅 動的一水平設置的齒條，所述齒條的伸出端連接一手爪機構。
所述手爪機構包括一連接在所述齒條伸出端的手爪固定板，所述手爪固定板上 面設置一切刀組，下面設置一抓取組，所述切刀組包括切刀電磁鐵和由所述切刀電
3磁鐵驅動連接的切刀；所述抓取組包括一固定手爪和與所述固定手爪尾部活動連接
的一活動手爪，所述活動手爪的尾部偏心連接一手爪電磁鐵。
所述絲杠電機通過一安裝在所述第二盤齒輪上的固定板固定，所述盤齒輪步進 電機通過一安裝在所述工作臺上的固定板固定。
所述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
在所述工作臺的底部，靠一側設置一果實收集盤。
本發明由于采取以上技術方案，具有以下優點1、本發明采用電機驅動兩個 嚙合的盤齒輪轉動，第二盤大齒輪轉動帶動連接的絲杠/光杠組合轉動，從而使其 上穿接的滑塊帶動手爪機構轉動，將采摘完的草莓放到收集盤中。2、本發明將絲 杠通過軸承套接在絲杠軸承座中，并由絲杠電機的帶動，絲杠軸承座又固定設置在 第二盤齒輪上，因此，絲杠在隨第二盤齒輪一起轉動的同時，又在絲杠電機的帶動 下做自身轉動。3、本發明采用絲杠電機帶動垂直絲杠做自身轉動，從而帶動套設 在其上的滑塊上下移動，滑塊的上下移動從而帶動滑塊上安裝的手爪機構上下移
動，從而實現高度位置可調。4、本發明滑塊上安裝的齒輪齒條機構，可在水平方 向上伸縮，從而帶動其前端連接的手爪機構伸縮抓取。5、本發明的手爪機構采用 兩個電磁鐵分別控制切刀和抓取手爪，實現果柄的抓取和切斷。本發明能擴展應用 到類似的自動采摘作業中。
圖1是已有技術中草莓高架栽培模式示意圖
圖2是本發明整體結構示意圖
圖3是圖2的A向視圖
圖4是絲杠軸承座與固定在工作臺上臺面的軸承座的配合示意圖 圖5是絲杠軸承座與固定在工作臺下臺面的軸承座的配合示意圖 圖6滑塊與齒輪齒條固定板的連接示意圖 圖7是齒輪與齒條的嚙合傳動示意圖 圖8是齒條末端手爪機構示意圖 圖9是圖8的A向視圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
如圖2 5所示，本發明包括一工作臺1，在工作臺1的上臺面上，靠一側安裝 有盤齒輪電機固定板2，通過盤齒輪電機固定板2固定的盤齒輪步進電機3，其輸 出端連接第一盤齒輪4，第一盤齒輪4嚙合第二盤齒輪5。在第二盤齒輪5下方的 工作臺1上、下臺面上分別設置一軸承座6、 7，在軸承座6、 7內分別通過軸承設置一絲杠軸承座8、 9，絲杠軸承座8固定在第二盤齒輪5上。在絲杠軸承座8、 9 的中心通過軸承連接一絲杠10，在絲杠10兩側的絲杠軸承座8、 9的光孔中，分別 穿設一光杠ll。絲杠10的輸入端穿過第二盤齒輪5后連接一絲杠電機12，絲杠電 機12安裝在一絲杠固定板13上，絲杠固定板13連接在第二盤齒輪5的上表面。 光杠ll的上端固定在第二盤齒輪5上。在絲杠軸承座8、 9之間的絲杠10和光杠 11上套設一滑塊14，絲杠10的轉動可以帶動滑塊14上下移動，光杠11對滑塊14 起導向作用。
如圖3、圖6所示，滑塊14的一側面固定安裝一齒輪齒條固定板15，為增強 齒輪齒條固定板15的穩定性，可以在滑塊14和齒輪齒條固定板15之間連接一肋 板16。
如圖7所示，在齒輪齒條固定板15上滑動設置一齒條17;在齒條固定板15上 設置一軸齒輪電機18，軸齒輪電機18的輸出端連接一軸齒輪19，軸齒輪19與齒 條17嚙合，軸齒輪19的轉動可以帶動齒條17前后移動。
如圖7 9所示，齒條17的伸出端連接一手爪固定板20。在手爪固定板20的 上、下兩面分別設置一切刀組21和一抓取組22。切刀組21包括一固定在手爪固定 板20上表面的切刀電磁鐵23，切刀電磁鐵23的輸出端連接切刀24。如圖9所示， 抓取組22包括一個固定手爪25和一個活動手爪26，固定手爪25固定在手爪固定 板20上，活動手爪26通過一轉動銷27與固定手爪25轉動連接。活動手爪26的 尾部偏心連接在一手爪電磁鐵28的輸出端，手爪電磁鐵28輸出端的前后移動，可 以帶動活動手爪26轉動，以與固定手爪25—起夾住草莓果柄。此時，如果啟動切 刀電磁鐵23，就可以帶動切刀切斷果柄。
如圖2所示，本發明可以設置一個果實收集盤29，將其設置在工作臺1底部一 側，抓取組22可觸及之處。
本發明的工作過程如下
工作臺l在"A"型梯架下行走到所要摘取的草莓位置后，啟動絲杠電機12， 帶動絲杠10做自身轉動，進而帶動滑塊14做上、下移動至合適的位置。啟動軸齒 輪電機18，驅使軸齒輪19帶動齒條17做伸出和縮回運動，使齒條17前端的切刀 組21和抓取組22接觸到草莓，手爪電磁鐵28驅動活動手爪26轉動，與固定手爪 一起夾住草莓果柄，切刀電磁鐵23驅動切刀24切斷果柄。然后，盤齒輪步進電機 3啟動，驅動第一盤齒輪4和第二盤齒輪5做180。轉動，從而帶動絲杠組、滑塊 組、手爪組一起做180。轉動，將草莓運到果實收集盤29中，手爪電磁鐵28驅動 活動手爪26松開，草莓落入到收集盤中。然后盤齒輪步進電機3反轉，手爪回到 初始位置，再準備收獲下一個草莓。
權利要求
1、一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于它包括一工作臺，在所述工作臺的上方，設置一對相互嚙合的第一、第二盤齒輪，所述第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在所述第二盤齒輪的下方，分上、下固定設置兩軸承座，所述兩軸承座分別通過軸承設置兩絲杠軸承座，所述上方的絲杠軸承座固定在所述第二盤齒輪上，穿過所述兩絲杠軸承座的中心孔分別通過軸承連接一絲杠，位于所述絲杠兩側絲杠軸承座上的光孔中設置有兩光杠，所述絲杠的輸入端穿出所述第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；所述絲杠和光杠在所述兩絲杠軸承座之間的部位上套設一滑塊，所述滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅動的一水平設置的齒條，所述齒條的伸出端連接一手爪機構。
2、 如權利要求l所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于所 述手爪機構包括一連接在所述齒條伸出端的手爪固定板，所述手爪固定板上面設置 一切刀組，下面設置一抓取組，所述切刀組包括切刀電磁鐵和由所述切刀電磁鐵驅 動連接的切刀；所述抓取組包括一固定手爪和與所述固定手爪尾部活動連接的一活 動手爪，所述活動手爪的尾部偏心連接一手爪電磁鐵。
3、 如權利要求1或2所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于: 所述絲杠電機通過一安裝在所述第二盤齒輪上的固定板固定，所述盤齒輪步進電機 通過一安裝在所述工作臺上的固定板固定。
4、 如權利要求1或2所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于: 所述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
5、 如權利要求3所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于所 述光杠的上端固定在所述第二盤齒輪上。
6、 如權利要求1或2或5所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征 在于在所述工作臺的底部，靠一側設置一果實收集盤。
7、 如權利要求3所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于在所述工作臺的底部，靠一側設置一果實收集盤。
8、 如權利要求4所述的一種高架草莓中低層自動采摘裝置，其特征在于在所述工作臺的底部，靠一側設置一果實收集盤。
全文摘要
本發明涉及一種高架草莓中低層自動采摘裝置，它包括一工作臺，在工作臺的上方，設置一對相互嚙合的第一、第二盤齒輪，第一盤齒輪由盤齒輪步進電機帶動，在第二盤齒輪的下方，上、下各固定一軸承座，兩軸承座分別通過軸承設置兩絲杠軸承座，上方的絲杠軸承座固定在第二盤齒輪上。穿過兩絲杠軸承座的中心孔分別套接一絲杠，位于絲杠兩側光孔中設置有兩光杠，絲杠的輸入端穿出第二盤齒輪的上端后連接一絲杠電機；絲杠和光杠在兩絲杠軸承座之間的部位上套設一滑塊，滑塊上連接有一通過齒輪電機帶動齒輪驅動的一水平設置的齒條，齒條的伸出端連接一手爪機構。本發明采用三電機驅動，使得整個機構在三維空間內位置可調，從而達到采摘的目的。
文檔編號A01D46/00GK101317516SQ200810116978
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月22日 優先權日2008年7月22日
發明者徐麗明 申請人:中國農業大學