仿人手式蘋果套袋機的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種仿人手式蘋果套袋機，其包括果袋分離及輸送裝置、第一連桿傳輸裝置、第二連桿傳輸裝置、果袋撐口和封口裝置、電動機，其中果袋分離及輸送裝置包括三個結構完全相同的第一輥輪、第二輥輪、第三輥輪，第一連桿傳輸裝置與第二連桿傳輸裝置包括第一把手、第二把手、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿，果袋撐口和封口裝置包括第一封口塊、第二封口塊、第一連桿機構、第二連桿機構、第一滑塊、第二滑塊、第三連桿機構、第四連桿機構、第一物塊、第二物塊、第一膠棒、第二膠棒、長條。本發明通過合理結構設計，能有效地完成果袋輸送、果袋分離、果袋撐口及封口。
【專利說明】
仿人手式蘋果套袋機
技術領域
[0001]本發明涉及仿人智能技術領域，尤其是涉及一種仿人手式蘋果套袋機。
【背景技術】
[0002]無論國際市場還是國內市場，消費者對鮮果質量要求越來越高。目前我國的優質果率不到總產量的10%，達到出口標準的高檔水果不足5%。當前，積極開展水果市場“質量”攻勢是解決我國水果產業發展瓶頸和應對市場挑戰的最佳方法之一，也是提高果農收益的最佳途徑之一。針對我國水果生產質量不高，而消費者對鮮果質量要求越來越高的情況，業界普遍認同實施水果套袋栽培能有效地解決這個矛盾。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術問題，本發明的目的在于提供一種仿人手式蘋果套袋機，其通過合理結構設計，能有效地完成果袋輸送、果袋分離、果袋撐口及封口。
[0004]本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的:一種仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述仿人手式蘋果套袋機包括果袋分離及輸送裝置、第一連桿傳輸裝置、第二連桿傳輸裝置、果袋撐口和封口裝置、電動機；
果袋分離及輸送裝置包括三個結構完全相同的第一輥輪、第二輥輪、第三輥輪，本裝置通過電動機來帶動第一輥輪、第二輥輪、第三輥輪的轉動，通過摩擦力的作用，使得成疊的果袋逐個分離，并輸送到撐袋機構的預定工作區域;每個輥輪上都有兩個大小和結構完全相同的弧形圓柱體，弧形圓柱體表面上刻有印花，以此加大輥輪與果袋之間的摩擦力，達到更好的傳輸效果；
第一連桿傳輸裝置與第二連桿傳輸裝置包括第一把手、第二把手、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿，第一把手和第二把手用于施加促使果袋撐開和封口機構運動的驅動力，第一把手、第二把手是兩個結構和大小完全相同的機構，第一把手、第二把手與果袋撐開和封口裝置之間通過第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿轉動連接，第一連桿、第三連桿、第五連桿和第二連桿、第四連桿、第六連桿兩兩對應，不但在結構上大小一致，且呈現對稱分布，本裝置通過握緊與拉伸第一把手與第二把手來控制果袋撐開和封口裝置的動向，封口機構作業時，需要從其兩側同時相向驅動，而且對驅動力的要求是大小相等，方向相向；
果袋撐口和封口裝置包括第一封口塊、第二封口塊、第一連桿機構、第二連桿機構、第一滑塊、第二滑塊、第三連桿機構、第四連桿機構、第一物塊、第二物塊、第一膠棒、第二膠棒、長條，本裝置的工作原理如下:相向驅動力由連桿施加給第一封口塊、第二封口塊的力同時相向輸入，通過第一連桿機構和第二連桿機構推動第一滑塊和第二滑塊向上或向下滑動，實現輔助撐口、合攏封口的功能;然后將驅動力反向，將果袋封口裝置恢復到初始狀態，等待下一個果袋的到來；
電動機為仿人手式蘋果套袋機的工作提供動力來源，所述電動機為交流電動機。
[0005]優選地，所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置結構完全相同，果袋撐開和果袋封口裝置采用基于中心合攏式封口機構的新型封口機構，該機構在結構形式上左右及上下高度對稱，以此實現類似于人手扎果袋的效果。
[0006]優選地，所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置之間采用轉動連接結構，其一端與所述果袋撐口和封口裝置轉動連接;所述第一封口塊、第二封口塊分別與所述第一連桿機構、第二連桿機構轉動連接;所述第一滑塊、第二滑塊都與果袋分離及輸送裝置形成滑動連接。
[0007]優選地，所述第三連桿機構、第四連桿機構分別與第一物塊、第二物塊轉動連接，所述長條與第一物塊、第二物塊滑動連接，從而約束了物塊的自由度，保證了物塊豎直方向的運動。
[0008]優選地，所述第一膠棒、第二膠棒與第一物塊、第二物塊通過彈簧彈性連接，用于固定位置高度，所述第一膠棒和第二膠棒的前段都設有一個阻擋機構，用于防止膠棒的脫落。
[0009]優選地，所述第一物塊與第二物塊的間隙內設有一個彈簧，這樣可以通過壓縮彈簧達到實時調控膠棒高度的效果，選擇適當的彈簧以保證在膠棒的有效期間都不需要再次調整膠棒的位置，提高了封口的效率，避免來回調整膠棒的高度。
[0010]優選地，所述第一封口塊和第二封口塊上設置兩塊緩壓橡膠，組成二級緩壓結構。
[0011]本發明的積極進步效果在于:本發明通過合理結構設計，能有效地完成果袋輸送、果袋分離、果袋撐口及封口，向著仿人智能的方向發展，提高智能化技術的水平和程度，結構簡單，成本低。本發明在結構形式上左右及上下高度對稱，以此實現類似于人手扎果袋的效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明仿人手式蘋果套袋機總體結構示意圖。
[0013]圖2為本發明仿人手式蘋果套袋機果袋傳輸結構示意圖。
[0014]圖3為本發明仿人手式蘋果套袋機果袋撐開和封口裝置機構示意圖。
[0015]圖4為本發明仿人手式蘋果套袋機膠棒安裝位置局部剖面示意圖。
[0016]圖5為本發明仿人手式蘋果套袋機握力傳輸裝置機構示意圖。
[0017]圖6為本發明仿人手式蘋果套袋機果袋撐開和封口裝置機構撐口初始狀態示意圖。
[0018]圖7為本發明仿人手式蘋果套袋機果袋撐開和封口裝置機構撐口完成狀態示意圖。
[0019]圖8為本發明仿人手式蘋果套袋機果袋撐開和封口裝置機構封口完成狀態示意圖。
[0020]圖9為本發明仿人手式蘋果套袋機整體結構撐口初始狀態示意圖。
[0021]圖10為本發明仿人手式蘋果套袋機整體結構撐口完成狀態示意圖。
[0022]圖11為本發明仿人手式蘋果套袋機整體結構封口完成狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明的優選實施例詳述如下:
如圖1至圖11所示，本發明仿人手式蘋果套袋機包括果袋分離及輸送裝置、第一連桿傳輸裝置、第二連桿傳輸裝置、果袋撐口和封口裝置、電動機，其中:
果袋分離及輸送裝置包括三個結構完全相同的第一輥輪1、第二輥輪2、第三輥輪3，本裝置通過電動機來帶動第一輥輪1、第二輥輪2、第三輥輪3的轉動，通過摩擦力的作用，使得成疊的果袋逐個分離，并輸送到撐袋機構的預定工作區域。每個輥輪上都有兩個大小和結構完全相同的弧形圓柱體，如圖2所示，弧形圓柱體表面上刻有印花，以此加大輥輪與果袋之間的摩擦力，達到更好的傳輸效果。輥輪輸送裝置方案對裝置精度要求較高，成功分離進給的可靠性與輥輪的正壓力和轉速相關，裝置可實現精細可靠進袋，輸出精度較高。這種圓弧式全向輪是交替式全向輪的一種改進，在結構上布局合理，是一種用結構相同的圓弧輥代替大小鼓形輥子的全向輪，這種結構不僅基本保證了輥子與果袋的連續接觸，克服了敲地現象，而且由于輥子的單一性，加工和裝配也十分容易。
[0024]第一連桿傳輸裝置與第二連桿傳輸裝置包括第一把手5、第二把手6、第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9、第四連桿10、第五連桿11、第六連桿12，促使果袋撐開和封口機構運動的驅動力是通過第一把手5和第二把手6施加的，第一把手5、第二把手6是兩個結構和大小完全相同的機構，把手與果袋撐開和封口機構之間通過第一連桿7、第二連桿8、第三連桿
9、第四連桿10、第五連桿11、第六連桿12轉動連接，第一連桿7、第三連桿9、第五連桿11和第二連桿8、第四連桿10、第六連桿12兩兩對應，不但在結構上大小一致，且呈現對稱分布，如圖5所示，本裝置通過握緊與拉伸第一把手5與第二把手6來控制果袋撐開和封口運動機構的動向。封口機構作業時，需要從其兩側同時相向驅動，而且對驅動力的要求是大小相等，方向相向。
[0025]果袋撐口和封口裝置包括第一封口塊13、第二封口塊14、第一連桿機構15、第二連桿機構16、第一滑塊17、第二滑塊18、第三連桿機構19、第四連桿機構20、第一物塊21、第二物塊22、第一膠棒23、第二膠棒24、長條25，如圖3、圖6、圖9所示，本裝置的工作原理如下:相向驅動力由連桿施加給第一封口塊13、第二封口塊14的力同時相向輸入。通過第一連桿機構15和第二連桿機構16推動第一滑塊17和第二滑塊18向上或向下滑動，實現輔助撐口、合攏封口的功能。然后將驅動力反向，將果袋封口裝置恢復到初始狀態，等待下一個果袋的到來。第一封口塊13、第二封口塊14和上下兩個方向的輔助合攏封口機構的封口動作應該是先快后慢。在初始狀態下，開始封口作業時，可先快速合攏，以節約作業時間；在封口末尾，進入封口壓緊階段時，其封口動作應該平緩壓緊。這個優化目標是在節約作業時間，提高作業效率的基礎上，盡量做好果柄的保護工作，以防止在末狀態時，快速合攏封口造成的細鐵絲異向變形，扎傷幼果的果柄或造成封口機構損傷，同時也是為了平緩封口動作，提高封口質量。而在封口完成之后的回撤過程中則可相對快一些，但也不能過快，因為封口功能所涉及到的機構較多，動作過快可能引起機構振動，影響套袋機構的操作性。
[0026]電動機為本發明仿人手式蘋果套袋機的工作提供動力來源，所述電動機為交流電動機。
[0027]所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置結構完全相同，果袋撐開和果袋封口裝置采用基于中心合攏式封口機構的新型封口機構，該機構在結構形式上左右及上下高度對稱，以此實現類似于人手扎果袋的效果。所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置之間采用轉動連接結構，其一端與所述果袋撐口和封口裝置轉動連接。所述第一封口塊、第二封口塊分別與所述第一連桿機構、第二連桿機構轉動連接。所述第一滑塊、第二滑塊都與果袋分離及輸送裝置形成滑動連接。所述第三連桿機構、第四連桿機構分別與第一物塊、第二物塊轉動連接;所述長條與第一物塊、第二物塊滑動連接，從而約束了物塊的自由度，保證了物塊豎直方向的運動。所述第一膠棒、第二膠棒與第一物塊、第二物塊通過彈簧彈性連接，用于固定位置高度;所述第一膠棒和第二膠棒的前段都設有一個阻擋機構，用于防止膠棒的脫落。所述第一物塊與第二物塊的間隙內設有一個彈簧，這樣可以通過壓縮彈簧達到實時調控膠棒高度的效果，選擇適當的彈簧以保證在膠棒的有效期間都不需要再次調整膠棒的位置，提高了封口的效率，避免來回調整膠棒的高度。所述第一封口塊和第二封口塊上設置兩塊緩壓橡膠，組成二級緩壓結構。
[0028]如圖7、圖8、圖10、圖11所示，本發明仿人手式蘋果套袋機的工作原理如下:啟動電動機帶動輥輪運轉，在輥輪的摩擦作用下，單個果袋被送達撐口機構的預定位置，然后，通過人手對第一把手、第二把手施加適當的力使把手相向遠離，通過連桿力的傳遞，第一物塊、第二物塊上的第一膠棒、第二膠棒開始向下運動，直至與果袋端口接觸，然后施加相應的壓力使果袋粘附于膠棒之上。在撐開果袋過程中，通過人手對第一把手、第二把手施加適當的力使把手相互靠近，然后通過連桿力的傳遞，第一封口塊、第二封口塊在第五連桿、第六連桿的拉力作用下向背滑行，第一物塊、第二物塊上的第一膠棒、第二膠棒開始向四周擴展運動，最終完成果袋撐開動作。
[0029]其次，在合攏封口果袋過程中，通過人手對第一把手和第二把手施加適當的力使把手相互背離，然后通過連桿力的傳遞，封口塊在第五連桿、第六連桿的推力作用下相向滑行，最終完成果袋合攏封口動作，第一封口塊、第二封口塊合攏之后中心為一個圓形，這部分預留空間將很大程度上決定到幼果在果袋中所能獲得的生長空間和大小和舒適度，對水果生長周期內周圍環境的影響非常大。為保證幼果果柄不被壓傷，在第一封口塊和第二封口塊上都設置兩塊緩壓橡膠，組成二級緩壓設計。當果袋封口時，可以在二級緩壓橡膠的彈性變形作用下行程一定的封口空間，最終在橡膠的包裹中，于果柄出收縮形成一個直徑約為3cm的圓形封口空間，果袋將果柄包裹封口于該圓之內，可以使果柄不被壓傷。
[0030]最后，在果袋壓緊封口完成之后，將所施加的封口驅動機構的驅動力反向，在驅動力的帶動下，使得封口機構逐漸張開，并回復至初始狀態，進而松開已經封口的果袋。此時，由于不至于袋口附近的細金屬絲的塑性變形，果袋則是被牢牢的固定在幼果的國柄上了。然后在慢慢講果袋退回封口機構的工作區域，準備下一次的封口操作。
[0031 ] 在以上兩組運動中，果袋撐開和封口裝置質心位置始終不變，運動平穩。
[0032]本發明在水果套袋機械功能要求分析的基礎上，應用圖形拓撲理論，對其核心工作模塊一一封口機構進行了機構設計。從功能原理上，通過對拓撲圖不斷的補充、拓撲及演化，最終得到一種較好的封口機構運動鏈拓補圖，并將其特定化，設計出一種基于中心合攏式封口機構的新型封口機構。它的設計理念來源于人進行手工封口操作時，兩手相互靠攏達到封口效果的一系列動作，向著仿人智能的方向發展，智能化技術的水平和程度決定了該工程自動化的水平和程度。
[0033]上面結合附圖對本發明實施例進行了說明，但本發明不限于上述實施例，還可以根據本發明的發明創造的目的做出多種變化，凡依據本發明技術方案的精神實質和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發明的發明目的，只要不背離本發明定質心全向被動搖臂輪式移動機器人的技術原理和發明構思，都屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述仿人手式蘋果套袋機包括果袋分離及輸送裝置、第一連桿傳輸裝置、第二連桿傳輸裝置、果袋撐口和封口裝置、電動機； 果袋分離及輸送裝置包括三個結構完全相同的第一輥輪、第二輥輪、第三輥輪，本裝置通過電動機來帶動第一輥輪、第二輥輪、第三輥輪的轉動，通過摩擦力的作用，使得成疊的果袋逐個分離，并輸送到撐袋機構的預定工作區域;每個輥輪上都有兩個大小和結構完全相同的弧形圓柱體，弧形圓柱體表面上刻有印花，以此加大輥輪與果袋之間的摩擦力，達到更好的傳輸效果； 第一連桿傳輸裝置與第二連桿傳輸裝置包括第一把手、第二把手、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿，第一把手和第二把手用于施加促使果袋撐開和封口機構運動的驅動力，第一把手、第二把手是兩個結構和大小完全相同的機構，第一把手、第二把手與果袋撐開和封口裝置之間通過第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿轉動連接，第一連桿、第三連桿、第五連桿和第二連桿、第四連桿、第六連桿兩兩對應，不但在結構上大小一致，且呈現對稱分布，本裝置通過握緊與拉伸第一把手與第二把手來控制果袋撐開和封口裝置的動向，封口機構作業時，需要從其兩側同時相向驅動，而且對驅動力的要求是大小相等，方向相向； 果袋撐口和封口裝置包括第一封口塊、第二封口塊、第一連桿機構、第二連桿機構、第一滑塊、第二滑塊、第三連桿機構、第四連桿機構、第一物塊、第二物塊、第一膠棒、第二膠棒、長條，本裝置的工作原理如下:相向驅動力由連桿施加給第一封口塊、第二封口塊的力同時相向輸入，通過第一連桿機構和第二連桿機構推動第一滑塊和第二滑塊向上或向下滑動，實現輔助撐口、合攏封口的功能;然后將驅動力反向，將果袋封口裝置恢復到初始狀態，等待下一個果袋的到來； 電動機為仿人手式蘋果套袋機的工作提供動力來源，所述電動機為交流電動機。2.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置結構完全相同，果袋撐開和果袋封口裝置采用基于中心合攏式封口機構的新型封口機構，該機構在結構形式上左右及上下高度對稱，以此實現類似于人手扎果袋的效果。3.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第一連桿傳輸裝置和第二連桿傳輸裝置之間采用轉動連接結構，其一端與所述果袋撐口和封口裝置轉動連接；所述第一封口塊、第二封口塊分別與所述第一連桿機構、第二連桿機構轉動連接;所述第一滑塊、第二滑塊都與果袋分離及輸送裝置形成滑動連接。4.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第三連桿機構、第四連桿機構分別與第一物塊、第二物塊轉動連接，所述長條與第一物塊、第二物塊滑動連接，從而約束了物塊的自由度，保證了物塊豎直方向的運動。5.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第一膠棒、第二膠棒與第一物塊、第二物塊通過彈簧彈性連接，用于固定位置高度，所述第一膠棒和第二膠棒的前段都設有一個阻擋機構，用于防止膠棒的脫落。6.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第一物塊與第二物塊的間隙內設有一個彈簧。7.根據權利要求1所述的仿人手式蘋果套袋機，其特征在于，所述第一封口塊和第二封口塊上設置兩塊緩壓橡膠，組成二級緩壓結構。
【文檔編號】A01G13/02GK105850613SQ201610295965
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月7日
【發明人】楊金帥, 劉吉成, 季洪超, 劉樹林, 周曉君, 翟宇毅
【申請人】上海大學