一种智能采摘机器人的制作方法

本实用新型涉及采摘设备领域，特别涉及一种智能采摘机器人。

背景技术：

在采摘松果的时候，目前都是通过人工采摘的方式会松果进行采摘，通常情况下，在人工采摘的时候，通常都是需要在松树的树下放置收集松果的果篮，然后采摘的工人攀爬上树，在树上通过敲打的方式将树上的松塔敲打下来，这样松塔就会落在树下的果篮中，后续在对松塔进行处理就可以了。

但是这样的人工采摘的方式，尤其是对于一些较高较大的树木，不但耗时耗力，还会在工人爬树采摘的时候造成一定的安全隐患，这样就会增大果实采摘的成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种智能采摘机器人，通过在树下布置收集部可以将采摘的果实全部收集起来，同时通过攀爬部将采摘部运送到树枝处，在通过采摘部吊打树枝，使得树枝上的松塔掉落在搜集部中。

为此，本实用新型提供一种智能采摘机器人，包括：收集部，用于收集击打下来的果实，位于树下，围绕树干的底部设置；采摘部，用于识别树枝的位置并击打树枝的根部，使得果实从树枝上脱落；攀爬部，设置在所述收集部的上方，其顶部与所述采摘部的连接，用于将所述采摘部运送到树干的树枝的根部处；中央处理器，当所述攀爬部将所述采摘部运送到树干的树枝的根部处时，使得采摘部击打树枝的根部；电源装置，给所述中央处理器、攀爬部以及收集部提供供电服务。

进一步，所述采摘部包括：至少两个弧形板，每一个所述弧形板的两端首尾相接形成一个圆环，该圆环能够套在树干的底部，相邻两个所述弧形板通过锁定机构进行锁定；至少两个水平伸缩杆，每一个水平伸缩杆的一端分别均匀的设置在一个所述弧形板外面的底端；竖直伸缩杆，其底部设置在所述水平伸缩杆的另一端，其数量与所述水平伸缩杆的数量相等且位置一一对应；凹槽，其数量比所述水平伸缩杆少一个，每一个所述凹槽均开设在两个所述水平伸缩杆之间；收纳布，其一端的两侧分别连接在所述相邻的两个所述竖直伸缩杆的顶部，其另一端连接在转轴上，转轴设置在所述凹槽的内部，所述转轴的两端分别通过一扭力弹簧连接在所述凹槽的槽壁上。

更进一步，相邻的两个所述竖直伸缩杆的底部之间连接有连接伸缩杆。

更进一步，所述水平伸缩杆通过多个相互套接的第一套管组成；第一电磁铁，其数量有两个，两个所述第一电磁铁分别设置在位于两端的所述第一套管内；所述竖直伸缩杆通过多个相互套接的第二套管组成；第二电磁铁，其数量有两个，两个所述第二电磁铁分别设置在位于两端的所述第二套管内；舵机，设置在所述水平伸缩杆和所述竖直伸缩杆的连接处；所述中央处理器分别与所述第一电磁铁、第二电磁铁以及舵机信号连接；所述电源装置分别与所述中央处理器、第一电磁铁、第二电磁铁以及舵机电连接。

更进一步，所述竖直伸缩杆的顶部设置有用于挂接所述收纳布的挂环。

进一步，所述攀爬部包括：两个连接块，沿纵向分布，两个连接块之间连接有第一电动伸缩器；机械臂，每个连接块上均设置一对所述机械臂，所述机械臂用于在攀爬时抱住树干；所述中央处理器分别与所述第一电动伸缩器和所述机械臂信号连接；所述电源装置分别与所述中央处理器、所述第一电动伸缩器以及所述机械臂电连接。

更进一步，上下相邻两个连接块之间还连接有平衡伸缩杆，所述平衡伸缩杆的数量有两个，分别位于所述第一电动伸缩器的左右两侧。

更进一步，每一个所述机械臂包括：机械大臂，机械大臂的一端铰接在所述连接块的一侧；机械小臂，机械小臂的一端与所述机械大臂的一端铰接，机械小臂的另一端设置有机械爪；两个第三电磁铁，其中一个第三电磁铁设置在所述连接块上，另一个第三电磁铁设置在所述机械小臂上；拉压弹簧，其一端连接在所述连接块上，另一端连接在所述机械小臂上；所述中央处理器与所述第三电磁铁信号连接；所述电源装置与所述第三电磁铁电连接。

进一步，所述采摘部包括：电机，设置在所述攀爬部的顶部；竖直支杆，其底部与所述电机的输出轴通过键连接；摄像头，设置在所述竖直支杆的杆身上；水平支杆，设置在所述竖直支杆的顶部，其杆身与所述竖直支杆的顶部铰接；第二电动伸缩器，设置在支撑板上，支撑板与所述摄像头的位置相对，支撑板固定在所述竖直支杆的杆身上，第二电动伸缩器的顶部与所述水平支杆的一端铰接；所述中央处理器分别与所述摄像头、所述第二电动伸缩器以及所述电机信号连接；所述电源装置分别与所述中央处理器、所述摄像头、所述第二电动伸缩器以及所述电机电连接。

更进一步，所述水平支杆的下表面开设有滑槽，滑槽位于所述第二电动伸缩器的上方，滑槽上滑动连接有滑块，滑块与所述第二电动伸缩器的顶部铰接。

本实用新型提供的一种智能采摘机器人，具有如下有益效果：本实用新型通过树干底部的收集部将打落的松果全部进行收集，同时通过攀爬部将采摘部送入树干的上端，使得采摘部可以将树干上端的松果打落下来，这样就可以使得松果掉落到树干的底部收集部，使得人员可以直接在树干的底部就进行收集松果，实现全自动的松果采摘。

附图说明

图1为本实用新型收集部的结构俯视示意图；

图2为本实用新型收集部的部分结构示意图；

图3为本实用新型弧形板的结构连接剖视示意图；

图4为本实用新型中水平伸缩杆和竖直伸缩杆的连接结构剖视示意图；

图5为本实用新型的攀爬部的结构后视示意图；

图6为本实用新型的攀爬部的结构俯视示意图；

图7为本实用新型的采摘部的结构示意图。

附图标记说明：

1、水平伸缩杆；2、竖直伸缩杆；3、连接伸缩杆；4、收纳布；5、锁定机构；6、弧形板；7、凹槽；8、挂环；9、扭力弹簧；10、转轴；11、第一电磁铁；12、舵机；13、第二电磁铁；14、机械臂；15、支撑块；16、平衡伸缩杆；17、第一电动伸缩器；18、机械大臂；19、拉压弹簧；20、机械小臂；21、机械爪；22、第三电磁铁；23、电机；24、摄像头；25、竖直支杆；26、水平支杆；27、击打头；28、滑槽；29、滑块；30、第二电动伸缩器；31、支撑板。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本申请文件中，未经明确的部件型号以及结构，均为本领域技术人员所公知的现有技术，本领域技术人员均可根据实际情况的需要进行设定，在本申请文件的实施例中不做具体的限定。

具体的，如图1-7所示，本实用新型实施例提供了一种智能采摘机器人，包括：收集部、采摘部、攀爬部、中央处理器以及电源装置。其中，收集部用于收集击打下来的果实，位于树下，围绕树干的底部设置。采摘部用于识别树枝的位置并击打树枝的根部，使得果实从树枝上脱落。攀爬部设置在所述收集部的上方，其顶部与所述采摘部的连接，用于将所述采摘部运送到树干的树枝的根部处。中央处理器使得所述攀爬部将所述采摘部运送到树干的树枝的根部处时，使得采摘部击打树枝的根部。电源装置用于给所述中央处理器、攀爬部以及收集部提供供电服务。

在进行松果的采摘的时候，将收集部放置在树下，之后将攀爬部放置在树干的表面上，此时，启动电源装置，使得攀爬部和采摘部进入工作的状态，此时，在中央处理器的作用下，使得攀爬部在树干上向上攀爬，此时中央处理器实时的接收采摘部所识别的树枝的位置，当采摘部识别到树枝的时候，中央处理器将使得攀爬部停止攀爬并且使得采摘部对识别到的树枝进行根部的击打，使得松塔果实从树枝上脱落，同时，由于地面上有收集部，就可以将脱落的松塔果实收集起来，这样采摘者就直接在地面上的收集部中将松塔果实拿取出来即可。同时，中央处理器控制采摘部对一个树枝击打设定的时间后，停止击打，并使得攀爬部继续向上攀爬，重复上述操作，同时，当攀爬部攀爬到设定的高度的时候，中央处理器使得攀爬部向下攀爬，当到达树干底部的时候，中央处理器将攀爬部取下树干即可。对于上述的设定高度，可以由本领域技术人员根据松树的一般高度进行设定，也可以在每一次攀爬的时候，通过用户终端将数据发送给中央处理器的方式人工的进行设定，在这里不做任何的限定。

下面，我们分别对收集部、采摘部以及攀爬部的详细结构进行进一步的介绍，给出在本实用新型实施例中的具体结构，但是，并不仅仅限于本实用新型实施例所提供的一种结构。

在本实施例中，所述采摘部包括：至少两个弧形板6、至少两个水平伸缩杆1、竖直伸缩杆2、凹槽7以及收纳布4。其中，至少两个弧形板6中每一个所述弧形板6的两端首尾相接形成一个圆环，该圆环能够套在树干的底部，相邻两个所述弧形板6通过锁定机构进行锁定。至少两个水平伸缩杆1中每一个水平伸缩杆1的一端分别均匀的设置在一个所述弧形板6外面的底端，水平伸缩杆1的长度可调可限位。竖直伸缩杆2的底部设置在所述水平伸缩杆1的另一端，其数量与所述水平伸缩杆1的数量相等且位置一一对应，每一个竖直伸缩杆2的长度可调可限位。凹槽7的数量比所述水平伸缩杆1少一个，每一个所述凹槽7均开设在两个所述水平伸缩杆1之间。收纳布4的一端的两侧分别连接在所述相邻的两个所述竖直伸缩杆2的顶部，其另一端连接在转轴10上，转轴10设置在所述凹槽7的内部，所述转轴10的两端分别通过一扭力弹簧9连接在所述凹槽7的槽壁上。

在使用的时候，工人依次将每一个所述弧形板6的两端首尾相接围绕着树干形成一个圆环，此时这个圆环就会套在树干的周围，位于树干的底部，此时，通过锁定机构依次将相邻的两个弧形板6的两端锁定，使得整个圆环可以完整牢固的套设在树干底部的周围，此时，将每一个水平伸缩杆1分别拉到设定的长度，并且将长度固定，原则上每一个水平伸缩杆1所伸展的长度一致，此时，就会使得竖直伸缩杆2距离弧形板6之间产生一定的距离，此时，竖直伸缩杆2分别拉到设定的长度，并且将长度固定，原则上每一个竖直伸缩杆2所伸展的长度一致，这样就可以使得收纳布4从凹槽7中拉出，形成一个网兜，而这个网兜就沿着树干的周围，环绕者位于树下，使得可以接住各个角度位置所落下的松塔果实，而工人只需要在网兜中将松塔果实取出即可。

在本实用新型中，将可以使用如图1所示的样式，这样就可以使得有多个网兜，将松塔果实进行收集。

在本实施例中，在确定网兜的大小的时候，是通过竖直伸缩杆2的长度和水平伸缩杆1的长度进行确定的，当竖直伸缩杆2的长度越大的时候，网兜的可容纳空间越大，当水平伸缩杆1的长度越大的时候，网兜的可容纳空间越大，因此，网兜的大小根据竖直伸缩杆2的长度和水平伸缩杆1的长度进行调节。

同时，在本实施例中，相邻的两个所述竖直伸缩杆2的底部之间连接有连接伸缩杆3，连接伸缩杆3的长度可变。

上述的技术方案可以有效的扩大网兜的可容纳空间，在存在连接伸缩杆3的时候，收纳布4就会从连接伸缩杆3的底部绕过，这样就相当于竖直伸缩杆2、水平伸缩杆1以及连接伸缩杆3共同组成了一个收纳的框架，使得收纳布4分别沿着竖直伸缩杆2和水平伸缩杆1设置。而没有这个连接伸缩杆3的时候，收纳布4的两端分别位于竖直伸缩杆2的顶部和水平伸缩杆1与弧形板6连接的一端，同时，收纳布4早扭力弹簧9的作用下处于紧绷的状态。

同时，在本实施例中，所述水平伸缩杆1通过多个相互套接的第一套管组成，所述竖直伸缩杆2通过多个相互套接的第二套管组成。另外，本实施例中还包括：第一电磁铁11、第二电磁铁13以及舵机12。其中，第一电磁铁11的数量有两个，两个所述第一电磁铁11分别设置在位于两端的所述第一套管内。第二电磁铁13的数量有两个，两个所述第二电磁铁13分别设置在位于两端的所述第二套管内。舵机12设置在所述水平伸缩杆1和所述竖直伸缩杆2的连接处。所述中央处理器分别与所述第一电磁铁11、第二电磁铁13以及舵机12信号连接。所述电源装置分别与所述中央处理器、第一电磁铁11、第二电磁铁13以及舵机12电连接。

在上述技术方案中，就可以使得在收展的时候，实现自动化，在启动电源装置之后，需要开启的时候，即需要展开网兜的时候，用户启动开启的指令，此时，中央处理器使得两个第一电磁铁11产生同级的磁性，使得两个第一电磁铁11产生相互排斥的力，使得水平伸缩杆1拉伸，之后，中央处理器使得舵机12转动，从而使得所述水平伸缩杆1和所述竖直伸缩杆2之间的角度发生变化，使得所述水平伸缩杆1和所述竖直伸缩杆2垂直，之后，所述中央处理器使得两个第二电磁铁13产生同级的磁性，使得两个第二电磁铁13产生相互排斥的力，使得竖直伸缩杆2拉伸，这样就可以使得自动使得收纳布4形成网兜。在需要关闭收回网兜的时候，用户启动回收指令，中央处理器使得第一电磁铁11、第二电磁铁13以及舵机12按照上述相反的顺序进行控制即可。

同时，在本实施例中，所述竖直伸缩杆2的顶部设置有用于挂接所述收纳布4的挂环8。这样就可以使得要进行使用的时候，通过将收纳布4挂在挂环8上，就可以使得在使用的非常方便，平时也易于对收纳布4进行管理。

在本实施例中，所述攀爬部包括：两个连接块15和机械臂14。其中，两个连接块15沿纵向分布，两个连接块15之间连接有第一电动伸缩器17。每个连接块15上均设置一对所述机械臂14，所述机械臂14用于在攀爬时抱住树干。所述中央处理器分别与所述第一电动伸缩器17和所述机械臂14信号连接。所述电源装置分别与所述中央处理器、所述第一电动伸缩器17以及所述机械臂14电连接。所述采摘部设置在位于上方的所述连接块15上。

在攀爬的时候，中央处理器控制机械臂14抓住树干或者释放树干，同时，配合第一电动伸缩器17进行伸缩，实现上下的两个连接块15因此进行上下的运动，从而使得攀爬部攀爬上去。

具体的，当位于下方的连接块15上的机械臂14将树干抓住的时候，位于上方的连接块15上的机械臂14将树干释放，这样就可以使得位于上方的连接块15可以沿着树干上下运动，此时，将第一电动伸缩器17进行拉伸，这样就将位于上方的连接块15推向了上方，当第一电动伸缩器17处于最大拉伸尺寸的时候，使得位于上方的连接块15上的机械臂14将抓住，同时，位于下方的连接块15上的机械臂14将树干释放，这样就可以使得位于下方的连接块15可以沿着树干上下运动，此时，将第一电动伸缩器17进行收缩，这样就将位于下方的连接块15拉到了上方，此时，在使得位于下方的连接块15上的机械臂14将树干抓住，依次重复，就可以使得攀爬部向上攀爬，同时，中央处理器根据第一电动伸缩器17的拉伸次数，就可以得到向上攀爬的距离，也就是向上攀爬的高度。

同时，在本实施例中，上下相邻两个连接块15之间还连接有平衡伸缩杆16，平衡伸缩杆16的长度可变，所述平衡伸缩杆16的数量有两个，分别位于所述第一电动伸缩器17的左右两侧。

上述技术方案中，左右两侧的平衡伸缩杆16可以使得两个连接块15始终保持纵向方向的竖直关系，放置两个连接块15之间发生倾斜，同时，平衡伸缩杆16可以使得两个连接块15之间的位置关系更加稳定。

同时，在本实施例中，每一个所述机械臂14包括：机械大臂18、机械大臂18、两个第三电磁铁22以及拉压弹簧19。其中，机械大臂18的一端铰接在所述连接块15的一侧。机械小臂20的一端与所述机械大臂18的一端铰接，机械小臂20的另一端设置有机械爪21。两个第三电磁铁22其中一个第三电磁铁22设置在所述连接块15上，另一个第三电磁铁22设置在所述机械小臂20上。拉压弹簧19的一端连接在所述连接块15上，另一端连接在所述机械小臂20上。所述中央处理器与所述第三电磁铁22信号连接。所述电源装置与所述第三电磁铁22电连接。

上述技术方案中，在控制机械臂14对树干进行抓住或者释放的时候，均是通过机械大臂18和机械小臂20对树干的夹持和松弛进行实现的。

在机械臂14对树干进行抓住的时候，通过机械大臂18和机械小臂20对树干的夹持，使将树干抓住，此时，中央处理器使得两个第三电磁铁22产生异性磁极，使得两个第三电磁铁22之间产生吸力，这样就会使得机械大臂18和机械小臂20向着树干的方向发生弯折，这样两侧均在弯折的机械大臂18和机械小臂20就会将树干抱住，起到了夹持的作用，从而使得机械臂14将树干抓住。

在机械臂14对树干进行释放的时候，通过机械大臂18和机械小臂20对树干的松弛，使将树干释放，此时，中央处理器使得两个第三电磁铁22不产生磁极，使得两个第三电磁铁22之间没有力的作用，这样就会使得机械大臂18和机械小臂20在拉压弹簧19在力的作用下伸直，这样两侧的机械大臂18和机械小臂20就会将树干放开，起到了松弛的作用，从而使得机械臂14将树干释放。

上述介绍了机械臂14对树干进行抓住或者释放时各个部件之间的工作和圆原理，中央处理器只需要根据上述状态对各个部件进操作，就可以得到使得攀爬部进行在树上进行攀爬。

在本实施例中，所述采摘部包括：电机23、竖直支杆25、摄像头24、水平支杆26以及第二电动伸缩器30。其中，电机23设置在所述攀爬部的顶部。竖直支杆25的底部与所述电机23的输出轴通过键连接。摄像头24设置在所述竖直支杆25的杆身上，用于拍摄树干上的树枝。水平支杆26设置在所述竖直支杆25的顶部，其杆身与所述竖直支杆25的顶部铰接。第二电动伸缩器30设置在支撑板31上，支撑板31与所述摄像头24的位置相对，支撑板31固定在所述竖直支杆25的杆身上，第二电动伸缩器30的顶部与所述水平支杆26的一端铰接。所述中央处理器分别与所述摄像头24、所述第二电动伸缩器30以及所述电机23信号连接。所述电源装置分别与所述中央处理器、所述摄像头24、所述第二电动伸缩器30以及所述电机23电连接。

对于松果的采摘的时候，由于松果的松子是在松塔中，后期需要对松塔进行处理，同时成熟的松果与松树的连接比较松，因此只需要通过敲打轻微的树枝的根部，就可以将松塔从树上敲打下来。

在本实施例中，在水平支杆26的击打树枝的一头设置有击打头27，这样就可以使得专业的击打头27对于树枝进行击打，使得不会对水平支杆26造成损坏，同时，在击打不同的树枝的时候，可以使用不同的击打头27，使得可以将击打头27进行反复的更换，提升产品的多次利用率。

在采摘的时候，中央处理器始终接收摄像头24拍摄的画面并且对拍摄到的画面使用图像识别技术进行处理，当中央处理器拍段拍摄到树枝的时候，使得攀爬部停下，此时，中央处理器控制电机23的输出轴进行转动，这样就可以使得竖直支杆25进行转动，从而使得摄像头24进行转动，使得摄像头24可以拍摄到各个视角的树枝，摄像头24将拍摄到的界面发送到中央处理器进行处理，中央处理器使用图像识别技术识别出上面存在松塔果实的树枝，并且将水平支杆26的击打端对准存在松塔果实的树枝，之后中央处理器控制所述电机23停止转动，此时中央处理器使得第二电动伸缩器30进行往复的推拉运动，由于杠杆原理的作用，使得水平支杆26的另一端进行上下的击打动作，此时，就可以将松塔果实击打下来，同时实时的接收摄像头24所拍摄的画面并进行图像识别的处理，当中央处理器使用图像识别技术识别出上面不存在松塔果实的树枝的时候，使得电机23继续进行转动。

在本实施例中，电机23使用步进电机，在电机转动的同时，中央处理器实时的接收摄像头24所拍摄的画面并进行图像识别的处理，一旦当中央处理器使用图像识别技术识别出上面存在松塔果实的树枝的时候，中央处理器理科控制电机23停止工作，同时实时的接收摄像头24所拍摄的画面并进行图像识别的处理，当中央处理器使用图像识别技术识别出上面不存在松塔果实的树枝的时候，使得电机23继续进行转动。

同时，在本实施例中，所述水平支杆26的下表面开设有滑槽28，滑槽28位于所述第二电动伸缩器30的上方，滑槽28上滑动连接有滑块29，滑块29与所述第二电动伸缩器30的顶部铰接。

上述技术方案中，用于在水平支杆26的左右两侧进行摆动的时候，第二电动伸缩器30与水平支杆26的连接点不会在纵向方向上保持不变，因此，设置滑槽28和滑块29，在水平支杆26上下摆动同时，也可以使得电动伸缩器30在纵向方向一致保持竖直的状态，使得电动伸缩器30在使用的时候，可以将力度更好的发挥，使得产生正常的上下方向的力，而不会使得由于水平支杆26的摆动，将上下方向的力变为分力而使得竖直方向的力减小，同时，由于电动伸缩器30与水平支杆26之间的连接点随着滑块29的移动而进行移动，从而使得电动伸缩器30可以更好的进行工作，不易损坏。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

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