[發明專利]一種變頻變幅激勵式果品振動采收機構及其采收方法

有效

• 申請號: 201910446519.5
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110036764B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 杜小強;陳開展;張國鳳;賀磊盈;武傳宇
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A01D46/26
• 分類號: A01D46/26
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種變頻變幅激勵式果品振動采收機構，包括夾持機構、動力機構、箱體和控制系統，其特征在于：還包括五桿機構；所述的動力機構包括伺服電機和電機固定架；伺服電機設有兩個，兩個伺服電機均由控制系統控制；伺服電機的底座與電機固定架通過螺栓和螺母連接；電機固定架固定在箱體內；所述的五桿機構包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第一銷釘、第二銷釘和轉軸；第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿的桿長均相等，兩個伺服電機的輸出軸中心距為第一連桿桿長的兩倍；一個伺服電機的輸出軸與轉軸固定；第一連桿一端與轉軸通過緊定螺釘固定，另一端與第二連桿一端通過第一銷釘鉸接；第二連桿另一端與第三連桿一端通過夾持機構的螺紋連接桿鉸接；第三連桿另一端與第四連桿一端通過第二銷釘鉸接；第四連桿另一端與另一個伺服電機的輸出軸固定；第一連桿與第二連桿的鉸接方式具體為：第一銷釘一端通過第一軸承支承在第一連桿開設的軸承安裝孔內，另一端與第二連桿固定，第一連桿的軸承安裝孔內設有與第一連桿一體成型的第一凸環，第一軸承的兩端分別通過第一凸環和與第一銷釘上的外螺紋連接的螺母定位；第三連桿與第四連桿的鉸接方式具體為：第二銷釘一端通過第二軸承支承在第三連桿開設的軸承安裝孔內，另一端與第四連桿固定，第三連桿的軸承安裝孔內設有與第三連桿一體成型的第二凸環，第二軸承的兩端分別通過第二凸環和與第二銷釘上的外螺紋連接的螺母定位；第二連桿與第三連桿的鉸接方式具體為：螺紋連接桿的底端與第三連桿固定，中部通過第三軸承支承在第二連桿開設的軸承安裝孔內，第二連桿的軸承安裝孔內設有與第二連桿一體成型的第三凸環，第三軸承的兩端分別通過第三凸環和與螺紋連接桿上的外螺紋連接的螺母定位；

所述的夾持機構包括輸出螺紋桿、下連接桿和上連接桿；下連接桿與輸出螺紋桿頂端固定；上連接桿與下連接桿通過螺栓和螺母連接，并合圍成夾持空間；

輸出螺紋桿頂端中心點的運動軌跡設計過程如下：選取至少180個軌跡點，保證在同一個極坐標系中，相鄰的每兩個軌跡點之間的極角相等；相鄰的每兩個軌跡點用直線連接，從而形成封閉的輸出螺紋桿頂端中心點的運動軌跡；

第一連桿與伺服電機連接那端的旋轉中心記為A₁點，第四連桿與伺服電機連接那端的旋轉中心記為A₂點，第一連桿與第二連桿的鉸接中心記為B₁點，第四連桿與第三連桿的鉸接中心記為B₂點，并設定A₂點與A₁點的距離A₁A₂＝2r，A₁點與B₁點的距離A₁B₁、A₂點與B₂點的距離A₂B₂、B₁點與輸出螺紋桿頂端中心點P的距離B₁P以及B₂點與輸出螺紋桿頂端中心點P的距離B₂P均為r，其中，2r取值大于運動軌跡上相距最遠的兩個軌跡點之間的距離；A₂點與A₁點連線方向設為x軸方向，垂直于A₂點與A₁點連線方向設為y軸方向，A₂點與A₁點的對稱中心點設為坐標原點o，在輸出螺紋桿頂端端面上建立坐標系xoy，則輸出螺紋桿頂端中心點P的坐標方程為：

其中，θ₁和θ₂分別為第一連桿和第四連桿相對x軸正向的角位移，x_P和y_P分別為點P的x軸和y軸坐標；

將設計好的輸出螺紋桿頂端中心點的運動軌跡上各軌跡點的x軸和y軸坐標代入輸出螺紋桿頂端中心點P的坐標方程中，便能求得各軌跡點對應的θ₁和θ₂，從而求得兩個伺服電機的轉角相對關系；通過控制兩個伺服電機的轉角，使兩個伺服電機的轉角滿足兩個伺服電機的轉角相對關系，便能使輸出螺紋桿頂端中心點P按照設計好的運動軌跡運動。

2.根據權利要求1所述的一種變頻變幅激勵式果品振動采收機構，其特征在于：所述的箱體包括底板、側板、前部板和后部板，側板、前部板和后部板的底部均與底板固定，前部板和后部板兩端均通過一塊側板固定連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種變頻變幅激勵式果品振動采收機構的采收方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

首先，使輸出螺紋桿頂端中心點的初始位置位于設計好的運動軌跡的其中一個軌跡點處；然后，上連接桿與下連接桿通過螺栓和螺母連接，將果樹主枝夾持在上連接桿和下連接桿之間的夾持空間內；接著，啟動兩個伺服電機，分別驅動第四連桿和轉軸轉動；第四連桿帶動第三連桿轉動；轉軸帶動第一連桿轉動，第一連桿帶動第二連桿轉動；第二連桿和第三連桿進行協同運動，通過螺紋連接桿向外輸出；最后，下連接桿和上連接桿一同強迫果樹主枝沿著設計好的輸出螺紋桿頂端中心點的運動軌跡運動，從而將螺紋連接桿運動的能量傳遞給果樹主枝。