[實用新型]一種氣動式蘋果采摘器

有效

• 申請號: 201920934276.5
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN210537509U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 潘全科;羅盛鑫
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: A01D46/247
• 分類號: A01D46/247;A01D46/22
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;譚雪婷

本實用新型屬于蘋果采摘器技術領域且公開了一種氣動式蘋果采摘器，在采摘果實的時候，農戶在采摘過程中可拉動活塞使軸帶動密封球移動，使擋塊移動，擋塊帶動頂桿移動，頂桿移動，使壓塊壓在錐形頂塊和第一凸起的一端，使第一機械手爪和第二機械手爪外向中心軸方向聚攏；然后通過抓握搖桿驅動連桿帶動大皮帶輪轉動，大皮帶輪并通過皮帶將此旋轉運動傳遞到支架頂端的小皮帶輪處，進而使處于收緊狀態的第一機械手爪和第二機械手爪繞軸轉動，將蘋果從樹上摘下來，此時再驅動活塞使機械爪處于放松狀態，蘋果落到采摘筐中，完成一次采摘。

技術領域

本實用新型涉及蘋果采摘器技術領域，尤其涉及一種氣動式蘋果采摘器。

背景技術

蘋果是我國第一大水果，栽培面積和產量約占我國水果總量的20%和30%，在國民經濟中占有重要地位。我國是世界第一蘋果生產大國，栽培面積和產量占世界蘋果總量的30%以上。水果種植業的迅速發展提升了果園機械的市場需求。隨著種植面積的不斷擴大，蘋果園規模化發展和規范化管理的要求日益提高，從而果園機械化日益重要。采摘作業所用勞動力占整個生產過程所用勞動力的33%~50%，目前我國的水果采摘絕大部分還是以人工采摘為主。采摘作業比較復雜，季節性很強，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實的損傷，如果人手不夠不能及時采摘還會造成經濟上的損失。使用采摘機械不僅可以提高采摘效率，降低了損傷率，還可以節省人工成本，提高果農的經濟效益，因此提高采摘作業機械化程度有重要的意義。

國外對果園采摘機械的研究始于上世紀40年代初，以美國、法國、英國為首的西方國家較早開展此方面的研究。40年代中期美國開始研究振搖式采摘機械，用來采摘胡桃和杏等水果，到50年代中期，用振搖果樹方式收獲水果的采摘機械在歐美國家得到了發展和普遍應用，出現了拖拉機驅動的振搖采摘。60年代，振搖采摘機械的結構由單一的定沖程推搖機發展到慣性式振搖機、氣力振搖機、使用動力驅動橡膠棒沖撞果枝振落果實的撞擊式等多種類型的果園采摘機械。當時的機械采摘工作效率普遍較低，采摘的損傷率還較高，也不適用于采收易損傷、要求完好率高的新鮮食用水果和貯藏用水果。70代出現了各種動力切割式采摘機械，例如油鋸、氣動剪。日本京都大學Noboru Kawamura 等人在80年代中期研制了五自由度關節型機械手，但這種機械手的工作空間并沒有包含所有果實的位置，而且機械手末端執行器的可操作度也低。

同時韓國研制的蘋果采摘機器人采用了極坐標機械手，旋轉關節可左右移動，絲桿關節可以上下移動，從而工作空間可達3m。20世紀90年代，日本崗山大學Naoshi Kondo等人在番茄采摘機器人上設計出了具有7個自由度的能夠指定采摘姿態的機械，自由度越高，其手部運動越靈活，控制越復雜。末端執行器類似于人的手指，其設計采用仿生學，即末端執行器結構取決于采摘對象的生物特性、理化特性。對于摘取方式，多數采摘機器人使用剪刀剪斷果柄或直接用手爪擰斷果柄，荷蘭農業環境工程研究所（IMAG）發明了一種電極切割法，利用特殊電極產生高溫（1000）切割，可防止斷口的感染。20世紀90年代，日本崗山大學Naoshi Kondo等人在番茄、草莓采摘機器人上用彩色攝像頭和圖像處理卡組成的視覺識別系統來尋找和識別成熟果實，利用雙目視覺方法對目標進行定位。該系統從識別到采摘完成的速度大約是15秒/個，成功率在70%左右。日本國立農業研究中心的Murakami等人在甘藍、茄子采摘機器人中采用CCD視覺識別系統，工作中利用人工神經網絡（NN算法）提取果實的二維圖像，采用模板匹配的方法識別合格的果實。試驗表明，采摘成功率為43-62.5%，工作速度為55-64.1。2007年美國加州柑橘研究委員會和華盛頓蘋果委員會合作研發一種水果采摘機器人。設計出的機器人依靠先進的運算能力和液壓技術，使機器手臂和手指具有近似于人手靈敏度的能力，應用現代成像技術使機器能夠識別和挑選各種品質的水果和蔬菜。由于工作環境的復雜性和不確定性，目前采摘機器人的智能化水平還沒有達到農業生產的要求，離實用化和商品化還有一定距離，主要問題在于其靈巧性有待提高，果實的平均采摘周期較長，果實識別率偏低，損傷率較高，制造成本過高。