本发明公开了一种果蔬采摘装置及其使用方法。该装置包括抓取模块、旋转模块和复位模块。对抓取模块中的机械爪进行了改进，使用滑块、弹簧和连杆相互配合，使机械爪能适用于各种不同尺寸的待摘取物品。旋转模块使用拉线驱动的方式，通过拉线带动抓取模块旋转，完成果蔬的摘取。复位模块采用转子磁体与定子磁体配对，通过磁极的排斥、吸引，实现旋转模块与抓取模块的复位。在使用过程中，配合杆安装器上不同长度的杆子，可以实现不同高度的采摘作业。在采摘装置中没有使用自动化控制系统，通过对机械结构的设计与改进，提高了装置的智能化程度，也保留了可靠性的优点。同时装置结构简单，生产成本低，操作方便，大大提高效率。
1.一种果蔬采摘装置，其特征在于：包括抓取模块、旋转模块和复位模块；
旋转模块包括驱动线、外壳、转筒、滑片(8)、顶针(9)和磁铁；转筒安装在外壳内，与外壳形成转动副；多个滑片(8)沿转筒周向分布，滑片(8)的一端与转筒旋转连接；滑片(8)与外壳间设置有顶针(9)；顶针(9)与滑片(8)接触的一端固定有磁铁，另一端固定在外壳上；
驱动线的一端固定在转筒底部，另一端从外壳底部的缺口引出；初始状态下，驱动线的固定位置与缺口位置沿转筒的周向错开；
抓取模块包括多个均匀分布的机械指；机械指包括圆轮(1)、爪指(2)、弹簧滑块(3)、第一弹簧(4)、第二弹簧(10)、连杆(5)、定位滑块(6)、固定底座(7)和限位支架；机械指通过固定底座(7)安装在转筒顶端，爪指(2)指向转筒圆心；限位支架固定在固定底座(7)上；定位滑块(6)和弹簧滑块(3)均与限位支架构成滑动副，且定位滑块(6)沿转筒径向滑动；弹簧滑块(3)与爪指(2)的中部旋转连接，弹簧滑块(3)的底部和限位支架间设置有第一弹簧(4)；
爪指(2)的底部与定位滑块(6)间设置有第二弹簧(10)；连杆(5)的两端分别与弹簧滑块(3)和定位滑块(6)转动连接；圆轮(1)支承在爪指(2)的顶端；
复位模块包括一对或多对转子磁体(20)和定子磁体(21)；转子磁体(20)固定在转筒外侧，定子磁体(21)固定在外壳内侧；一对转子磁体(20)与定子磁体(21)中，转子磁体(20)面向外侧的磁极与定子磁体(21)面向内侧的磁极磁性相反。
2.如权利要求1所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：外壳与转筒通过圆锥滚子轴承(16)形成转动副。
3.如权利要求1所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：弹簧滑块(3)的滑动方向与定位滑块(6)的滑动方向成45°夹角。
4.如权利要求1所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：抓取模块中机械指的数量为3个。
5.如权利要求1所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：圆轮(1)仅能够单向旋转，其转动方向限定为靠近轴线的一侧仅能够向下转动。
6.如权利要求1所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：外壳外侧还包括杆安装器(13)，用于安装不同长度的杆体，完成高处作业。
7.如权利要求6所述一种果蔬采摘装置，其特征在于：外壳底端还固定有底座(15)，底座的底端沿周向设置有多个螺纹孔。
8.如权利要求7所述一种果蔬采摘装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、根据作业的高度，选择安装杆安装在杆安装器上；将管道的一端与底座固定，使得管道与转筒的内腔对接；
步骤二、将果蔬采摘装置放到待采摘物品的下方，缓缓向上，使待采摘物品与抓取模块上的圆轮接触，待采摘物品在圆轮的指引下进入爪指构成的空腔中；
步骤三、当抓取模块完全包裹住待采摘物品后，拉动驱动线，转筒带动抓取模块和滑片旋转，滑片被顶针顶出，为待采摘物品提供向上的支撑力；
步骤四、待采摘物品离开枝头后，松开驱动线，转筒在复位模块的作用力下复位，滑片受到顶针上磁铁的吸引力收回；被采摘的物品沿着转筒下方的管道滑落，完成采摘。
一种果蔬采摘装置及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械化采摘技术领域，具体涉及一种果蔬采摘装置及其使用方法。
背景技术
[0002] 随着机械产品的普及，越来越多的场景应用机械装置代替部分人工操作。在果蔬采摘领域也不例外。许多果蔬都生长在比较高的枝头上，需要工人站在梯子上进行采摘，十分危险。如果使用果蔬采摘装置，就可以在地面上完成采摘，操作方便，在节约时间、提高采摘效率的同时，还可以提高安全性。
[0003] 现有技术中的果蔬采摘机械主要分为两种，一种是电控型的采摘机械，另一种是纯机械类型的采摘机械。电控型的采摘机械采用电机驱动，辅佐以自动化系统，虽然智能化程度很高，但是也相应提高了运行和维护的成本，学习难度也比较大，比较适合小范围的采摘作业。而纯机械的采摘机械的使用、维护成本都比较低，且容易学习，同时纯机械的可靠性也高于智能化系统。纯机械的缺点是，绝大多数的步骤都需要人为干涉，相比智能化系统，工人的劳动强度更高一些。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种果蔬采摘装置，改进机械爪的自由度，使装置可以适用于更多大小不一的果蔬，通用性强。通过线拉驱动与电磁复位，提高了装置的自动化程度，减少工作量。
[0005] 一种果蔬采摘装置，包括抓取模块、旋转模块和复位模块。
[0006] 旋转模块包括驱动线、外壳、转筒、滑片、顶针和磁铁。转筒安装在外壳内，与外壳形成转动副。多个滑片沿转筒周向均匀分布，滑片的一端与转筒旋转连接。滑片与外壳间设置有顶针。顶针与滑片接触的一端固定有磁铁，另一端固定在外壳上。机械指通过固定底座安装在转筒顶端，爪指指向滚筒圆心。驱动线的一端固定在转筒底部，另一端外壳底部的缺口引出，初始状态下，驱动线的固定位置与缺口位置沿转筒的周向错开。
[0007] 作为优选，外壳与转筒通过圆锥滚子轴承形成转动副。
[0008] 抓取模块包括多个均匀分布的机械指。机械指包括圆轮、爪指、弹簧滑块、第一弹簧、第二弹簧、连杆、定位滑块、固定底座和限位支架。限位支架固定在固定底座上。定位滑块和弹簧滑块均与限位支架滑动副，且定位滑块沿滚筒径向滑动；定位滑块和弹簧滑块的滑动方向不平行。弹簧滑块与爪指的中部旋转连接，弹簧滑块的底部和限位支架间设置有第一弹簧。爪指的底部与定位滑块间设置有第二弹簧。连杆的两端分别与弹簧滑块和定位滑块转动连接。圆轮支承在爪指的顶端。
[0009] 作为优选，弹簧滑块和定位滑块的滑动方向成45°夹角。
[0010] 作为优选，抓取模块中机械指的数量为3个。
[0011] 作为优选，圆轮仅能够单向旋转，其转动方向限定为靠近轴线的一侧仅能够向下转动。
[0012] 复位模块包括一对或多对转子磁体和定位磁体。转子磁体固定在转筒外侧，定位磁体固定在外壳内侧。一对转子磁体与定子磁体中，转子磁体面向外侧的磁极与定子磁体面向内侧的磁极磁性相反。
[0013] 作为优选，外壳外侧还包括杆安装器，用于安装不同长度的杆体，完成高处作业。
[0014] 作为优选，外壳底端还固定有底座，底座的底端沿周向设置有多个螺纹孔。
[0015] 一种果蔬采摘装置的使用方法，包括以下步骤：
[0016] 步骤一、根据作业的高度，选择安装杆安装在杆安装器上。将管道的一端与底座固定，使得管道与转筒的内腔对接。
[0017] 步骤二、将果蔬采摘装置放到待采摘物品的下方，缓缓向上，使待采摘物品与抓取模块上的圆轮接触，待采摘物品在圆轮的指引下进入爪指构成的空腔中。
[0018] 步骤三、当抓取模块完全包裹住待采摘物品后，拉动驱动线，转筒带动抓取模块和滑片旋转，滑片被顶针顶出，为待采摘物品提供向上的支撑力。
[0019] 步骤四、待采摘物品离开枝头后，松开驱动线，滚筒在复位模块的作用力下复位，滑片受到顶针上磁铁的吸引力收回。被采摘的物品沿着滚筒下方的管道滑落，完成采摘。
[0020] 本发明具有以下有益效果：
[0021] 1、对抓取模块的机械指进行改进，采用弹簧、连杆、滑块相互组合的设计，提高抓取模块的自由度和通用性，在不需要人工干预的前提下，就可以实现不同大小的水果的采摘。
[0022] 2、设置空心的转筒，使采摘后的水果直接从装置的中心向下滑落，不需要从两侧传递。。
[0023] 3、通过驱动线，采用拉线的方式驱动旋转模块旋转，并且通过转子磁体与定位磁体配合，可以自动复位。提高了机械的智能自动化程度，又保留了纯机械装置可靠性高的优点。同时制作成本低，操作方便，容易上手。
附图说明
[0024] 图1为果蔬采摘装置的结构示意图；
[0025] 图2为抓取模块中机械指的结构示意图；
[0026] 图3为旋转模块的结构示意图；
[0027] 图4为果蔬采摘装置的俯视图；
[0028] 图5为复位模块的结构示意图；
[0029] 图6为果蔬采摘装置的仰视图。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；
[0031] 如图1所示，一种果蔬采摘装置，包括抓取模块、旋转模块和复位模块。
[0032] 抓取模块包括如图2所示的3个机械指。机械指包括圆轮1、爪指2、弹簧滑块3、第一弹簧4、第二弹簧10、连杆5、定位滑块6、固定底座7和限位支架。限位支架固定在固定底座7上。限位支架的底部开设有水平方向的第一滑槽，以及位于第一滑槽的上方的第二滑槽，第二滑槽与第一滑槽的夹角为45°。弹簧滑块3与第二滑槽滑动连接。第一弹簧4的两端分别与第二滑槽的底端和弹簧滑块3的底部连接。弹簧滑块3与爪指2的中部旋转连接，圆轮1通过单向轴承支承在爪指2的顶部，由外侧向远离爪指2的内侧旋转。定位滑块6与第一滑槽滑动连接。连杆5的两端分别与弹簧滑块3和定位滑块6转动连接。第二弹簧10的两端分别与爪指2的底部和定位滑块6连接。机械指通过固定底座7固定在转筒顶端。
[0033] 如图3所示，旋转模块包括驱动线、外壳、转筒、滑片8、顶针9和磁铁。转筒由两个大小相同的转子一18和转子二11通过圆柱销17同轴连接组成。外壳由上外壳12和下外壳14组成。转筒安装在外壳内，通过圆锥滚子轴承16与外壳形成转动副。如图4所示，3个滑片8沿转子二11的周向均匀分布，且不与机械指的安装位置重合。滑片8的一端与转子二11旋转连接。滑片8与外壳间设置有顶针9。顶针9与滑片8接触的一端固定有磁铁，另一端固定在上外壳12的顶端。驱动线的一端固定在转子一18的底部，另一端由下外壳14底部的缺口引出，驱动线的固定位置与缺口位置不重合。下外壳14的外侧设置有杆安装器13，在进行不同高度的采摘作业时，可以更换杆的长度。
[0034] 如图5所示，复位模块包括转子磁体20和定子磁体磁体21。转子磁体20固定在转子一18的外侧，定子磁体21固定在下外壳14的内侧，且转子磁体20与定子磁体21相对的磁极，极性相反。
[0035] 一种果蔬采摘装置的使用方法，包括以下步骤：
[0036] 步骤一、根据作业的高度，选择安装杆安装在杆安装器13上。将管道的一端通过螺丝22与底座固定，使得管道与转筒的内腔对接。
[0037] 步骤二、将果蔬采摘装置放到待采摘物品的下方，缓缓向上，使待采摘物品与抓取模块上的圆轮1接触，待采摘物品在圆轮的指引下进入爪指2构成的空腔中。
[0038] 步骤三、当抓取模块完全包裹住待采摘物品后，拉动驱动线，转筒带动抓取模块和滑片8旋转，滑片8被顶针9顶出，为待采摘物品提供向上的支撑力。
[0039] 步骤四、待采摘物品离开枝头后，松开驱动线，滚筒在复位模块的作用下复位，滑片8受到顶针9上磁铁的吸引力收回。被采摘的物品沿着滚筒下方的管道滑落，完成采摘。
