本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)作物的采摘機械領(lǐng)域，具體是一種多自由度機械臂桑葉采摘裝置。

背景技術(shù)：

桑葉采摘是桑蠶養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中的最為辛苦的一個環(huán)節(jié)，我國有著桑蠶養(yǎng)殖的悠久傳統(tǒng)和廣袤的養(yǎng)殖地域，但是千百年來都沿襲著手工采摘桑葉的勞作方式，不僅效率低，而且對手還有很大的傷害，長期的桑葉采摘使桑農(nóng)手指變形，骨節(jié)粗大。因此，為了解決養(yǎng)殖戶桑葉采摘過程中手工采摘速度慢，無法滿足社會需求，容易傷手等問題，需要有一種簡單實用的機械裝置來代替人力的采摘，從而提高桑葉的采摘效率以及減少對桑農(nóng)手的傷害作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多自由度機械臂桑葉采摘裝置，能夠代替人工實現(xiàn)桑葉采摘的功能，提高桑葉的采摘效率以及減少對桑農(nóng)手的傷害。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多自由度機械臂桑葉采摘裝置，包括行走機構(gòu)、升降定位機構(gòu)、方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)以及握持機構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述行走機構(gòu)包括萬向輪、前輪、桑葉收集箱以及第一擋板，所述萬向輪安裝在第一擋板下面，前輪安裝在第一擋板的左右兩側(cè)，桑葉收集箱安裝在第一擋板的前方，用于收集采摘好的桑葉。

所述升降定位機構(gòu)包括第一電機、錐齒輪、第二擋板以及螺桿，所述第一電機固定在第一擋板上，錐齒輪安裝在第一電機的轉(zhuǎn)動軸上，螺桿的一端通過鍵固定在錐齒輪上，螺桿的另一端有外螺紋與第二擋板上的內(nèi)螺孔相配合，

所述方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)包括第一導軌、第二導軌、導槽、第一支座、第一配套的螺栓和螺母、第二配套的螺栓和螺母，所述第一導軌焊接在水平方向的連桿上，垂直方向的連桿上焊接著一個耳孔，第一配套的螺栓和螺母中的螺栓通過耳孔與第二導軌的一端連接，第二導軌的另一端通過螺栓安裝在水平方向的連桿上，導槽的前端通過螺栓與第一支座上部的水平方向的連桿連接，在末端的位置處焊接上一個小滾輪，小滾輪可以在第一導軌中左右滑動，螺桿伸進第一支座的內(nèi)部，連桿通過第二配套的螺栓和螺母連接在第一支座的上部，

所述握持機構(gòu)包括握桿、第二支座、導槽輪、第二電機、第三電機、采摘刀片以及機械臂，所述第二支座的下方連接著導槽輪，第二支座的上方通過螺栓連接著第二電機，導槽輪可在第二電機的驅(qū)動下沿著導槽作縱向前進和后退運動，握桿焊接在第二支座后方，機械臂焊接在第二支座前方，機械臂的末端安裝有第三電機和采摘刀片，第三電機驅(qū)動采摘刀片進行工作。

所述升降定位機構(gòu)升降變化范圍為400mm～1100mm。

所述的方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)給進最大長度為800mm，左右的調(diào)節(jié)角度為80度，垂直方向的調(diào)節(jié)角度為120度。通過方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)的兩個方向的旋轉(zhuǎn)配合，從而實現(xiàn)桑葉采摘工作。

所述第一擋板上焊接有四根絲桿，四根絲桿圍成一個矩形，四根絲桿上套有彈簧，并在第二擋板上開四個孔，與四根絲桿的位置相對應(yīng)，使得第二擋板可以在四根套有彈簧的絲桿上作升降運動。

本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：

采用半機械作業(yè)代替人工作業(yè)，改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，提高了工作效率，減少了工人的工作強度和傷害。

裝置中的升降定位機構(gòu)可在豎直方向?qū)崿F(xiàn)升降，使得握持機構(gòu)上的桑葉采摘刀具采摘的高度變化范圍為400m～1100mm，滿足身高在1500mm到1850mm的操作者使用；

裝置中的縱向給進機構(gòu)可在縱向?qū)崿F(xiàn)桑葉采摘刀具的前進和后退，最大前進距離為800mm，左右的調(diào)節(jié)角度為80度，垂直方向的調(diào)節(jié)角度為120度，滿足桑葉采摘刀具沿水平方向不同角度和沿軸線不同角度對桑葉的采摘，操作方便，大大減小工人的工作強度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置的行走機構(gòu)和升降定位機構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置的行走機構(gòu)和升降定位機構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置的方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置的握持機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖中標記為：1-握桿、2-第二電機、3-第三電機、4-采摘刀片、5-導槽、6-導槽輪、7-第二導軌、8-桑葉收集箱、9-前輪、10-萬向輪、11-第一擋板、12-第二擋板、13-彈簧、14-內(nèi)螺孔、15-第一電機、16-錐齒輪、17-螺桿、18-第一導軌、19-第一配套的螺栓和螺母、20-第一支座、21-第二配套的螺栓和螺母、22-機械臂、23-第二支座。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，本發(fā)明所述多自由度機械臂桑葉采摘裝置，包括行走機構(gòu)、升降定位機構(gòu)、方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)、握持機構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述行走機構(gòu)由萬向輪10、前輪9、桑葉收集箱8以及第一擋板11組成，兩個萬向輪10通過螺紋安裝在第一擋板11的下面，兩個前輪9通過軸承和連接桿安裝在第一擋板11的左右兩側(cè)，桑葉收集箱8通過螺釘安裝在第一擋板11的前方，用于收集采摘好的桑葉。

所述升降定位機構(gòu)包括第一電機15、彈簧13、錐齒輪16、第二擋板12以及螺桿17，所述第一電機15通過螺釘固定在第一擋板11上，第一電機15的轉(zhuǎn)動軸上安裝有一對嚙合的錐齒輪16，螺桿17的一端通過鍵固定在錐齒輪16上，螺桿17隨著錐齒輪16的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，螺桿17的另一端有外螺紋與第二擋板12上的內(nèi)螺孔相配合，能夠?qū)崿F(xiàn)升降的功能。第一擋板11上焊接有四根絲桿，四根絲桿圍成一個矩形，螺桿17的中心軸作為矩形的中心，四根絲桿上套有彈簧13，第二擋板12上開四個孔，與四根絲桿的位置相對應(yīng)，第二擋板可以在四根套有彈簧13的四根絲桿上作升降運動。

所述方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)包括第一導軌18、第二導軌7、導槽5、第一支座20、第一配套的螺栓和螺母19以及第二配套的螺栓和螺母21，所述第一支座20的下部是空殼，使得螺桿17能夠伸進第一支座20的內(nèi)部，在第一支座20的上部通過第二配套的螺栓和螺母21連接兩根連桿，其中，垂直方向的連桿上焊接著一個耳孔，使得第一配套的螺栓和螺母19中的螺栓能夠通過該耳孔與第二導軌7的一端連接，第二導軌7的另一端通過螺栓安裝在水平方向的連桿上，第一導軌18焊接在水平方向的連桿上，導槽5的前端通過螺栓與第一支座20上部的水平方向的連桿連接，在末端的位置處焊接有一個小滾輪，小滾輪能夠在第一導軌18中左右滑動。

所述握持機構(gòu)包括握桿1、第二支座23、導槽輪6、第二電機2、第三電機3、采摘刀片4以及機械臂22，第二支座23的下方連接有導槽輪6，第二支座23的上方通過螺栓連接第二電機2，導槽輪6在第二電機2的驅(qū)動下沿著導槽5作縱向前進或后退運動，第二支座23后方與握桿1焊接在一起，第二支座23前方與機械臂22焊接在一起，在機械臂22的末端設(shè)有第三電機3和采摘刀片4，第三電機3驅(qū)動采摘刀片4使其進行工作。

所述升降定位機構(gòu)升降變化范圍為400mm～1100mm。

所述的方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)給進最大長度為800mm，左右的調(diào)節(jié)角度為80度，垂直方向的調(diào)節(jié)角度為120度。通過兩個方向的旋轉(zhuǎn)配合，從而實現(xiàn)桑葉采摘工作。

工作原理及過程

通過行走機構(gòu)的萬向輪10、前輪9，萬向輪10和前輪9的配合能夠控制整體機構(gòu)的轉(zhuǎn)彎，通過握持機構(gòu)的推動能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的行走與轉(zhuǎn)彎運動。

第一電機15的轉(zhuǎn)動帶動錐齒輪16的轉(zhuǎn)動，進而帶動螺桿17的轉(zhuǎn)動，螺桿17上的外螺紋與第二擋板12上的內(nèi)螺孔14相互配合，當螺桿17轉(zhuǎn)動時使得第二擋板12運動，同時，第一電機15具有正反轉(zhuǎn)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)第二擋板12的上下運動，因為螺紋具有自鎖功能，當?shù)谝浑姍C15停止運動時能夠使得第二擋板12在某一個位置固定，從而進行采摘作業(yè)，彈簧13套在四根柱子上，能夠使得第二擋板12的受力平衡，避免第二擋板12的過度傾斜，使得裝置高效運轉(zhuǎn)；人手握著握桿1能夠推動整個裝置的運動，又能夠通過方向調(diào)節(jié)和縱向進給機構(gòu)實現(xiàn)機械臂22的左右擺動、垂直方向的擺動、縱向進給運動這三種運動。通過第二電機2能夠驅(qū)動導槽輪，實現(xiàn)縱向運動；在第一導軌18上能夠左右擺動握桿1，實現(xiàn)機械臂22的左右擺動運動；第二導軌7通過固定在第一支座20上的第一配套的螺栓和螺母19的連接使得桑葉采摘刀具在以第二配套的螺栓和螺母21的中心處為支點，實現(xiàn)垂直方向的上下擺動運動。采摘刀片4由第三電機3驅(qū)動，進行桑葉的采摘工作

使用方法：

先驅(qū)動第三電機3，使采摘刀片4進行運動，然后驅(qū)動第一電機15，通過對采摘現(xiàn)場的觀察而通過對升降機構(gòu)來調(diào)節(jié)桑葉采摘刀具的工作高度，人手握著握桿1，推動著整個機構(gòu)進行運動，從而進行采摘作業(yè)。同時，能夠通過第一導軌18和第二導軌7的作用，分別實現(xiàn)機械臂22的左右的擺動運動和上下的擺動運動；第二電機2能夠驅(qū)動導槽輪6進行縱向的運動從而調(diào)節(jié)桑葉采摘刀具的前進與后退的運動，通過機構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，從而實現(xiàn)桑葉的全方位的采摘工作。