[发明专利]一种便携式单人苹果采摘装置及方法

权利要求书

1.一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，包括：

手持机构，所述手持机构通过调整机构连接至末端采摘机构，所述末端采摘机构上设置有用于对待采摘对象的图像进行采集的图像采集设备及对待采摘对象的距离进行采集的距离感应设备；

手持机构、调整机构及末端采摘机构均与控制系统相连；

所述控制系统根据图像采集设备及距离感应设备传输来的信息控制调整机构运动继而带动末端采摘机构运动，实现末端采摘机构与待采摘对象的位置确定，之后控制系统控制刀具动作，完成采摘；

所述调整机构能够带动末端采摘机构进行三个自由度的运动，包括上下、左右、前后的运动；

所述调整机构中第一电机输出轴与第一齿轮相连，驱动与之啮合的第二齿轮转动，第二齿轮与转动架相连，当第一电机转动时，驱动转动架转动，形成第一个转动自由度；

第二电机安装在转动架上，第二电机输出轴与伸缩套的一端固连，当第二电机转动时，直接驱动伸缩套转动，形成第二个转动自由度；

伸缩套另一端与第三电机相连，伸缩套、第三电机、伸缩杆组成一直线滑轨，所述伸缩杆连接至末端采摘机构，当第三电机转动时，驱动伸缩杆在伸缩套中伸出或收缩，形成移动自由度。

2.如权利要求1所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述手持机构包括腰带、腰带扣、手持杆，手持伸缩杆，该腰带采用卡扣式结构，腰带扣套在腰带上，腰带扣与手持杆采用铰链相连，所述手持杆上安装有手柄，所述手柄上设置有开关按钮，手持杆为空心结构，手持伸缩杆与手持杆可以组成弹性伸缩杆，手持伸缩杆的末端与调整机构相连。

3.如权利要求1所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述末端采摘机构包括刀具架，所述刀具架的底板上安装有摄像头及距离传感器，所述刀具架的两个侧壁上分别设置有两个齿轮机构，一个为完全齿轮机构，一个为不完全齿轮机构，两个齿轮机构之间设置有两个刀具。

4.如权利要求3所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述两个刀具的一端分别连接至完全齿轮机构上，同时两个刀具的一端分别通过扭转弹簧与弹簧座相连，弹簧座与刀具架固连，其中不完全齿轮机构与驱动电机相连，所述驱动电机通过不完全齿轮机构带动完全齿轮机构运动，由驱动电机带动两个刀具张开使扭转弹簧储能，当不完全齿轮机构转动到无齿处时，扭转弹簧释放能量使两刀具闭合，实现采摘。

5.如权利要求3所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述两个齿轮机构共四个齿轮，其中，第四齿轮、第五齿轮啮合，保证两个刀具的动作保持同步；不完全齿轮与第三齿轮啮合，将驱动电机的动力传递到两个刀具上。

6.如权利要求4所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述两个刀具分别为第一刀具及第二刀具，第一刀具及第二刀具的一端分别连接至第四齿轮、第五齿轮，第一刀具的另一端连接至第三齿轮，第三齿轮与不完全齿轮啮合，不完全齿轮连接至驱动电机。

7.如权利要求3所述的一种便携式单人苹果采摘装置，其特征是，所述刀具架中在刀具的下方设置有通道，用于收纳采摘的苹果。

8.权利要求1-7任一所述的一种便携式单人苹果采摘装置的采摘方法，其特征是，包括：

当将末端采摘机构移动至待采摘苹果附近时，按下手持机构的按钮，摄像头开始采集图像，传输至控制系统，控制系统识别判断苹果的位置；

当待采摘苹果左右位置不在设定范围内时，控制系统控制调整机构中第一个转动自由度运转，即控制第一电机来控制转动架进行运动，从而控制刀具进行左右调整；

当待采摘苹果上下位置不在设定范围内时，控制系统控制第二个转动自由度运转，即控制第二电机来控制伸缩套进行转动，从而控制刀具进行上下调整；

当摄像头识别到待采摘苹果在视野中央时使用距离传感器对待采摘苹果的距离进行探测，当距离不在设定范围内时，控制系统控制移动自由度运转，即控制伸缩杆进行运转，从而对刀具进行前后的调整；

当待采摘苹果处于摄像头视野中央且距离传感器检测到距离在设定范围内时，控制刀具的驱动电机运转，通过齿轮传动控制刀具闭合切割，完成采摘任务。