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专利号: 2019104465195
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 农业;林业;畜牧业;狩猎;诱捕;捕鱼
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变频变幅激励式果品振动采收机构,包括夹持机构、动力机构、箱体和控制系统,其特征在于:还包括五杆机构;所述的动力机构包括伺服电机和电机固定架;伺服电机设有两个,两个伺服电机均由控制系统控制;伺服电机的底座与电机固定架通过螺栓和螺母连接;电机固定架固定在箱体内;所述的五杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一销钉、第二销钉和转轴;第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆的杆长均相等,两个伺服电机的输出轴中心距为第一连杆杆长的两倍;一个伺服电机的输出轴与转轴固定;第一连杆一端与转轴通过紧定螺钉固定,另一端与第二连杆一端通过第一销钉铰接;

第二连杆另一端与第三连杆一端通过夹持机构的螺纹连接杆铰接;第三连杆另一端与第四连杆一端通过第二销钉铰接;第四连杆另一端与另一个伺服电机的输出轴固定;第一连杆与第二连杆的铰接方式具体为:第一销钉一端通过第一轴承支承在第一连杆开设的轴承安装孔内,另一端与第二连杆固定,第一连杆的轴承安装孔内设有与第一连杆一体成型的第一凸环,第一轴承的两端分别通过第一凸环和与第一销钉上的外螺纹连接的螺母定位;第三连杆与第四连杆的铰接方式具体为:第二销钉一端通过第二轴承支承在第三连杆开设的轴承安装孔内,另一端与第四连杆固定,第三连杆的轴承安装孔内设有与第三连杆一体成型的第二凸环,第二轴承的两端分别通过第二凸环和与第二销钉上的外螺纹连接的螺母定位;第二连杆与第三连杆的铰接方式具体为:螺纹连接杆的底端与第三连杆固定,中部通过第三轴承支承在第二连杆开设的轴承安装孔内,第二连杆的轴承安装孔内设有与第二连杆一体成型的第三凸环,第三轴承的两端分别通过第三凸环和与螺纹连接杆上的外螺纹连接的螺母定位;

所述的夹持机构包括输出螺纹杆、下连接杆和上连接杆;下连接杆与输出螺纹杆顶端固定;上连接杆与下连接杆通过螺栓和螺母连接,并合围成夹持空间;

输出螺纹杆顶端中心点的运动轨迹设计过程如下:选取至少180个轨迹点,保证在同一个极坐标系中,相邻的每两个轨迹点之间的极角相等;相邻的每两个轨迹点用直线连接,从而形成封闭的输出螺纹杆顶端中心点的运动轨迹;

第一连杆与伺服电机连接那端的旋转中心记为A1点,第四连杆与伺服电机连接那端的旋转中心记为A2点,第一连杆与第二连杆的铰接中心记为B1点,第四连杆与第三连杆的铰接中心记为B2点,并设定A2点与A1点的距离A1A2=2r,A1点与B1点的距离A1B1、A2点与B2点的距离A2B2、B1点与输出螺纹杆顶端中心点P的距离B1P以及B2点与输出螺纹杆顶端中心点P的距离B2P均为r,其中,2r取值大于运动轨迹上相距最远的两个轨迹点之间的距离;A2点与A1点连线方向设为x轴方向,垂直于A2点与A1点连线方向设为y轴方向,A2点与A1点的对称中心点设为坐标原点o,在输出螺纹杆顶端端面上建立坐标系xoy,则输出螺纹杆顶端中心点P的坐标方程为:其中,θ1和θ2分别为第一连杆和第四连杆相对x轴正向的角位移,xP和yP分别为点P的x轴和y轴坐标;

将设计好的输出螺纹杆顶端中心点的运动轨迹上各轨迹点的x轴和y轴坐标代入输出螺纹杆顶端中心点P的坐标方程中,便能求得各轨迹点对应的θ1和θ2,从而求得两个伺服电机的转角相对关系;通过控制两个伺服电机的转角,使两个伺服电机的转角满足两个伺服电机的转角相对关系,便能使输出螺纹杆顶端中心点P按照设计好的运动轨迹运动。

2.根据权利要求1所述的一种变频变幅激励式果品振动采收机构,其特征在于:所述的箱体包括底板、侧板、前部板和后部板,侧板、前部板和后部板的底部均与底板固定,前部板和后部板两端均通过一块侧板固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种变频变幅激励式果品振动采收机构的采收方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:

首先,使输出螺纹杆顶端中心点的初始位置位于设计好的运动轨迹的其中一个轨迹点处;然后,上连接杆与下连接杆通过螺栓和螺母连接,将果树主枝夹持在上连接杆和下连接杆之间的夹持空间内;接着,启动两个伺服电机,分别驱动第四连杆和转轴转动;第四连杆带动第三连杆转动;转轴带动第一连杆转动,第一连杆带动第二连杆转动;第二连杆和第三连杆进行协同运动,通过螺纹连接杆向外输出;最后,下连接杆和上连接杆一同强迫果树主枝沿着设计好的输出螺纹杆顶端中心点的运动轨迹运动,从而将螺纹连接杆运动的能量传递给果树主枝。