这项创新属于水果收获装置范畴，专门设计了一种架空的草莓自动收获装置。
背景技术：
草莓的栽培方式逐渐普及，种植范围急剧扩大，人工费用随之上升，草莓收获环节的用工开销居高不下，对草莓产业的进步造成很大阻碍，为此，农业领域的专家们开发出多种适用于草莓收获的自动化设备，在某种程度上提升了草莓采摘的效率。
现阶段，草莓收获机械的智能程度比较低，国内外的草莓收获机械都难以直接应用。
4.现有的草莓采摘机器人存在以下不足：
多目机器视觉系统构造繁复，造价昂贵，整体装置体积庞大，作业时需要较大移动区域，导致单位面积内可种植数量减少，难以适应大规模种植场景。
六二采用多关节机器人，价格昂贵，且机器人运行流程繁琐，尤其是对娇嫩草莓这类水果，必须对机器人实施精准操控，极大限制了收获速率。
因此，根据当前构造和不足之处进行优化，研发出一种自动化程度高且运行效率强的收获设备，旨在提升实际应用价值并减少经济开销。
技术实现要素：
本发明的宗旨是为了解决前述难题，研发一种架空草莓自动收获装置，能够实现无人化作业，显著提升果实的收获速率，减少人力开支和体力消耗。
9.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
10.本发明提出的一种高架草莓自动采摘机，包括：
11.用于收集落果的箱体；
升降平台由多个部件构成，包含直线运动装置、承载盘和修剪装置，直线运动装置固定在机箱内并驱动承载盘沿垂直方向移动，修剪装置由第二直线运动装置、第三直线运动装置、刀具导轨、用于评估果实成熟情况的感应器以及用于修剪果实的刀片组成，第二直线运动装置设置在承载盘上并使刀具导轨沿水平方向移动，第三直线运动装置安装在刀具导轨上并让感应器沿另一个水平方向移动，刀片与感应器相连并位于感应器的正上方，刀片修剪下的果实掉落到承载盘上，机箱与承载盘对接以收集掉落的果实
限位夹持装置，由大滚轮联动装置、两个第四直线运动装置和果实限位联动装置构成，具体包含以下部分：
该联动装置包含一个主驱动单元，一个大型旋转轮体，以及两个并排安装在水平方向上的初始连接杆组件，主驱动单元负责使大型旋转轮体发生转动，该轮体两端分别与一个初始连接杆组件相接，这些初始连接杆组件的作用是引导大型旋转轮体向果实定位联动装置靠近或远离
该装置用于控制果实位置，由两个辅助连接部件、带齿的导向装置和微型滚动体构成，导向装置呈现梳状排列，微型滚动体与大型滚动体处于同一直线上，并且每一端的微型滚动体都分别与一个辅助连接部件相连，该辅助连接部件用于
于驱动梳状限位件翻转，并带动小滚轮靠近或远离大滚轮；
第四直线运动装置固定在箱体之中，与第一连杆部件和第二连杆部件逐一匹配，该装置推动对应的连杆部件同步运作，起初状态下，主滚轮与副滚轮彼此分离，梳形定位部件处于直立状态，运作时，主滚轮与副滚轮紧贴夹持果实枝条，梳形定位部件转为水平状态实施果实枝条分离，切割装置执行切割动作。
箱体由箱体底座和多个托盘倾斜挡板组成，箱体底座设有用于收集掉落果实的凹槽，托盘倾斜挡板沿着水平方向排列安装在箱体底座上，第一直线运动装置与托盘之间连接有至少一个弹性元件，当托盘向下移动时，在托盘倾斜挡板的约束下发生倾斜，导致托盘内的果实滚落到箱体底座的凹槽中。
优选地，该高架草莓自动采摘机还设有驱动箱体移动的行走装置。
箱体还设有箱体背板和若干防坠落挂钩，箱体底座与箱体背板呈直角连接，防坠落挂钩安装于箱体背板远离升降平台的那一面，其作用是扣在果实的种植盆壁上，行走机构由多个沿x方向并列的导轮机构组成，导轮机构包含导轮和导轮电机，导轮电机安装在箱体背板上并带动导轮旋转，借此使箱体沿着果实的种植盆壁移动
第四直线运动装置，由丝杆电机、丝杆电机安装支架、丝杆、螺母、导向杆和微型轮定位座构成，丝杆电机安装支架和微型轮定位座均与机壳固定连接，丝杆电机与丝杆电机安装支架相接，通过丝杆带动螺母沿垂直方向移动，导向杆的两端分别与丝杆电机安装支架和微型轮定位座相连，用以引导螺母的移动轨迹
这个联动装置由多个部件构成，包含底座连接件、长支杆、短支杆和动力杆，底座连接件与箱体固定在一起，长支杆一端连接大滚轮，另一端与底座连接件相连，短支杆一端与底座连接件相连，另一端与长支杆活动连接，动力杆一端与长支杆相连，另一端与螺母相连，第一电机安装在长支杆上，用来驱动大滚轮旋转
第二连杆机构由动力杆、连杆和导向座构成，动力杆两端分别与螺母和梳状限位件连接，连杆两端分别与梳状限位件和导向座连接，导向座一端与连杆连接，另一端沿y方向滑动并与小滚轮连接，同时导向座与小滚轮也形成铰接关系。
23.优选地，第一直线运动机构为剪叉式升降机构。
24.优选地，传感器为颜色传感器。
25.优选地，梳状限位件的齿槽为u形。
26.优选地，大滚轮和小滚轮的外壁均覆有海绵。
理想情况下，大滚轮的海绵厚度应不小于两厘米，小滚轮的海绵厚度应不小于一厘米。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
在不伤害植物的前提下，多个部件协作配合摘下果叶，并将果实横向摆放成一行，托举装置将果实抬升至相同高度，通过感应设备识别成熟果实后切断根部，带齿的固定装置有助于保证每次切割不会误伤未成熟的果实，同时剪切机构能够沿着xyz方向移动，不断重复进行收获，能够有效处理果实叠压难以识别的难题。
运用移动装置和防坠装置相结合的方式，机身能够自行调整以适应各种种植容器的轮廓，例如自动应对相邻搁架接缝处的高度差异，可以在容器侧边平稳移动或转换，不会发生坠落或损坏植物
株；
这个采摘机构造不复杂、体积不大而且方便携带，使用起来很省事，只需要对草莓进行一些简单的准备工作，比如为了容易辨认和摘取，把一些在高架盆里生长的草莓移到盆外，就可以把机器放在盆边移动，完成自动摘取，这样既减少了人工费用，又加快了工作速度。
附图说明
32.图1为本发明高架草莓自动采摘机初始状态结构示意图；
33.图2为本发明高架草莓自动采摘机初始状态侧视图；
34.图3为本发明高架草莓自动采摘机工作状态结构示意图；
35.图4为本发明高架草莓自动采摘机工作状态侧视图；
36.图5为本发明箱体结构示意图；
37.图6为本发明升降平台结构示意图；
38.图7为本发明剪果机构示意图；
39.图8为本发明限位夹持机构结构示意图；
40.图9为本发明大滚轮联动机构结构示意图；
41.图10为本发明大滚轮联动机构局部放大图i；
42.图11为本发明第四直线运动机构结构示意图；
43.图12为本发明果实限位联动机构结构示意图；
44.图13为本发明果实限位联动机构局部放大图ii；
45.图14为本发明行走机构结构示意图。
图示符号解释：首先是箱体，接着是升降平台，然后是限位夹持装置，以及行走装置，箱体底座是第一个部件，托盘倾斜挡板是第二个，箱体背板是第三个，防坠落挂钩是第四个，升降平台包含弹簧，第一直线运动装置，托盘，剪果装置，剪果装置控制器，剪果装置中刀头滑轨是第一个部分，传感器是第二个，刀片是第三个，限位夹持装置包括大滚轮联动装置，第四直线运动装置，果实限位联动装置，大滚轮联动装置由大滚轮底座连接部件，大滚轮长支杆，大滚轮短支杆，大滚轮动力杆，第一电机，大滚轮轴，大滚轮组成，第四直线运动装置包含丝杆电机，丝杆电机固定部件，丝杆，螺母，导杆，小滚轮导向座，果实限位联动装置由梳状限位件动力杆，梳状限位件，梳状限位件连杆，小滚轮连杆，小滚轮轴，小滚轮构成，行走装置由导轮，导轮轴承，导轮电机组成。
具体实施方式
接下来，依据本技术实例中的相关图纸，对该技术实例中的技术构思进行详尽阐述，显而易见，所阐述的实例仅是本技术部分实例，并非所有实例。凭借本技术中的实例，本专业领域普通人员在未付出创造性劳动情形下所取得的所有其他实例，均属于本技术保护范畴。
要指出的是，所谓组件与另一组件“相接”，指的是该组件能直接与另一组件相接，或者存在一个中介组件。除非有特别说明，本文中所有的技术和科学词汇，均采用本技术领域技术人员通常的认知。本文说明书里使用的术语，只是为了说明具体实施方式，并非对本技术加以限定。
本技术为了方便说明和表述，对方向做出以下界定：z轴（垂直方向）就是指采摘设备的高度方向，
长度的方向为左右，宽度的方向为前后，仅为了解释这项技术，实际方位没有固定要求。
50.如图1
14所示，一种高架草莓自动采摘机，包括：
51.用于收集落果的箱体1；
升降平台2由多个部件构成，其中包括第一直线运动机构22，托盘23和剪果机构24，第一直线运动机构22安装在箱体1上，负责驱动托盘23沿着垂直方向移动，剪果机构24则由第二直线运动机构，第三直线运动机构，刀头滑轨241，果实成熟度检测传感器242以及剪果刀片243组成，第二直线运动机构设置在托盘23上，能够使刀头滑轨241沿着水平方向移动，第三直线运动机构则安装在刀头滑轨241上，可以带动果实成熟度检测传感器242沿着另一个水平方向移动，剪果刀片243与果实成熟度检测传感器242相连，并且位于其正上方，剪下的果实会掉落到托盘23中，箱体1与托盘23相接，用于收集掉落的果实
该夹持装置由多个部分组成，包含大滚轮联动装置、两个第四直线运动装置和果实限位联动装置，具体构造如下：
大滚轮联动装置31，由第一电机315、大滚轮317和两个第一连杆机构组成，这些机构沿x方向并排排列；大滚轮317由第一电机315负责驱动旋转；该滚轮两端分别与一个第一连杆机构相接；第一连杆机构的作用是使大滚轮317向果实限位联动机构33靠近，或者远离它。
该装置由多个组件构成，其中包括两个特定的连杆单元，一个带齿的约束部件，以及若干微型滚动体，带齿的约束部件呈现梳状形态，微型滚动体与一个较大的滚动体保持平行状态，并且它们的两端分别与上述连杆单元相连，这些连杆单元负责操作带齿的约束部件使其翻转，同时引导微型滚动体向大滚动体靠近或远离
第四直线运动机构32固定在箱体1上，与第一连杆机构和第二连杆机构一一对应，该机构驱动对应的第一连杆机构和第二连杆机构同步运作，初始时，大滚轮317和小滚轮336彼此分离，梳状限位件332处于垂直状态，工作期间，大滚轮317和小滚轮336紧贴夹持果茎，梳状限位件332转为水平状态进行果茎分割，剪果机构24执行剪果动作。
本方案中的采摘设备整体呈现均衡构造。第一个直线驱动部件22能够引导承载板23进行垂直位移，借此将不同位置的果实提升至统一层面，以便切割装置24能够顺利且稳定地完成切割动作，或者驱动承载板23进行垂直位移与收集箱1实现对接，以便进行果实的集中处理。托盘23左侧设有凹槽，刀头滑轨241带有滑块，剪切装置24固定在托盘23上，另一条直线驱动装置安装在托盘23并驱动刀头滑轨241沿水平方向移动，刀头滑轨241的滑块与托盘23的凹槽配合引导，刀头滑轨241还设有凹槽，第三直线驱动装置安装在刀头滑轨241上并驱动传感器242沿垂直方向移动，传感器242可与第三直线驱动装置通过连接件连接，传感器242通过连接件与刀头滑轨241的凹槽滑动配合实现引导，刀片243固定在传感器242正上方，托盘23旁边设有剪切装置控制器25，当传感器242探测到成熟草莓时，剪切装置控制器25可控制第二直线驱动装置和第三直线驱动装置运行，从而带动剪切装置24在水平和垂直方向上移动，同时也可控制第一直线驱动装置22运行，实现剪切装置24在竖直方向上移动。第四直线运动机构32负责使相应的前置连杆与后置连杆同步运作，前置连杆的作用是引导大滚轮317朝向或远离果实限位联动机构33，后置连杆的作用是促使梳状限位件332进行翻转动作，同时它也控制小滚轮336朝向或远离大滚轮317，整体构造精简，使用方便。大滚轮317的两端设有同轴配置的大滚轮轴316，第一电机315与其中一个大滚轮轴316相接，用以使大滚轮317得以旋转。起始时，大滚轮317与小滚轮336彼此间隔一段距离，梳状限位件332处于直立姿态，以便于果实
叶移动到作业范围，也就是大滚轮317与小滚轮336的区间内，开始运作时，大滚轮317和小滚轮336会夹紧果实枝条，接着第一电机315促使大滚轮317旋转，将果实枝条抬高，从而方便剪果装置24进行果实收割，梳状限位件332会转变为水平姿态来分离果实枝条，剪果装置24随即执行剪果动作，达成成熟果实的自动化采收，显著减少人工投入，增强作业成效。
在某个具体方案里，装置主体由基座和多个托盘限位板构成，基座设有收集掉落果实的凹槽，限位板沿水平方向排列安装在基座上，直线驱动装置与托盘通过弹性元件相连，当托盘下降时，在限位板的约束下发生偏转，促使托盘内的果实滚落到装置主体的凹槽中
弹簧二十一设置在第一直线运动构件二十二与托盘二十三的间隙处，第一直线运动构件二十二由两个相邻排列的剪刀式升降构件构成，为增强运行稳定性，每个剪刀式升降构件与托盘二十三的接触部位都配置了两个弹簧二十一，弹簧二十一的缓冲力度能够依据具体要求进行定制，借助弹簧的伸缩性能，当托盘二十三向下移动时触碰托盘倾斜挡板十二，促使托盘二十三产生偏转，进而将托盘二十三上收集到的果实倾倒进箱体一内，当第一直线运动构件二十二执行上升动作时，托盘二十三与托盘倾斜挡板十二分离后会重新回到平正位置。弹簧21与托盘倾斜挡板12协同运作，托盘23在下移过程中能自行调整角度，帮助果实顺利滚入箱体1的收容凹槽，以便拾取，而在上升阶段，托盘23会自动回到平正位置，有助于提升作业成效。
在某个具体方案中，草莓自动采摘设备还设有驱动机体移动的装置，该装置连接于设备主体。当完成当前区域的采摘任务后，驱动装置能够引导设备主体前往下一个待采摘地段，整个过程无需人工参与，从而有效提升作业的自动化程度。
在某个具体方案里，装置主体还设有背板和若干挂钩，装置底座与背板呈直角对接，挂钩安装于背板朝向平台外的部分，其作用是扣住植物容器的边缘，移动系统由多个沿水平方向排列的轮组构成，每个轮组包含滚轮和驱动马达，马达固定在背板上，用来带动滚轮旋转，使得装置主体能够沿着植物容器的侧边移动。
本实施例的防坠落挂钩14和导轮机构均为两个，且沿x向并排布置，防坠落挂钩14和导轮41位于箱体背板13的同一面。防坠落挂钩14能够防止行走机构4在沿高架草莓盆壁行走时发生偏离，避免采摘机意外坠落导致设备或植株受损，有助于提升安全性。无需增加其他装置，它也能自适应不同形态的高架盆壁行走。导轮电机43的转轴与箱体背板13之间，能够借助导轮轴承42实现连接，这样做可以降低摩擦力，同时防坠落挂钩14和导轮机构的数量，可以根据具体要求进行变动，另外行走机构4还可以设计成落地式，比如可以安装在现有的轨道机器人装置上，这样做有利于降低盆架的负担，并且能够延长其使用期限，增强运行时的安全性能。
在某个具体方案里，第四直线运动装置32由丝杆电机321、丝杆电机安装板322、丝杆323、螺母324、导向杆325和滚轮导向支架326构成，丝杆电机安装板322和滚轮导向支架326都固定在机壳1上，丝杆电机321安装在丝杆电机安装板322上，它通过丝杆323推动螺母324沿着z轴方向移动，导向杆325的两端分别与丝杆电机安装板322和滚轮导向支架326相连，用来引导螺母324的运行轨迹
第一连杆机构由多个部件构成，包含大滚轮底座连接件311、大滚轮长支杆312、大滚轮短支杆313以及大滚轮动力杆314，大滚轮底座连接件311与箱体1牢固连接，大滚轮长支杆312的一端与大滚轮317形成转动连接，另一端与大滚轮底座连接件311也设置转动连接，大滚轮短支杆313的一端与大滚轮底座连接件311同样设置转动连接，另一端与大滚轮长支杆312建立滑动连接，大滚轮动力杆314的一端与大滚轮长支
杆312的一头连接着螺母324，另一头则与大滚轮长支杆相接，第一电机315固定在大滚轮长支杆312上，用来驱动大滚轮317进行转动。
第二连杆机构由动力杆331、连杆333和连杆334组成，动力杆331一头连接螺母324，另一头连接部件332，连杆333一头连接部件332，另一头连接导向座326，连杆334一头连接连杆333，另一头在导向座326上沿y方向移动，同时连接轮子336。
小滚轮336的两边各设有同轴配置的小滚轮轴335，小滚轮轴335的另一头同小滚轮连杆334形成铰链连接。螺母324向上移动时，大滚轮317朝向小滚轮336移动，当大滚轮317与小滚轮336相接时，螺母324便不再移动；与此同时，梳状限位件332在大滚轮317动力杆331的推动下，从垂直位置慢慢转为水平位置，小滚轮336在梳状限位件连杆333和小滚轮连杆334的作用下，沿着小滚轮导向座326的凹槽略微向前(y方向)移动，这样大滚轮317与小滚轮336能更紧密地结合，进而大滚轮317与小滚轮336对果茎产生更大的拉力，进入工作模式，如图3和图4所示。螺母324下移时，其动作方向同上移时相悖，最终复原至起始位置，如图1和图2所示。梳状限位件332具备梳齿构造，依照草莓生长规律设计适宜的运行路线，在从直立形态转为平卧形态的期间，精巧地在不伤害植株的前提下来分离叶片与果实，同时将草莓果柄夹紧固定。
在这个方案里，一种直线运动装置22被设计成剪刀式升降结构，这种结构能够实现垂直方向上的位移。在这个具体应用中，选用两个剪刀式升降装置并排安装在水平方向上，这样可以确保运动过程更加稳定。值得注意的是，这种直线运动装置还可以选用其他常见的机械结构，例如齿轮和齿条组合或者丝杆和螺母配合使用的传动方式。
在某个具体方案里，传感器242具备识别色彩的功能，依据色彩变化能够评估果实的成熟情况，从而辅助决定何时进行采摘，确保采摘时机恰当。
69. 在某个具体方案里，梳状限位件332的齿槽呈现u形构造，其根部u形槽的规划能够确保每次y方向接纳不超过两根草莓茎进入切割范围，从而对草莓的y方向位置加以控制，有利于应对果实重叠检测困难的情况。
在某个具体方案里，大滚轮317的外圈和小滚轮336的外圈都包有海绵垫。借助在滚轮外层铺设密度较低的海绵，能够有效避免果梗发生破损。
在某个具体方案里，主轮317的软垫厚度不小于两公分，从轮336的软垫厚度不小于一公分。
72.本技术高架草莓自动采摘机的工作原理如下：
采摘前可以酌情实施预处理，比如把架子上草莓盆里的果实移到架子外面，这样做能帮助辨认和收获，防止漏掉，接着把摘果设备固定在盆边。设备最初安放位置如图1和图2所示。开机后，丝杆电机321驱动丝杆323旋转，促使螺母324沿z轴方向上升，螺母324的位移还引发两个部件同步运作：首先，螺母324牵动大滚轮联动机构31活动，其次，大滚轮动力杆314与螺母324相接，通过大滚轮长支杆312和大滚轮短支杆313的传导，使大滚轮317向小滚轮336靠拢并接触。使果实限位联动装置33开始运作。梳状限位部件的动力臂331推动梳状限位部件332，从垂直姿态慢慢转变为水平姿态，从而将长在高架盆外的枝叶和草莓分离开来，并且夹住草莓的果柄。梳状限位部件332底部的U形凹槽构造能够确保每次横向接纳的草莓茎不超过两根进入切割范围，让草莓在x轴方向上排列整齐，实现了对草莓在x方向位置的控制。
此外，梳状限位件连杆333接合梳状限位件332，在小滚轮连杆334的带动下，小滚轮334在横向槽道326中轻微朝前移动，即朝向大滚轮317方向位移。一旦大滚轮317和小滚轮336相接，丝杆电机321便终止运转，草莓采摘机在此情形下的形态如图3和图4所示。随后，在剪果机构控制器二十五的指挥下，托盘二十三开始抬高，把梳状限位件三百三十二下方各不相同的草莓抬升至一个统一水平，草莓的茎部因此出现不规整的扭转，难以进行裁切，大滚轮三百一十七两侧的第一电机三百一十五随即启动，将夹持在大滚轮三百一十七与小滚轮三百三十六之间的草莓茎牵引成笔直形态。接下来，控制器二十五操控传感器二百四十二辨识草莓，一旦发现成熟果实，控制器二十五便指挥刀头导轨二百四十一沿y轴移动，同时传感器二百四十二的切割片二百四十三沿x轴移动，从而完成草莓的自动收获。草莓从作业区域采摘完成后，丝杆电机321开始反向转动，促使螺母324向下移动，限位夹持机构3随之回到最初位置；与此同时，升降平台2向下移动，推动托盘23向下运行，当托盘23碰到托盘倾斜挡板12时，依靠托盘倾斜挡板12和弹簧21的共同作用，托盘23向前翻倒，把收集的草莓倾倒进箱体1的储物凹槽里。该步骤结束后，移动部件四里的导向轮四十一，在驱动电机四十三的作用下，沿着高层盆状结构的内壁前进一段距离，随后再次执行前述步骤。
这些实施例中的各项技术特点能够任意组合，由于描述需要简洁，并未将所有可能的技术特点组合都详细说明，不过只要这些技术特点的组合不存在冲突，都应当被视为本说明书记载的内容。
这些具体实施方式仅是本技术方案中较为详尽的示例，并不能解释为对专利保护区域的限定。需要明确的是，本行业技术人员在不偏离本技术核心思想的情况下，能够进行多种变化和优化，这些均包含在本技术专利的保护范畴内。所以，本技术专利的保护领域应以附带的权利要求为依据。