CN103766073B - 一种大棚垄作式草莓采摘装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大棚垄作式草莓采摘装置及方法，箱体后侧壁固接垂直的拎杆下端，拎杆中部可旋转地连接摇杆，摇杆下端伸在箱体内且与位于箱体内的推杆后端固接，推杆前端固接位于推杆前部的圆盘一侧面；轴平行于箱体底壁并穿过圆盘中心；轴的两端分别通过一个阶梯轴可转动地连接箱体的左、右内侧壁，阶梯轴中间段为方轴，方轴上配合套有第一摇臂的下端，第一摇臂的上端固接第二摇臂的一端，第二摇臂的另一端可转动连接栅栏，栅栏上部位置处设置左右横向导轨，滑块式刀片在导轨中左右运动且滑块式刀片通过联动杆连接于转盘的盘面上，转盘的中心连接微型电机的输出轴；采摘过程既方便又省时省力，一次动作可采摘多个草莓。

Description

一种大棚垄作式草莓采摘装置及方法

技术领域

本发明涉及农用生产辅助器械，特别是一种应用于大棚垄作式草莓的采摘装置。

背景技术

草莓采摘工作在整个草莓产业中占有重要地位，目前绝大多数还采用人工作业。人工采摘草莓时，需要弯腰或蹲在地上进行操作，劳动强度大；盛果期的草莓果实成熟，采摘周期短，工作量大，因此研发草莓采摘装置成为亟待解决的问题。

专利申请号为CN200710000804.1，名称为“一种垄作栽培草莓自动采摘装置”，采用4自由度的龙门结构跨行收获，但占用空间大，操作复杂，采摘效果不好。国内外也有草莓采摘机器人，普遍采用多目机器视觉系统，导致其结构复杂，成本较高，整体机构庞大，工作过程中占用较多行走空间，影响种植密度。

发明内容

 为了解决现有的草莓采摘装置结构复杂、制造加工困难以及价格昂贵等问题，本发明提供一种大棚垄作式草莓采摘装置及草莓采摘方法，结构简单且容易实现，采摘人员不用弯腰就能很方便地大量采摘垄坡和垄上的草莓。

 本发明一种大棚垄作式草莓采摘装置采用的技术方案是：下部有一个上侧和前侧均是敞口的箱体，箱体后侧壁固接垂直的拎杆下端，拎杆中部可旋转地连接摇杆，摇杆端向上直至操作近手端，摇杆下端伸在箱体内且与位于箱体内的推杆后端固接，推杆前端固接位于推杆前部的圆盘一侧面；轴平行于箱体底壁并穿过圆盘中心；轴的两端分别通过一个阶梯轴可转动地连接箱体的左、右内侧壁，阶梯轴有三段，一段与轴固定连接，中间段为方轴，方轴上配合套有第一摇臂的下端，另一段与箱体间隙配合；第一摇臂的上端固接第二摇臂的一端，第二摇臂的另一端可转动连接栅栏，栅栏与第二摇臂之间以螺栓螺母锁紧；箱体的底壁前端滑动连接可卸外延板；栅栏上部位置处设置左右横向导轨，滑块式刀片在导轨中左右运动且滑块式刀片通过联动杆连接于转盘的盘面上，转盘的中心连接微型电机的输出轴，微型电机固定在栅栏上方中点处；拎杆上端设有控制微型电机的开关。

本发明一种大棚垄作式草莓采摘装置的草莓采摘方法采用的技术方案是包括：A、当采摘垄坡上的草莓时，向前推动摇杆的上端，摇杆的下端带动推杆向后运动，圆盘逆时针转动，带动轴与第一摇臂、第二摇臂、栅栏形成整体逆时针转动，当栅栏底部与箱体底壁前端的可卸外延板接触时到达极限位置，草莓茎处于栅栏中；此时摁下开关，开启微型电机，使滑块式刀片横向运动，切割草莓茎，草莓被切割下后落入箱体中：B、当采摘垄上草莓时，在箱体的底壁前端的左右两侧固接一个呈倒L型的定轨杆，定轨杆的垂直边垂直于箱体底壁、定轨杆的水平边朝箱体后方延伸，卸掉可卸外延板和卸除栅栏与摇臂 之间的锁紧螺栓螺母，向前推动摇杆的上端，栅栏底部先定轨杆的水平边接触，继续推动摇杆，栅栏上部倾斜，运动继续，栅栏底部刺入箱体内部，当栅栏运动到极限位置时，栅栏与箱体平行，此时，栅栏托住或悬挂草莓；摁下开关，开启微型电机，滑块式刀片横向运动切割草莓茎，被栅栏悬挂住的草莓落入箱体中，向后拉摇杆，轴与第一摇臂、第二摇臂顺时针转动，被栅栏托住的草莓滚入箱体中。

本发明采用上述技术方案，具有的优点是：

1、该大棚垄作式草莓采摘装置可以大量采摘垄坡和垄上的草莓，结构简单，机构较易实现，机构主要动力传输为手动式摇杆传动，只需微型电机作为切割草莓茎的动力输入，节能环保。

2、该大棚垄作式草莓采摘装置中的主要零部件易于加工而且成本较低，推广较为方便。

3、采摘过程既方便又省时省力，使用时不需要弯腰就能进行采摘，采摘效果优良，一次动作可采摘多个草莓。

附图说明

图1是大棚垄作式草莓生长位置示意图；

图2是本发明所述一种大棚垄作式草莓采摘装置在垄坡采摘草莓时的结构示意图；

图3是本发明所述一种大棚垄作式草莓采摘装置在垄上采摘草莓时的结构示意图；

图4是图2和图3中轴9、第一摇臂7和箱体1连接结构分解放大图；

图5是图2中箱体1与可卸外延板14滑动连接结构分解放大图；

图6是图2和图3中栅栏12与刀片13、微型电机16等部件的连接结构放大示意图；

图7是本发明所述一种大棚垄作式草莓采摘装置在采摘垄坡草莓时的局部工作状态图；

图8、图9、图10均是本发明所述一种大棚垄作式草莓采摘装置在采摘垄上草莓时的局部工作状态图。

图中：1.箱体；2.拎杆；3.螺栓；4.开关；5.摇杆；6.推杆；7.第一摇臂；8.第二摇臂；9.轴；10.圆盘；11.螺栓螺母；12.栅栏；13.滑块式刀片；14.可卸外延板；15.电机固定板；16.微型电机；17.支撑板；18.转盘；19.联动杆；20.定轨杆；21.阶梯轴。

具体实施方式

参见图1，大棚垄作式草莓，在垄坡和垄上都生长了草莓，垄坡是斜面，垄上是水平的平面。本发明草莓采摘装置能对垄坡和垄上的草莓都进行采摘。图1中未画出垄上丛生的草莓茎叶。

参见图2和图3，本发明草莓采摘装置的下部有一个上侧和前侧均是敞口的箱体1，箱体1的后侧壁面固定连接垂直的拎杆2，拎杆2的下端与箱体1固定，上端向上直至人工操作的近手端。拎杆2中部通过螺栓3可旋转地连接摇杆5，螺栓3为摇杆5提供运动支点。

摇杆5上端直至人工操作的近手端，摇杆5下端伸在箱体1内，与位于箱体1内的推杆6的后端固定铆接，推杆6的前端固定连接位于推杆6前部的圆盘10的一侧面上，推杆6与圆盘10的固定连接处要靠近圆盘10的外径。圆盘10的圆心处固定焊接轴9，轴9穿过圆盘10的中心，轴9的两端分别可转动地连接在箱体1的左、右内侧壁上。轴9平行于箱体1底壁，并距箱体1底面有一段距离，使圆盘10运动时与箱体1不发生干涉。

在拎杆2的近手端处安装开关4，开关4固定在拎杆2上，开关4中装有两粒纽扣电池。

参见图2、图3和图4所示，轴9的两端与箱体1的左、右内侧壁之间各通过一个阶梯轴21可转动地连接。两个阶梯轴21都分为三段，一段通过螺纹与轴9上开有的螺纹孔固定连接，旋入轴9的螺纹孔中；阶梯轴21中间段为方轴，在方轴上套上第一摇臂7的下端，第一摇臂7的下端开有方孔，中间段的方轴与方孔间隙配合；阶梯轴21另一段与箱体1上开有的圆孔间隙配合，使轴9、阶梯轴21可在箱体1的圆孔中转动，轴9转动时，带动第一摇臂7的下端转动，第一摇臂7的下端转动时与箱体1内侧壁不接触。第一摇臂7的上端固定连接第二摇臂 8的一端，并通过螺母锁紧，并且第一摇臂7和第二摇臂 8之间形成一固定角度，针对不同角度的垄坡，第一摇臂7和第二摇臂8之间的角度可以根据不同角度的垄坡通过调节螺母确定。第二摇臂 8的另一端可转动连接栅栏12，使栅栏12可沿第二摇臂 8的另一端上下转动。第二摇臂 8与栅栏12连接时，可在栅栏12左右两侧各固定一个轴，在摇臂 8上开相应的圆孔，轴与圆孔间隙配合，使栅栏12可在摇臂8上转动，通过螺栓螺母11将栅栏12与摇臂 8锁紧。

参见图2和图5，箱体1的底壁前端滑动连接可卸外延板14，可卸外延板14与箱体1的底壁平行，滑动连接时，在箱体1的底壁上开有槽，可卸外延板14在槽中滑动，从而能够从箱体1中卸下。

如图6所示，在栅栏12上部位置处设置左右横向导轨，导轨上安装滑块式刀片13，滑块式刀片13可在导轨中左右运动。滑块式刀片13通过联动杆19连接转盘18的盘面上，形成曲柄滑块机构。转盘18的中心通过花键连接微型电机16的输出轴。微型电机16通过电机固定板15固定在支撑板17上，支撑板17通过螺栓固定在栅栏12上方中点处。微型电机16为直流减速电机，转速为每分钟60转。

开关4中装有的两粒纽扣电池控制微型电机16的工作。摁下开关4，微型电机14带动转盘18转动，当转盘18转动时，带动联动杆19推拉滑块式刀片13在导轨中左右横向运动，完成切割草莓茎干的动作。

本发明草莓采摘装置包括两个运动过程：抓取草莓过程和刀片切断草莓茎过程。由摇杆5、推杆6、圆盘10、轴9、摇臂7、摇臂 8、栅栏12等这些部件组成一套完整的运动过程，这一运动过程负责将草莓茎拢入栅栏12中，方便栅栏12上的滑块式刀片13进行切割。具体是：

如图7和图2所示，当采摘垄坡上的草莓时，向前推动摇杆5的上端，摇杆5的下端带动推杆6向后运动，圆盘10由于推杆6的约束，逆时针转动，从而带动轴9与摇臂 7、摇臂 8、栅栏12形成整体逆时针转动。当栅栏12底部与箱体1底壁前端的可卸外延板14接触时，运动到达极限位置，此时垄坡上草莓茎干处于栅栏12之中。

如图8和如图3所示，当采摘垄上草莓时，在箱体1的底壁前端的左右两侧，通过螺栓连接一个呈倒L型的定轨杆20，定轨杆20距离箱体1前端、左右侧边都有一定余量，左右两端对称分布。倒L型的定轨杆20的垂直边垂直于箱体1底壁，与箱体1底壁通过螺栓连接，倒L型定轨杆20的水平边朝箱体1后方延伸。定轨杆20连接好后，卸掉可卸外延板14和卸除栅栏12与摇臂 8之间的锁紧螺栓螺母11，卸除可卸外延板14可使装置前部顺利进入茎叶丛生的垄上，栅栏12失去螺栓螺母11的锁紧约束，由于重力作用，栅栏12自然向下运动，当栅栏12向下运动至极限位置时，栅栏12与箱体1底部平行，。定轨杆20支撑在栅栏12下，定轨杆20可对栅栏12起支撑作用。当栅栏12在随第一摇臂 7和第二摇臂8转动时，定轨杆20可对栅栏12的位置进行约束，使其有固定运动轨迹。具体参见图9所示，当第一摇臂7和第二摇臂8随轴9转动时，栅栏12底部先与定轨杆20接触；当继续转动时，由于定轨杆20对栅栏12底部有约束，栅栏12底部开始向后倾斜，并逐渐向后倾斜至箱体1内部空间。如图10所示，当继续转动至极限位置，因为第二摇臂8与定轨杆20的约束，栅栏12转动到与箱体1底壁平行，并距箱体1底壁一段距离，此动作可将垄上草莓及其茎托起，并且此高度草莓落下，对草莓伤害很小。

 本发明草莓采摘装置使用时，当采摘垄坡上草莓时，先由操作者将垄坡上草莓托在箱体1的可卸外延板14上，向前推动摇杆5，从而带动推杆6向后运动，圆盘10由于推杆6的约束，逆时针转动，从而轴9与第一摇臂7、第二摇臂8、栅栏12逆时针转动，如图7所示。当栅栏12转动到其底部与可卸外延板14接触时，运动达到极限位置，此时，草莓茎处于栅栏12中。再摁下开关4，开启微型电机16，使滑块式刀片13横向运动，切割草莓茎，草莓被切割下后落入箱体1中，如此完成垄坡上草莓的采摘。当采摘垄上草莓时，操作者安装上定轨杆20，卸掉可卸外延板14和卸除栅栏12与第二摇臂 8之间的锁紧螺栓螺母11。操作者将整个装置铲入垄中，从而用箱体1底壁前部托住草莓及其茎。向前推动摇杆5，栅栏12底部先与定轨杆20的水平边接触；继续推动摇杆5，栅栏12底部由于受到定轨杆20的约束，上部开始倾斜。运动继续，如图9所示，栅栏12底部开始刺入箱体1内部。如图10所示，栅栏12运动到极限位置时，由于第二摇臂8与定轨杆20的约束，栅栏12与箱体1平行。此时，栅栏12可托住草莓，也可悬挂草莓。摁下开关4，开启微型电机16，滑块式刀片13横向运动，切割草莓茎，被栅栏12悬挂住的草莓落入箱体1中。最后向后拉摇杆5，轴9与第一摇臂7、第二摇臂 8顺时针转动，撤出箱体1，从而被栅栏12托住的草莓滚入箱体1中，如此便完成垄上草莓的采摘。

Claims (3)

1.一种大棚垄作式草莓采摘装置，下部有一个上侧和前侧均是敞口的箱体（1），箱体（1）后侧壁固接垂直的拎杆（2）下端，其特征是：拎杆（2）中部可旋转地连接摇杆（5），摇杆（5）上端向上直至操作近手端，摇杆（5）下端伸在箱体（1）内且与位于箱体（1）内的推杆（6）后端固接，推杆（6）前端固接位于推杆（6）前部的圆盘（10）一侧面；轴（9）平行于箱体（1）底壁并穿过圆盘（10）中心；轴（9）的两端分别通过一个阶梯轴（21）可转动地连接箱体（1）的左、右内侧壁，阶梯轴（21）有三段，一段与轴（9）固定连接，中间段为方轴，方轴上配合套有第一摇臂（7）的下端，另一段与箱体（1）间隙配合；第一摇臂（7）的上端固接第二摇臂 （8）的一端，第二摇臂 （8）的另一端可转动连接栅栏（12），栅栏（12）与第二摇臂 （8）之间以螺栓螺母（11）锁紧； 箱体（1）的底壁前端滑动连接可卸外延板（14）；栅栏（12）上部位置处设置左右横向导轨，滑块式刀片（13）在导轨中左右运动且滑块式刀片（13）通过联动杆（19）连接于转盘（18）的盘面上，转盘（18）的中心连接微型电机（16）的输出轴，微型电机（16）固定在栅栏（12）上方中点处；拎杆（2）上端设有控制微型电机（16）的开关（4）。

2. 根据权利要求1所述的一种大棚垄作式草莓采摘装置，其特征是：第一摇臂（7）的上端和第二摇臂 （8）的一端之间有一固定角度，这一固定角度根据不同角度的垄坡通过调节确定。

3.一种如权利要求1所述大棚垄作式草莓采摘装置的草莓采摘方法，其特征是包括：

A、当采摘垄坡上的草莓时，向前推动摇杆（5）的上端，摇杆（5）的下端带动推杆（6）向后运动，圆盘（10）逆时针转动，带动轴（9）与第一摇臂 （7）、第二摇臂（8）、栅栏（12）形成整体逆时针转动，当栅栏（12）底部与箱体（1）底壁前端的可卸外延板（14）接触时到达极限位置，草莓茎处于栅栏（12）中；此时摁下开关（4），开启微型电机（16），使滑块式刀片（13）横向运动切割草莓茎，草莓被切割下后落入箱体（1）中：

B、当采摘垄上草莓时，在箱体（1）的底壁前端的左右两侧固接一个呈倒L型的定轨杆（20），定轨杆（20）的垂直边垂直于箱体（1）底壁、定轨杆（20）的水平边朝箱体（1）后方延伸，卸掉可卸外延板（14）和卸除栅栏（12）与摇臂（8）之间的锁紧螺栓螺母（11），向前推动摇杆（5）的上端，栅栏（12）底部先与定轨杆（20）的水平边接触，继续推动摇杆（5），栅栏（12）上部倾斜，运动继续，栅栏（12）底部刺入箱体（1）内部，当栅栏（12）运动到极限位置时，栅栏（12）与箱体（1）底壁平行，此时栅栏（12）托住或悬挂草莓；摁下开关（4），开启微型电机（16），滑块式刀片（13）横向运动切割草莓茎，被栅栏（12）悬挂住的草莓落入箱体（1）中，向后拉摇杆（5），轴（9）与第一摇臂（7）、第二摇臂（8）顺时针转动，被栅栏（12）托住的草莓滚入箱体（1）中。