CN104429359B - 一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置 - Google Patents

Abstract

一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，该采摘装置的圆筒前方下面开口，前端连接有球状圆弧刀片，底端开方孔并设有固定导轨与负压吸管相连。通过负压吸管产生的负压让吸盘将树上的果实吸住，此时伸缩电机通过齿轮副带动螺纹吸管将水果牵引向圆筒；当水果接近圆筒时，绷紧扭簧的伺服电机断电，扭簧的回复力驱动球状圆弧刀片转动并产生巨大的冲击力来剪切已定位好水果果蒂，与此同时负压吸管断气，剪切后的水果便在重力作用下脱离吸盘落入输送袋。本发明采用负压吸盘吸住果实并利用扭簧的回复力驱动球状圆弧刀片切割水果果蒂，特别适合于果梗木质化高的柑橘、苹果、梨子、以及桃子等冠状树上的圆形水果。

Description

一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置

技术领域

本发明涉及机械设计中的农用工具领域，具体是一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置。

背景技术

目前，在果蔬生产作业中，采摘效率低，费用成本高，并且采摘的质量直接影响到果蔬的储存、加工及销售。比如果农在采摘柑橘时，普遍采用手动剪刀的方式进行采摘，费时费力。随着人口老龄化以及农村青壮年劳动人口向城市转移，迫切需要自动化的采摘设备。现在国内外的果蔬采摘机器人取得了较大的发展，但是它们的主要工作目标多为果梗较软的西红柿、黄瓜、茄子、樱桃、草莓、苹果及蘑菇等，而柑橘因为果梗短且木质化程度高，较为坚硬，并且很多果实躲藏于浓密的叶子里面，因此如何设计一种具备自动捕捉与切割高木质化果梗的装置是实现果实自动化采摘的难点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，针对果梗木质化高的柑橘、苹果、梨子、桃子等冠状树上的圆形水果，利用扭簧驱动球状圆弧刀片，在巨大的冲击力作用下进行切割就显得极为经济实用。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，具体的结构和连接方式为：

该采摘装置圆筒前端下方有开口，用来连接输送袋，底端开方孔并且设有固定导轨，导轨上有充当滑块的负压吸管，负压吸管的底端有用来连接软吸气管的螺纹接头，导轨上固定有伸缩电机通过与负压吸管上的齿条配合来带动吸管来回运动，吸管前端接有吸盘，圆筒前端联有可转动的球状圆弧刀片、刀刃，圆筒固接的第一轴外侧套有第一扭簧，第二轴外侧套有第二扭簧，第一扭簧一端用紧固螺母固定，另一端固接在球状圆弧刀片上，第二扭簧一端固接在外接皮带轮上，另一端固接在球状圆弧刀片上，皮带轮安装在第二轴上，可以绕着第二轴上旋转；圆筒底端固定的伺服电机使得皮带轮旋转通过皮带带动皮带轮绕着第二轴旋转。

所述球状圆弧刀片上设有刀刃。

所述圆筒前端下部有开口，开口处连接有上宽下窄的输送袋。

所述圆筒内壁对称分布固定有第一挡块、第二挡块、第三挡块、第四挡块。

本发明的突出优点在于：

1、机构的巧妙性和简单性。通过负压吸管产生的负压让吸盘将树上的果实吸住，并通过伸缩电机对果实进行牵引；最后在扭簧的回复力作用下驱动球状圆弧刀片转动并产生巨大的冲击力来剪切已定位好的水果果蒂。

2、适用性强。不仅可以用来采摘柑橘，并且对苹果、梨子、桃子等冠状树上的圆形水果都适用。

3、收获果实品质高。果实采摘装置的圆筒前端下部有开口，且连接有接输送袋，上宽下窄，利于果实在输送袋中的缓冲减速，从而保证果实采摘不易刮伤。

附图说明

图1、图2均为本发明所述负压与扭簧联合作用的果实采摘装置的球状圆弧刀片在初始位置的轴测图。

图3、图4均为本发明所述负压与扭簧联合作用的果实采摘装置的球状圆弧刀片在切割时到达极限位置的轴测图。

图5为本发明所述负压与扭簧联合作用的果实采摘装置的球状圆弧刀片零件图。

图6为本发明所述负压与扭簧联合作用的果实采摘装置的负压吸管与装配图。

具体实施方式

下面结合附图及实施过程对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1至图6所示，本发明所述的负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，具体结构和连接方式为：圆筒1前方下部开口，前端连接有球状圆弧刀片11、刀刃20，底端开方孔并且设有固定导轨7与负压吸管5相连。所述圆筒1前端下部开口是用来连接输送袋，底端开方孔并且设有固定导轨7，导轨7上有充当滑块的负压吸管5，负压吸管5的底端有用来连接软吸气管的螺纹接头6，导轨7上固定还设有伸缩电机2通过与负压吸管5上的齿条4配合来带动吸管5来回运动，吸管5前端接有吸盘14，圆筒固接的第一轴21外侧套有第一扭簧15，第二轴22外侧套有第二扭簧17，第一扭簧15一端用紧固螺母16固定，另一端固接在球状圆弧刀片11上，第二扭簧17一端固接在外接皮带轮二10上，另一端固接在球状圆弧刀片11上，皮带轮10安装在第二轴22上，可以绕着第二轴22上旋转；圆筒底端固定的伺服电机3使得皮带轮一8旋转通过皮带9带动皮带轮二10绕着第二轴22旋转，圆筒内壁对称分布固定有第一挡块12、第二挡块13、第三挡块19和第四挡块18。

工作原理及过程：

伺服电机3驱动皮带轮一8转动，第一皮带轮8通过皮带9带动第二皮带轮10转动，第二皮带轮10转动就会带动第一扭簧15、球状圆弧刀片11和第二扭簧17旋转，由于第二挡块13、第四挡块18用来抵住并防止球状圆弧刀片11，所以第一扭簧15、球状圆弧刀片11、第二扭簧17只能旋转至图1、2所示的初始位置，并挡住了圆筒1前端下面外接输送袋的开口。与此同时第一扭簧15和第二扭簧17在扭转力矩的作用下保持处于绷紧状态，一旦伺服电机3处于断电，此时第一扭簧15和第二扭簧17就处于自然回复状态，从而使第一扭簧15和第二扭簧17共同驱动球状圆弧刀片11向上转动，在第一扭簧15和第二扭簧17的回复力作用下，球状圆弧刀片11将产生巨大的冲击力对果梗进行切割。

采摘时，伸缩电机2驱动负压吸管5向圆筒1内滑动，吸盘14伸出圆筒1外便于利用负压将树上的果实吸住，吸引到果实后，吸盘14上的压力传感器会使得伸缩电机2开始反向转动使得吸管5带着果沿着导轨7向回滑动。接着伺服电机3开始断电，电机轴可自由转动，球状圆弧刀片11便会在第一扭簧15、第二扭簧17的作用下迅速旋转到图3、4所示的极限位置，刀刃20也会迅速切断果实的果梗，第一挡块12、第三挡块19负责固定球状圆弧刀片11至最终的极限位置，这时之前被球状圆弧刀片11挡住的圆筒1前端下部开口就会露出来，负压电机暂停，吸气停止，果实就会从开口落入输送袋，输送袋上宽下窄，利于果实在输送袋中的缓冲减速，从而保证果实不易刮伤。随后伺服电机3又重新带电，通过第一皮带轮8使得球状圆弧刀片11回位，回到图1、2所示的初始位置。就这样负压与扭簧联合作用的果实采摘装置就实现了一个完整的采摘与回收果实的过程。

Claims (3)

1.一种负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，其特征在于，具体结构和连接方式为：该采摘装置圆筒前端下方有开口，底端开方孔并且设有固定导轨，导轨上有充当滑块的负压吸管，负压吸管的底端有用来连接软吸气管的螺纹接头，导轨上固定有伸缩电机通过与负压吸管上的齿条配合来带动吸管来回运动，吸管前端接有吸盘，圆筒前端联有可转动的球状圆弧刀片、刀刃，圆筒固定连接的第一轴外侧套有第一扭簧，第二轴外侧套有第二扭簧，第一扭簧一端用紧固螺母固定，另一端固接在球状圆弧刀片上，第二扭簧一端固接在外接皮带轮上，另一端固接在球状圆弧刀片上，皮带轮安装在第二轴上，圆筒底端固定的伺服电机带动皮带轮旋转并通过皮带带动皮带轮绕着第二轴旋转，所述圆筒内壁对称分布固定有第一挡块、第二挡块、第三挡块、第四挡块，通过第二挡块、第四挡块用来抵住球状圆弧刀片，伺服电机断电后，扭簧处于自然恢复状态且产生巨大冲击力切割果梗；第一挡块和第三挡块负责固定刀片的最终位置以保证圆筒下端开口露出，从而果实从开口落入输送袋。

2.根据权利要求1所述的负压与扭簧联合作用的果实采摘装置,其特征在于，所述球状圆弧刀片上设有刀刃。

3.根据权利要求1所述的负压与扭簧联合作用的果实采摘装置，其特征在于，所述圆筒前端下部有开口，开口处连接有上宽下窄的输送袋。