CN106973634A - 一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，包括手柄、支撑杆、弹簧、采摘器和收集袋，在手柄上固定安装弹簧、支撑杆和采摘器，支撑杆安装在手柄上，且与手柄铰接，采摘器由滚轮、伸缩杆、弹簧和剪切刀组成，弹簧为压簧，伸缩杆的一端与滚轮联接，另一端贯穿弹簧和手柄上设置的通孔并与手柄联接，连杆的一端通过螺栓固定在伸缩杆上，连杆的另一端贯穿剪切刀上设置的轴孔，剪切刀的刀刃呈锯齿状，在滚轮的外圆面上设有U形的凹槽，人工辅助手柄，打开电源开关，电磁推拉器带动剪切刀往复运动，滚轮在李子枝条上转动，切刀将李子的果柄切断，李子落入收集袋中。

Description

一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器

技术领域

本发明涉及一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，属于农业机械技术领域。

背景技术

李子是一种果肉多果实，外表皮碰伤和摔伤后表面氧化变黑，采摘时尽量避免损伤外表皮，国内外的李子采摘由多种方式，第一种方式是人工用手直接抓取李子，李子与果柄分离，采摘效率低，劳动强度大，第二方式是梳齿式，采摘时李子位于采摘梳的两梳齿之间，采摘梳的梳齿与李子表皮接触，梳齿与李子表面产生相互挤压力，梳齿转动过程中易损伤扎伤李子的表皮，损伤的李子表面氧化变黑，影响采摘质量和李子的商品品质，第三方式是摇震式，高强度气流作用于果树之上，气流使果树摇动，果实通过自身的重量以及空气的冲击下落，在下落过程中，产生加速度，落地时相互碰撞，损伤外表皮，通过偏心四杆机构的往复运动，强行使李子脱落，是一种破坏性的采摘，对李子树损伤严重，影响数木下一年的生长和产量。

发明内容

一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，适合于坚果和浆果采摘，包括手柄、支撑杆、弹簧、采摘器和收集袋，手柄上设有弹簧、支撑杆和采摘器，支撑杆与手柄铰接，切刀在动力的带动下往复运动，切刀在贴近李子枝条的外表面运动，切断李子的果柄，李子的枝条直径变化时，通过滚轮压缩弹簧，进而带动切刀沿李子枝条表面的直线平行方向运动，但切刀的切割角度不变，通过剪切刀的刀刃将李子的果柄切断，残留的果柄附着在李子果上，无养分流失，对李子果的表面无挤压作用力。

其技术方案为：一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，包括手柄、支撑杆、弹簧、采摘器和收集袋，在手柄上固定安装弹簧、支撑杆和采摘器，支撑杆安装在手柄上，且与手柄铰接，采摘器由滚轮、伸缩杆、弹簧和剪切刀和收集袋组成，弹簧为压簧，伸缩杆一端与滚轮联接，另一端贯穿弹簧和手柄上设置的通孔并与手柄联接，连杆一端通过螺栓固定在伸缩杆上，在伸缩杆上设有长槽孔，连杆的另一端贯穿剪切刀上设置的轴孔，剪切刀的刀刃呈锯齿状，松开螺栓调节连杆在伸缩杆上的位置，进而调节剪切刀与李子枝条的相对位置，是剪切刀的刀尖贴近李子枝条，在滚轮的外圆面上设有U形的凹槽，李子枝条的置于U形的凹槽中，田间作业时，一只手握住要采摘的李子枝条，另一只手对采摘器的手柄施加压力，手柄克服弹簧的压力绕支撑杆上的铰接点转动，带动滚轮和剪切刀张开，将滚轮置于李子的枝条上，李子枝条的嵌入滚轮的凹槽内，滚轮在李子枝条上滚动，当李子的枝条直径变化时，对滚轮施加作用力，滚轮具有浮动仿形功能，压缩伸缩杆上设置的弹簧，进而带动剪切刀运动，剪切刀始终贴近李子枝条的表面运动，与李子非接触，只与李子的果柄和李子枝条表面接触，解除对手柄的施加压力，弹簧的作用力将滚轮固定在李子枝条上，打开电源开关，电磁推拉器通电压缩弹簧吸合，断电弹簧伸张，进而带动剪切刀做闭合和张开往复运动，伸张频率通过时间继电器控制，人工辅助手柄，滚轮在李子枝条上转动，剪切刀将李子的果柄切断，李子落入收集袋中。

所述的一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，滚轮和剪切刀成对设置，滚轮可错位设置，不在同一条铅垂线上排列。

专利2013205015574、通过动静夹具实现夹持，采摘时李子位于采摘梳的两梳齿之间，采摘梳的梳齿与李子表皮接触，梳齿与李子表面产生相互挤压力，梳齿转动过程中易损伤扎伤李子的表皮，损伤的李子表面氧化变黑，影响采摘质量和李子的商品品质，其次，李子果柄粗，纤维多、韧性大，李子果柄从李子上脱落过程中，会对李子产生撕拉力，导致李子与李子果柄连接处的果肉脱落，李子果实中的养分流失，果肉收缩，失去光泽，重量减轻，最理想的采摘是果柄部分留在李子的果实上，而一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，能够实现变径采摘，切刀在李子枝条的外表面运动，切断李子的果柄，果柄绝大部分留在果实上，李子果实不与切刀接触，两者之间无相对运动，对李子表面无损伤，且果柄部分留在李子上，现有的采摘技术无法实现，李子的枝条直径变化时，通过滚轮压缩弹簧，进而带动切刀沿李子枝条表面的直线平行方向运动，但切刀的切割角度不变，只能通过切刀的尖端的刀刃将李子的果柄切断，对李子果的表面无挤压作用力，在李子枝条上的一种滚动非接触式采摘，结构不同，原理上不同，滚轮和切刀也可采用单个设置，也可以两个组合在一起使用，灵活方便，另外，机械采摘精确定位难度较大，人工采摘效率低，本申请采摘刀沿枝条表面平行运动，将果柄切断，滚轮在枝条上运动，实现变径采摘，其它形式的柔性采摘、夹持采摘，均对李子的表面施加挤压力，产生相对运动，只能在一个平面上采摘，夹持式采摘，用手高举采摘杆，杆的重心位于中上部，手长时间高举采摘杆产生抖动，视线出现偏差，定位不准确，采摘效率低，李子在枝条生长角度各不相同，通过旋转夹持，动态的旋转指去夹持静态且角度不同和不同形状的的李子，难以顺利夹持，手举式电动剪刀，使李子果柄位于两个剪刀之间，李子的果实丛生，每一个生长的角度不同，每次只能剪切一个，存在精准定位技术问题，劳动强度大，摇震式，通过偏心四杆机构的往复运动，强行使李子脱落，震动敲击式，是一种破坏性的采摘，对李子树损伤严重，影响数木下一年的生长和产量，偏心块摇震采摘，是震动敲击式的一种变形，而本申请在向前运动的同时，滚轮也同时能实现在枝条上旋转，所有的李子都生长在枝条上，不管是侧枝还是侧枝上的，由果柄与枝条联接，实现360度切刀的旋转采摘，由于李子在枝条的生长角度不一致，机器人的手指在采摘方面无论如何也代替不了人，机器人的手指是由金属材料制成的多关节机构，没有形象思维，只是执行机械动作，而果实的采摘没有规律的，不可能沿规定的程序执行，而人是有思维和感知的动物，李子的生长年限不同，其果柄的抗拉强度不相同，机器人采摘无法辨别李子树生长年龄，李子的生长位置，机器手与李子总会表面接触，产生夹持力，夹持部位不同，出现滑移，夹持不紧，这一点不容置疑，人工采摘可以用剪刀剪断李子的果柄，不直接与李子果实的表面接触，采摘效率低，单个采摘，李子在枝条上的生长没有规律可循，不可能生长同一个平面上，高低错落不一，李子在枝条上的生长位置不同，机械采摘只能沿同一个平面采摘，机器人目前做不到，而本申请恰恰利用这一点，通过滚轮在枝条滚动，直接剪断果柄，非接触机械手一次实现多个果穗的采摘，即两个以上的果穗采摘，对称的切刀，切刀与李子果实表面无接触，滚轮具有浮动仿形功能，变径采摘，克服了对李子的挤压现象，机器人目前做不到，现有的技术方案与本申请的技术方案原理上、结构上不同。

本发明具有以下优点。

1、体积小、重量轻，既适应于主干采摘，也适应于侧枝侧枝，操作方便。

2、采摘速度快，效率高，剪切刀沿李子枝条的表面运动，切断李子的果柄，滚轮具有浮动仿形功能，实现变径运动，剪切刀切断李子的果柄，对李子果不产生挤压作用。

附图说明

图1 是本发明实施例的电磁推拉工辅助非接触式机械手电动李子采摘器的结构示意图。

其中图中1、手柄 2、李子枝条 3、支撑杆 4、伸缩杆 5、弹簧 6、滚轮 7、剪切刀 8、连杆 9、电磁推拉器 。

具体实施方式

实施例。

一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，包括手柄1、支撑杆3、弹簧5、采摘器和收集袋，在手柄1上固定安装弹簧5、支撑杆3和采摘器，支撑杆3安装在手柄1上，且与手柄1铰接，采摘器由滚轮6、伸缩杆4、弹簧5和剪切刀7和收集袋组成，弹簧5为压簧，伸缩杆4一端与滚轮6联接，另一端贯穿弹簧5和手柄1上设置的通孔并与手柄1联接，连杆8一端通过螺栓固定在伸缩杆4上，连杆8的另一端贯穿剪切刀7上设置的轴孔，剪切刀7的刀刃呈锯齿状，松开螺栓调节连杆8在伸缩杆4上的位置，进而调节剪切刀7与李子枝条2的相对位置，在滚轮6的外圆面上设有U形的凹槽，李子枝条2的置于U形的凹槽中，田间作业时，一只手握住要采摘的李子枝条2，另一只手对采摘器的手柄1施加压力，手柄1克服弹簧5的压力绕支撑杆3上的铰接点转动，带动滚轮6和剪切刀7张开，将滚轮6置于李子的枝条上，李子枝条2的嵌入滚轮6的凹槽内，滚轮6在李子枝条2上滚动，当李子的枝条直径变化时，对滚轮6施加作用力，滚轮6具有浮动仿形功能，压缩伸缩杆4上设置的弹簧5，进而带动剪切刀7运动，剪切刀7的始终贴近李子枝条2的表面运动，解除对手柄1的施加压力，弹簧5的作用力将滚轮6固定在李子枝条2上，打开电源开关，电磁推拉器9带动剪切刀7往复运动，人工辅助手柄1，滚轮6在李子枝条2上转动，剪切刀7将李子的果柄切断，李子落入收集袋中，一个李子枝条2采摘完成后，对手柄1施加压力，手柄1克服弹簧5的压力绕支撑杆3上的铰接点转动，带动滚轮6和剪切刀7张开，将李子采摘器从采摘完成的枝条拿走，重复上述工作过程，依次对其它李子枝条2的采摘。

Claims (2)

1.一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，包括手柄（1）、支撑杆（3）、弹簧（5）、采摘器和收集袋，其特征在于：在手柄（1）上固定安装弹簧（5）、支撑杆（3）和采摘器，支撑杆（3）安装在手柄（1）上，且与手柄（1）铰接，采摘器由滚轮（6）、伸缩杆（4）、弹簧（5）和剪切刀（7）和收集袋组成，弹簧（5）为压簧，伸缩杆（4）的一端与滚轮（6）联接，另一端贯穿弹簧（5）和手柄（1）上设置的通孔并与手柄（1）联接，连杆（8）的一端通过螺栓固定在伸缩杆（4）上，连杆（8）的另一端贯穿剪切刀（7）上设置的轴孔，剪切刀（7）的刀刃呈锯齿状，松开螺栓调节连杆（8）在伸缩杆（4）上的位置，进而调节剪切刀（7）与李子枝条（2）的相对位置，在滚轮（6）的外圆面上设有U形的凹槽，李子枝条（2）的置于U形的凹槽中，田间作业时，一只手握住要采摘的李子枝条（2），另一只手对采摘器的手柄（1）施加压力，手柄（1）克服弹簧（5）的压力绕支撑杆（3）上的铰接点转动，带动滚轮（6）和剪切刀（7）张开，将滚轮（6）置于李子的枝条上，李子枝条（2）的嵌入滚轮（6）的凹槽内，滚轮（6）在李子枝条（2）上滚动，当李子的枝条直径变化时，对滚轮（6）施加作用力，滚轮（6）具有浮动仿形功能，压缩伸缩杆（4）上设置的弹簧（5），进而带动剪切刀（7）运动，剪切刀（7）始终贴近李子枝条（2）的表面运动，解除对手柄（1）的施加压力，弹簧（5）的作用力将滚轮（6）固定在李子枝条（2）上，打开电源开关，电磁推拉器（9）带动剪切刀（7）往复运动，人工辅助手柄（1），滚轮（6）在李子枝条（2）上转动，剪切刀（7）将李子的果柄切断，李子落入收集袋中。

2.如权利要求1 所述的一种电磁推拉人工辅助非接触式机械手电动李子采摘器，其特征在于：滚轮（6）和剪切刀（7）成对设置。