CN107371612A - 一种草莓采摘电动工具 - Google Patents

Abstract

一种草莓采摘电动工具，由上机架、下机架、双面同步带、导向带轮、传动带轮、减速电机、电池、控制电路板、落果刀片、反射式光电传感器、落盒刀片、落盒刀片扭簧、落盒刀片转轴、带轮轴、控制按钮、落盒按钮和螺钉组成；下机架前端设有能让草莓果柄进入的进果开口，沿下机架长度方向设有与进果开口连通的纳果窄缝；减速电机带动2根双面同步带啮合运动，草莓果柄可被位于下机架前端的双面同步带外侧带齿纳入并被落果刀片切断，残余草莓果柄及与之相连的果体被夹持在双面同步带啮合部分中，沿纳果窄缝向后运动；采摘人员1次伸手可采摘多个草莓后再缩回手进行装盒，从而显著减少手工采摘草莓的动作数量，有效降低劳动强度并提高日产出量。

Description

一种草莓采摘电动工具

技术领域

本发明涉及一种草莓采摘电动工具，尤其是用于人工采摘草莓的辅助工具，属于农业机械领域。

技术背景

随着人们对草莓需求的提高，草莓的规模化种植在全国各地方兴未艾。草莓成熟后的收获成本占据草莓销售成本的比重越来越高。究其原因，目前草莓的机器人采摘还多停留在实验室阶段，少数国外机型可以顺利实施对分散挂果草莓的自动化采摘，但需要草莓种植设施按照规定尺寸建造，对于已经建立起来的绝大多数草莓种植基地均不适用；此外，由于不少草莓存在族状挂果的现象，目前尚未见到能够成功对这种草莓进行采摘的机器人或其它全自动化的采摘装备。因此，在目前的农业生产实践中，草莓仍然普遍采用人工手摘的方式进行收获。在草莓成熟季节，需要投入大量人力资源进行采摘工作，工人劳动强度很大。以盒装草莓的收获为例，采摘工人必须长时间蹲地作业，为了减少草莓采摘过程中因碰撞伤果，工人还必须在每次摘果的过程中先后完成：“伸手至目标果体——用指甲或小工具剪断果茎，落果至手心——手缩回并将手中草莓按顺序放入草莓盒中”总共3个动作；且每次伸手只能采摘1个草莓，因为如果每次伸手采摘的草莓数量过多，则停留在手心中的多个草莓将会相互碰撞或揉搓，从而损坏果体。由此看来，一种能够显著减少工人摘果过程动作数量的辅助工具，是可以有效降低人工采摘草莓劳动强度并提高日产出量的。

发明内容

为了克服现有人工摘果过程中，单次只能完成1个草莓的采摘，且每次操作需要3个分解动作，从而导致劳动强度大、效率低下的缺陷，本发明提供一种草莓采摘电动工具，该工具能够在单次摘果过程中完成多个草莓的采摘和装盒，且大大减少每次操作所需的分解动作数量，从而达到降低劳动强度和提高作业效率的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种草莓采摘电动工具，由上机架、下机架、双面同步带、导向带轮、传动带轮、减速电机、电池、控制电路板、落果刀片、反射式光电传感器、落盒刀片、落盒刀片扭簧、落盒刀片转轴、带轮轴、控制按钮、落盒按钮和螺钉组成，其特征在于：上机架与下机架由螺钉固定连接，下机架前端设有能让草莓果柄进入的进果开口，沿下机架长度方向还设有与进果开口连通的纳果窄缝，3个导向带轮与1个传动带轮分别通过1个带轮轴安装在上机架和下机架之间，并且均可绕各自带轮轴转动，所述的传动带轮由其上部的传动齿轮和其下部的主动带轮固连组成；其中2个导向带轮分别位于纳果窄缝一侧的前后两端，1根双面同步带安装在这2个带轮上从而构成1条完整的带传动链；另1个导向带轮与传动带轮下部的主动带轮分别位于纳果窄缝另一侧的前后两端，另1根双面同步带安装在这2个带轮上从而构成另1条完整的带传动链；所述的2根双面同步带在上机架和下机架之间、纳果窄缝的正上方相互啮合并存在预压缩；减速电机的输出齿轮与传动带轮上部的传动齿轮啮合，减速电机由安装在上机架和下机架之间、位于下机架后端的电池和控制电路板供电和驱动，并由安装在上机架上且与控制电路板通过导线连接的控制按钮控制；1片落果刀片安装在上机架前端，位于下机架的进果开口正上方且紧邻所述的2根啮合的双面同步带；下机架下部设有反射式光电传感器，位于纳果窄缝的一侧；下机架下部、纳果窄缝的另一侧还设有落盒刀片，在初始状态下，落盒刀片的刀刃位于纳果窄缝范围外、紧邻且平行于纳果窄缝，落盒刀片的一端与下机架通过落盒刀片转轴连接，落盒刀片能够绕落盒刀片转轴旋转，落盒刀片转轴安装在下机架前端的进果开口旁，落盒刀片的另一端与安装在下机架上且可沿自身轴线作直线运动的落盒按钮的端部接触，落盒刀片与下机架之间还安装有与落盒刀片转轴同轴的落盒刀片扭簧，手指按压落盒按钮可使得落盒刀片偏转角度，放开手指后，所述的落盒刀片扭簧将落盒刀片复位到初始状态。

上述方案的工作原理是：手指按动控制按钮后，减速电机转动带动其输出齿轮转动，输出齿轮与传动带轮上部的传动齿轮啮合，则传动带轮转动，传动带轮下部的主动带轮带动与之啮合的1根双面同步带运动，则与这根双面同步带啮合的另1根双面同步带随之运动，这2根双面同步带的运动将传导至位于纳果窄缝前端的进果开口两旁的2个导向带轮上，导致这2个导向带轮同时相向转动，于是与这2个导向带轮啮合的2根双面同步带的外侧部分带齿同时相向转动，从而形成对进入进果开口的草莓果柄的纳入动作，草莓果柄一旦接触这些带齿，将被卷入2根双面同步带的啮合部分中；进入2根双面同步带啮合部分之后，草莓果柄先被安装在上机架前端的落果刀片切断，完成落果；由于2根双面同步带啮合部分存在预压缩，在摩擦力的作用下，残余的草莓果柄携带果体继续被夹持在双面同步带啮合部分中向前运动并进入纳果窄缝而不会因重力而掉下；随着草莓向纳果窄缝后端运动，安装在下机架下部的反射式光电传感器将探测到草莓果体并反馈信号给控制电路板，控制减速电机停止转动，至此1次落果纳果操作过程完成；落果纳果的操作过程在采摘人员1次伸手的过程中可以被多次完成而无需缩回手进行草莓落盒操作，当落果纳果数量达到所需数量后，缩回手并将草莓采摘电动工具整体置于草莓盒上方，用手指按下落盒按钮，落盒按钮带动落盒刀片绕落盒刀片转轴转动，落盒刀片的刀刃将所有进入纳果窄缝的草莓果柄切断，所有草莓掉入下方的草莓盒内，从而完成1次完整的采摘过程。

本发明的有益效果是：手持使用本发明进行草莓采摘时，在1次伸手动作后，可以接连完成盒装草莓中的1排草莓的落果采摘，假定某型号草莓盒1排可放置的草莓个数为n，则使用本发明采摘n个草莓需要完成1次伸手、n次落果纳果和1次缩回落盒动作，合计n+2个分解动作，且每次落果纳果动作只需要寻找到邻近草莓果体后让该草莓的果柄进入进果开口并按动控制按扭，简单省力；与此相比，人手工采摘草莓时，完成1个草莓采摘需要伸手、落果和缩回放置3个动作，则完成n个草莓采摘需要3*n个分解动作，分别是伸手n次、落果n次、缩回放置n次；这样，同样采摘n个草莓，使用本发明可以比手工采摘节省2*(n-1)个分解动作，节省的所有动作均为伸手或缩回放置动作，而这恰好是手工采摘草莓最浪费体力和时间的动作；因此较之人手工采摘草莓，使用本发明采摘草莓可以大大降低劳动强度和提高采摘作业效率。另外，本发明的机体长度根据草莓盒的型号设定，草莓盒1排可以容纳的草莓数量n的取值一般为4、5、6、7或8，单排容量小于4或大于8的盒装草莓在市场上很少见，因此本发明的机体长度至少需要满足纳果窄缝长度大于4个草莓的直径之和，加上机体后端的手持部分，总长度一般在200mm以上，相当于延长了人手长度，使得利用本发明采摘草莓可以减少甚至避免弯腰和蹲地作业，从而进一步降低劳动强度。

附图说明

图1是本发明的分解立体图，图2是传动系统图，图3是采摘操作过程的示意图。

图中标记为：1-上机架、2-下机架、201-进果开口、202-纳果窄缝、3-双面同步带、301-左双面同步带、302-右双面同步带、4-导向带轮、5-传动带轮、501-主动带轮、502-传动齿轮、6-减速电机、601-输出齿轮、7-电池、8-控制电路板、9-落果刀片、10-反射式光电传感器、11-落盒刀片、12-落盒刀片扭簧、13-落盒刀片转轴、14-带轮轴、15-控制按钮、16-落盒按钮、17-螺钉、00-草莓、01-草莓盒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2、3所示，本实施例由上机架1、下机架2、双面同步带3、导向带轮4、传动带轮5、减速电机6、电池7、控制电路板8、落果刀片9、反射式光电传感器10、落盒刀片11、落盒刀片扭簧12、落盒刀片转轴13、带轮轴14、控制按钮15、落盒按钮16和螺钉17组成，其特征在于：上机架1与下机架2由螺钉17固定连接，下机架2前端设有能让草莓果柄进入的进果开口201，沿下机架长度方向设有与进果开口连通的纳果窄缝202，3个导向带轮4与1个传动带轮5分别通过1个带轮轴14安装在上机架和下机架之间，并且均可绕各自带轮轴转动，所述的传动带轮5由上部的传动齿轮502和下部的主动带轮501固连组成；其中2个导向带轮4分别位于纳果窄缝202右侧的前后两端，1根右双面同步带302安装在这2个带轮上从而构成1条完整的带传动链；另1个导向带轮4与传动带轮5下部的主动带轮501分别位于纳果窄缝202左侧的前后两端，另1根左双面同步带301安装在这2个带轮上从而构成另1条完整的带传动链；所述的左双面同步带301与右双面同步带302在上机架1和下机架2之间、纳果窄缝202的正上方相互啮合并存在预压缩；减速电机6的输出齿轮601与传动带轮5上部的传动齿轮502啮合，减速电机6由安装在上机架1和下机架2之间、位于下机架2后端的电池7和控制电路板8供电和驱动，并由安装在上机架1上且与控制电路板8通过导线连接的控制按钮15控制；1片落果刀片9安装在上机架1前端，位于下机架2的进果开口201正上方且紧邻所述的2条啮合的左双面同步带301与右双面同步带302；下机架2下部设有反射式光电传感器10，位于纳果窄缝202的一侧；下机架2下部、纳果窄缝202的另一侧还设有落盒刀片11，在初始状态下，落盒刀片11的刀刃位于纳果窄缝202范围外、紧邻且平行于纳果窄缝202，落盒刀片11的一端与下机架2通过落盒刀片转轴13连接，落盒刀片11能够绕落盒刀片转轴13旋转，落盒刀片转轴13安装在下机架2前端的进果开口201旁边，落盒刀片11的另一端与安装在下机架2上且可沿自身轴线作直线运动的落盒按钮16的端部接触，落盒刀片11与下机架2之间还安装有与落盒刀片转轴13同轴的落盒刀片扭簧12，手指按压落盒按钮16使得落盒刀片11偏转角度后，如果放开手指，则落盒刀片扭簧12将落盒刀片11复位到初始状态。

如图2所示，手指按动控制按钮15后，减速电机6转动带动其输出齿轮601沿图中箭头方向转动，输出齿轮601与传动带轮5上部的传动齿轮502啮合，则传动带轮5沿图中箭头所示方向转动，传动带轮5下部的主动带轮501带动与之啮合的左双面同步带301沿图中箭头方向运动，则与左双面同步带301啮合的右双面同步带302随之沿着图示箭头方向运动，这2根双面同步带的运动将传导至位于纳果窄缝202前端的进果开口201两旁的2个导向带轮4上，导致这2个导向带轮4同时相向转动，于是与这2个导向带轮4啮合的2根双面同步带的外侧部分带齿同时沿图示箭头方向相向转动，从而形成对进入进果开口201的草莓果柄的纳入动作，草莓果柄一旦接触这些带齿，将被卷入2根双面同步带的啮合部分中；进入之后，草莓果柄先被安装在上机架1前端的落果刀片9切断，完成落果；由于2根双面同步带啮合部分存在预压缩，在摩擦力的作用下，残余的草莓果柄携带果体不会因重力而掉下，而是将继续被夹持在双面同步带啮合部分中向前运动并进入纳果窄缝202；随着草莓果体向纳果窄缝202后端运动，安装在下机架2下部的反射式光电传感器10将探测到草莓果体并反馈信号给控制电路板8，从而控制减速电机6停止转动，至此完成1次落果纳果操作过程。

如图3所示，在本实施例中，纳果窄缝202的长度适应一排能够容纳5个草莓果体00的草莓盒01，因此完成草莓盒01中的1排草莓采摘的操作过程可以分解为如下动作：伸手——将第1个目标草莓的果柄纳入进果开口201后按一次控制按钮15完成第1次落果纳果——将第2个目标草莓的果柄纳入进果开口201后按一次控制按钮15完成第2次落果纳果——将第3个目标草莓的果柄纳入进果开口201后按一次控制按钮15完成第3次落果纳果——将第4个目标草莓的果柄纳入进果开口201后按一次控制按钮15完成第4次落果纳果——将第5个目标草莓的果柄纳入进果开口201后按一次控制按钮15完成第5次落果纳果——手缩回后将5个采摘的草莓置于草莓盒01上方，然后按下落盒按钮16，落盒按钮16沿图示箭头方向运动并带动落盒刀片11沿图示箭头方向绕落盒刀片转轴13转动，落盒刀片11的刀刃将所有进入纳果窄缝202的草莓果柄切断，所有草莓掉入下方的草莓盒01内。

Claims (1)

1.一种草莓采摘电动工具，由上机架、下机架、双面同步带、导向带轮、传动带轮、减速电机、电池、控制电路板、落果刀片、反射式光电传感器、落盒刀片、落盒刀片扭簧、落盒刀片转轴、带轮轴、控制按钮、落盒按钮和螺钉组成，其特征在于：上机架与下机架由螺钉固定连接，下机架前端设有能让草莓果柄进入的进果开口，沿下机架长度方向还设有与进果开口连通的纳果窄缝，3个导向带轮与1个传动带轮分别通过1个带轮轴安装在上机架和下机架之间，并且均可绕各自带轮轴转动，所述的传动带轮由其上部的传动齿轮和其下部的主动带轮固连组成；其中2个导向带轮分别位于纳果窄缝一侧的前后两端，1根双面同步带安装在这2个带轮上从而构成1条完整的带传动链；另1个导向带轮与传动带轮下部的主动带轮分别位于纳果窄缝另一侧的前后两端，另1根双面同步带安装在这2个带轮上从而构成另1条完整的带传动链；所述的2根双面同步带在上机架和下机架之间、纳果窄缝的正上方相互啮合并存在预压缩；减速电机的输出齿轮与传动带轮上部的传动齿轮啮合，减速电机由安装在上机架和下机架之间、位于下机架后端的电池和控制电路板供电和驱动，并由安装在上机架上且与控制电路板通过导线连接的控制按钮控制；1片落果刀片安装在上机架前端，位于下机架的进果开口正上方且紧邻所述的2根啮合的双面同步带；下机架下部设有反射式光电传感器，位于纳果窄缝的一侧；下机架下部、纳果窄缝的另一侧还设有落盒刀片，在初始状态下，落盒刀片的刀刃位于纳果窄缝范围外、紧邻且平行于纳果窄缝，落盒刀片的一端与下机架通过落盒刀片转轴连接，落盒刀片能够绕落盒刀片转轴旋转，落盒刀片转轴安装在下机架前端的进果开口旁，落盒刀片的另一端与安装在下机架上且可沿自身轴线作直线运动的落盒按钮的端部接触，落盒刀片与下机架之间还安装有与落盒刀片转轴同轴的落盒刀片扭簧，手指按压落盒按钮可使得落盒刀片偏转角度，放开手指后，落盒刀片扭簧将落盒刀片复位到初始状态。