CN107969219A - 一种草莓自动采收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种草莓自动采收装置，包括车架体、剪切分离机构、垄距调节机构及传送收集机构，所述剪切分离机构、垄距调节机构及传送收集机构均安装在车架体上，所述车架体包括底板及通过合页设置在底板左右两侧的侧板，所述剪切分离机构安装在侧板的顶端，所述垄距调节机构安装在车架体的中部，垄距调节机构通过两个滑动板分别与车架体的两个侧板连接，所述传送收集机构设置在垄距调节机构的上方。本发明可以高效解决草莓生长旺季时的草莓采摘劳动强度大，采摘速度慢等问题，具有高效，经济的特点，满足市场的经济性要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业采收机械，尤其涉及草莓自动采收装置。
背景技术
在我国南方，草莓一般为垄作物，其种植方式基本为，一垄，一沟。并且草莓在每垄上以一垄一列的方式均匀分布，由于南方地形多为丘陵，无大平原，因而草莓田面积较小，不适合用大型采摘机械进行采摘，因此，目前国内草莓的采摘收获方式大多任然是依靠人工采摘(含使用简单采摘工具)，这所面临的问题比较多，如采摘效率低，采摘劳动强度大等，这些问题最终会导致采摘成本增大，果实质量下降等问题，大大降低了市场竞争力。
目前我国也正在进行草莓辅助采摘的相关研究。但研究方向主要是基于图像识别的自动化采收技术和装备研究，而且也是处于刚刚起步阶段，例如中国农业大学研究的一种基于图像识别的草莓采摘机器人，其工作方式可分为三个过程，①利用摄像头对草莓进行图像识别；②草莓空间位置的定位；③利用机械手对草莓进行采摘，但是这类采摘装置存在一些问题，例如，①造价和维护成本十分高；②效率低，研究这个装置的团队曾经做过一个实验，采摘装置和人的采摘速度的比较测试，结果当人摘完所有草莓的时候，该装置还摘不到一半的草莓；③出现机械手损坏果实的情况较多。可见，我国对于草莓采摘装置的研究仍然处于落后的阶段。
所以设计制造一款操作简单，效率高，成本低的人工辅助采摘草莓设备具有非常重要的意义。
发明内容
鉴于以上所述，有必要提供一种草莓自动采收装置，该设备基于草莓的生长规律和分布规律，依靠纯机械的方式对草莓进行机械化自动采摘，三个主要功能为：草莓与茎叶的分离，草莓的输送，草莓的收集，可以高效解决草莓生长旺季时的草莓采摘劳动强度大，采摘速度慢等问题，具有高效，经济的特点，满足市场的经济性要求。
本发明采用的技术方案如下：一种草莓自动采收装置，包括车架体、剪切分离机构、垄距调节机构及传送收集机构，所述剪切分离机构、垄距调节机构及传送收集机构均安装在车架体上，所述车架体包括底板及通过合页设置在底板左右两侧的侧板，所述剪切分离机构安装在侧板的顶端，所述垄距调节机构安装在车架体的中部，垄距调节机构通过两个滑动板分别与车架体的两个侧板连接，所述传送收集机构设置在垄距调节机构的上方。
进一步的，所述侧板通过合页连接在底板上，所述侧板上安装侧轮。
进一步的，所述底板的底端设置有滑轮，底板的后端设置有一扶手。
进一步的，所述剪切分离机构包括上刀盘、剪切电机、锯片及下刀盘，所述上刀盘的前端向前延具有梳状齿，所述下刀盘安装在侧板的顶端，下刀盘前端具有一矩形的缺口，所述锯片设置在上刀盘与下刀盘之间，锯片为圆形，锯片的前端位于下刀盘前端的缺口处，所述剪切电机通过一电机架安装在上刀盘的顶端，并且其剪切电机的旋转轴穿过上刀盘与锯片连接。
进一步的，所述垄距调节机构包括调节电机、滑座、滑动板、滚珠滑台及滑轨，所述滑座安装在车架体的底板中部，调节电机安装在滑座的前端，所述滑座的内部设置有一丝杆，丝杆与调节电机的旋转轴连接，所述滚珠滑台可滑动的设置在滑座上方并且其下端与丝杆连接，调节电机可以驱动丝杆带动滚珠滑台沿滑座移动，所述滚珠滑台上通过旋转轴安装有连杆，连杆有四个，连杆的另一端连接有一连接块，连接块的下端固定在滑动板的中上部，使得滚珠滑台、滑动板、连接块与连杆构成一曲轴结构，所述滑轨设置在滑座的左右两端，滑动板的下端通过一滑块安装在滑轨上，滑动板的通过合页与侧板连接。
进一步的，所述传送收集机构包括输送电机、果实收纳盒、从动滚筒、挡板输送带、中间板及主动滚筒，所述输送电机安装在底板的最前端的中部，输送电机的前端连接有两个齿轮组，所述中间板有两块，两块中间板呈拱门状平行设置在底板的中部，中间板的前端及后端均开设有多个通孔，所述主动滚筒有两个，两个主动滚筒的外侧各设置有一低轴承架，主动滚筒的一端固定在低轴承架上，另一端穿过中间板的前端的通孔与齿轮组的从动齿轮连接，所述从动滚筒设置在底板的后端，从动滚筒也有两个，两个从动滚筒的外侧各设置有一高轴承架，从动滚筒的一端固定在中间板的后端通孔上，另一端固定在一高轴承架上，使得从动滚筒的高度大于主动滚筒的高度，所述挡板输送带套设在从动滚筒与高轴承架之间，挡板输送带的内侧靠紧中间板，所述果实收纳盒设置在从动滚筒的后端，并位于挡板输送带的下方。
进一步的，所述中间板大致呈L型结构，其前端向下弧形弯曲，中间板的后端高于前端。
进一步的，该草莓自动采收装置还包括一缓冲过渡机构，所述缓冲过渡机构安装在侧板上，并且位于剪切分离机构的下方。
进一步的，所述缓冲过渡机构包括滑槽及距离补偿机构，距离补偿机构包括过渡板、调节杆及支撑板，所述支撑板安装在侧板上，支撑架位置与剪切分离机构位置对应，所述滑槽的上端固定在支撑架上，过渡板可滑动的设置在支撑架上并且位于滑槽的下方，过渡板通过调节杆与中间板连接。
相较现有技术，本发明的采摘方式为纯机械采摘，机构简单，通过两条较短的传动链实现草莓的运输和垄距的调节功能，其余功能可直接将动力输送到执行机构，因而整体的传动结构紧凑，实现草莓的自动采摘、收集，以及草莓和茎叶的分离。同时具备有两种辅助位置调整功能。
附图说明
图1是本发明所述草莓自动采收装置的结构示意图；
图2是附图1所示剪切分离机的仰视图；
图3是附图1所示剪切分离机的主视图；
图4是附图1所示垄距调节机构的结构示意图；
图5是附图1所示传送收集机构的结构示意图；
图6是本发明所述缓冲过渡机构的连接示意图；
图7是附图6所示缓冲过渡机构的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1所示，一种草莓自动采收装置，包括车架体1、剪切分离机构2、垄距调节机构3及传送收集机构4，所述剪切分离机构2、垄距调节机构3 及传送收集机构4均安装在车架体1上，所述车架体1的左右两侧均通过合页连接有可调斜度的侧板11，所述剪切分离机构2安装在侧板11的顶端，所述垄距调节机构3安装在车架体1的中部，垄距调节机构3通过两个滑动板31分别与车架体1的两个侧板11连接，所述传送收集机构4设置在垄距调节机构3的上方。
所述车架体1包括一底板12及通过合页设置在底板12左右两侧的两侧板11，所述侧板11上安装侧轮111，底板12的底端设置有滑轮13，用于车架体1的行进，底板12的后端设置有一扶手14，用于推动车架体1行走。
所述剪切分离机构2用于采摘草莓，如图2、图3所示，剪切分离机构2 包括上刀盘21、剪切电机22、锯片23及下刀盘24，所述上刀盘21的前端向前延具有梳状齿，梳状齿用于分离果实，所述下刀盘24安装在侧板11的顶端，下刀盘24前端具有一矩形的缺口，所述锯片23设置在上刀盘21与下刀盘24之间，锯片23为圆形，锯片23的前端位于下刀盘24前端的缺口处，所述剪切电机22通过一电机架25安装在上刀盘21的顶端，并且其剪切电机22的旋转轴穿过上刀盘21与锯片23连接，由剪切电机22驱动锯片旋转以切断草莓与茎的连接，草莓由于果实本身下垂，当采摘装置往前推的同时，草莓进入侧板11里侧，随即茎通过上刀盘21的梳状齿的引导，被锯片23切断，实现了草莓与茎的分离，由于叶子本身形状较草莓特殊，为片状轻盈物体，因此无法通过上刀盘21被锯片23切到，从而实现了草莓与叶子的筛选。
所述垄距调节机构3用于调节侧板11的角度，以适应不同高度果实的采摘，如图4所示，所述垄距调节机构3包括调节电机31、滑座32、滑动板 33、滚珠滑台34及滑轨35，所述滑座32安装在车架体1的底板12中部，调节电机31安装在滑座32的前端，所述滑座32的内部设置有一丝杆36，丝杆36与调节电机31的旋转轴连接，所述滚珠滑台34可滑动的设置在滑座32上方并且其下端与丝杆36连接，调节电机31可以驱动丝杆36带动滚珠滑台34沿滑座32移动，所述滚珠滑台34上通过旋转轴安装有连杆341，连杆341有四个，连杆341的另一端连接有一连接块37，连接块37的下端固定在滑动板33的中上部，使得滚珠滑台34、滑动板33、连接块37与连杆341构成一曲轴结构，所述滑轨35设置在滑座32的左右两端，滑动板 33的下端通过一滑块安装在滑轨35上，滑动板33的通过合页与侧板11连接，当调节电机31的正反转时，带动丝杠36的正反转，从而带动滑台34 向前向后移动，进而调节滑动板33的位置，而侧板11通过合页与滑动板33连接，给侧板11提供一个旋转轴，保证了在调节垄距的同时，侧板11 始终保持与草莓垄的表面的贴合状态，进而确保收集草莓的准确性，将侧板 11与垄面的滑动摩擦改为滚动摩擦，保证了采摘装置的推进和操作的流畅性。
所述传送收集机构4用于收集采摘的果实，如图5所示，所述传送收集机构4包括输送电机41、果实收纳盒42、从动滚筒43、挡板输送带44、中间板45及主动滚筒46，所述输送电机41安装在底板12的最前端的中部，输送电机41的前端连接有两个齿轮组411，所述中间板45大致呈L型结构，其前端向下弧形弯曲，中间板45的后端高于前端，并且中间板45的前端及后端均开设有多个通孔，所述中间板45有两块，两块中间板45呈拱门状平行设置在底板12的中部，所述主动滚筒46有两个，两个主动滚筒46的外侧各设置有一低轴承架461，主动滚筒46的一端固定在低轴承架461上，另一端穿过中间板45的前端的通孔与齿轮组411的从动齿轮连接，所述从动滚筒43设置在底板12的后端，从动滚筒43也有两个，两个从动滚筒43的外侧各设置有一高轴承架431，从动滚筒43的一端固定在中间板45的后端通孔上，另一端固定在一高轴承架431上，使得从动滚筒43的高度大于主动滚筒46的高度，所述挡板输送带44套设在从动滚筒43与高轴承架431 之间，挡板输送带44的内侧靠紧中间板45，以防止果实掉落，所述果实收纳盒42设置在从动滚筒43的后端，并位于挡板输送带44的下方，用于收集挡板输送带44传送的果实，输送电机41通过齿轮机构带动主动滚筒46 旋转，从而带动挡板输送带44工作，当草莓从剪切分离机构2剪下时，挡板输送带44便将草莓送至后方的果实收纳盒42，输送电机41的速度可调，可根据果实的收获数量具体调节直流电动机的转速，从而适应不同的工作环境。
该草莓自动采收装置还包括一缓冲过渡机构5，如图6、图7所示，所述缓冲过渡机构5能够随动地控制侧板11与挡板输送带44之间的间隙的大小不变，保证草莓准确落到挡板输送带44上，所述缓冲过渡机构5安装在侧板11上，并且位于剪切分离机构2的下方，缓冲过渡机构5包括滑槽51及距离补偿机构52，距离补偿机构52包括过渡板521、调节杆522及支撑板 523，所述支撑板523安装在侧板11上，支撑架523位置与剪切分离机构2 位置对应，所述滑槽51的上端固定在支撑架523上，过渡板521可滑动的设置在支撑架523上并且位于滑槽51的下方，过渡板521通过调节杆522 与中间板45连接，当草莓与茎分离时，随着滑槽51滑落，若此时刚好滑动板33在移动，改变了侧板11与挡板输送带44的距离，由于过渡板521一端固定在中间板45上，一端可滑动地固定在支撑架523上，由于与中间板 45的位置不变，其位置不变，只是相对支撑架523上有滑动，草莓便会落到过渡板521上，再滑落至挡板输送带44上，而不是掉到间隙里，从而实现了草莓过渡输送的功能。
使用时，将该采摘装置放置在草莓垄上，利用滑动板3调节垄距，使得侧板始终保持与草莓垄的表面的贴合状态，利用侧轮将侧板与垄面的滑动摩擦改为滚动摩擦，保证了采摘装置的推进和操作的流畅性，当采摘装置往前推的同时，草莓进入侧板里侧，随即茎通过上刀盘的梳状齿的引导，被锯片切断，实现了草莓与茎的分离，叶子通过上刀盘被筛选出来，果实通过滑槽进入到挡板输送带，再由挡板输送带输送到果实收纳盒。
该采摘装置是基于草莓的生长规律，种植规律和分布状态而设计的，能够利用草莓自身自重，通过梳状的分离机构和锯片高速旋转的方式剪切，将悬靠在垄两侧的草莓与植株进行分离，从而达到采摘的目的。本草莓采摘装置的采摘方式为纯机械采摘，机构简单，通过两条较短的传动链实现草莓的运输和垄距的调节功能，其余功能可直接将动力输送到执行机构，因而整体的传动结构紧凑，实现草莓的自动采摘、收集，以及草莓和茎叶的分离。同时具备有两种辅助位置调整功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种草莓自动采收装置，包括车架体(1)、剪切分离机构(2)、垄距调节机构(3)及传送收集机构(4)，所述剪切分离机构(2)、垄距调节机构(3)及传送收集机构(4)均安装在车架体(1)上，其特征在于：所述车架体(1)包括底板(12)及通过合页设置在底板(12)左右两侧的侧板(11)，所述剪切分离机构(2)安装在侧板(11)的顶端，所述垄距调节机构(3)安装在车架体(1)的中部，垄距调节机构(3)通过两个滑动板(31)分别与车架体(1)的两个侧板(11)连接，所述传送收集机构(4)设置在垄距调节机构(3)的上方。
2.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述侧板(11)通过合页连接在底板(12)上，所述侧板(11)上安装侧轮(111)。
3.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述底板(12)的底端设置有滑轮(13)，底板(12)的后端设置有一扶手(14)。
4.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述剪切分离机构(2)包括上刀盘(21)、剪切电机(22)、锯片(23)及下刀盘(24)，所述上刀盘(21)的前端向前延具有梳状齿，所述下刀盘(24)安装在侧板(11)的顶端，下刀盘(24)前端具有一矩形的缺口，所述锯片(23)设置在上刀盘(21)与下刀盘(24)之间，锯片(23)为圆形，锯片(23)的前端位于下刀盘(24)前端的缺口处，所述剪切电机(22)通过一电机架(25)安装在上刀盘(21)的顶端，并且其剪切电机(22)的旋转轴穿过上刀盘(21)与锯片(23)连接。
5.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述垄距调节机构(3)包括调节电机(31)、滑座(32)、滑动板(33)、滚珠滑台(34)及滑轨(35)，所述滑座(32)安装在车架体(1)的底板(12)中部，调节电机(31)安装在滑座(32)的前端，所述滑座(32)的内部设置有一丝杆(36)，丝杆(36)与调节电机(31)的旋转轴连接，所述滚珠滑台(34)可滑动的设置在滑座(32)上方并且其下端与丝杆(36)连接，调节电机(31)可以驱动丝杆(36)带动滚珠滑台(34)沿滑座(32)移动，所述滚珠滑台(34)上通过旋转轴安装有连杆(341)，连杆(341)有四个，连杆(341)的另一端连接有一连接块(37)，连接块(37)的下端固定在滑动板(33)的中上部，使得滚珠滑台(34)、滑动板(33)、连接块(37)与连杆(341)构成一曲轴结构，所述滑轨(35)设置在滑座(32)的左右两端，滑动板(33)的下端通过一滑块安装在滑轨(35)上，滑动板(33)的通过合页与侧板(11)连接。
6.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述传送收集机构(4)包括输送电机(41)、果实收纳盒(42)、从动滚筒(43)、挡板输送带(44)、中间板(45)及主动滚筒(46)，所述输送电机(41)安装在底板(12)的最前端的中部，输送电机(41)的前端连接有两个齿轮组(411)，所述中间板(45)有两块，两块中间板(45)呈拱门状平行设置在底板(12)的中部，中间板(45)的前端及后端均开设有多个通孔，所述主动滚筒(46)有两个，两个主动滚筒(46)的外侧各设置有一低轴承架(461)，主动滚筒(46)的一端固定在低轴承架(461)上，另一端穿过中间板(45)的前端的通孔与齿轮组(411)的从动齿轮连接，所述从动滚筒(43)设置在底板(12)的后端，从动滚筒(43)也有两个，两个从动滚筒(43)的外侧各设置有一高轴承架(431)，从动滚筒(43)的一端固定在中间板(45)的后端通孔上，另一端固定在一高轴承架(431)上，使得从动滚筒(43)的高度大于主动滚筒(46)的高度，所述挡板输送带(44)套设在从动滚筒(43)与高轴承架(431)之间，挡板输送带(44)的内侧靠紧中间板(45)，所述果实收纳盒(42)设置在从动滚筒(43)的后端，并位于挡板输送带(44)的下方。
7.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述中间板(45)大致呈L型结构，其前端向下弧形弯曲，中间板(45)的后端高于前端。
8.根据权利要求1所述的草莓自动采收装置，其特征在于：该草莓自动采收装置还包括一缓冲过渡机构(5)，所述缓冲过渡机构(5)安装在侧板(11)上，并且位于剪切分离机构(2)的下方。
9.根据权利要求8所述的草莓自动采收装置，其特征在于：所述缓冲过渡机构(5)包括滑槽(51)及距离补偿机构(52)，距离补偿机构(52)包括过渡板(521)、调节杆(522)及支撑板(523)，所述支撑板(523)安装在侧板(11)上，支撑架(523)位置与剪切分离机构(2)位置对应，所述滑槽(51)的上端固定在支撑架(523)上，过渡板(521)可滑动的设置在支撑架(523)上并且位于滑槽(51)的下方，过渡板(521)通过调节杆(522)与中间板(45)连接。
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