CN108207318B - 一种快速菠萝采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速菠萝采摘机，主要包括收集模块I、收集模块II、连接模块、剪切模块、压叶块和升降机构。收集模块I通过连接模块连接收集模块II。剪切模块剪断菠萝的茎。压叶块压下菠萝叶片。升降机构调整剪切模块高度。本发明能够以较快的速度并准确完好的将菠萝采摘下来。同时，本发明结构简单可靠、操作简便、成本低、操作简便、实用性强，适用范围广。

Description

一种快速菠萝采摘机

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，具体是一种快速菠萝采摘机。

背景技术

菠萝营养丰富，是我国南方四大名果之一。目前国内外菠萝采摘均采用人工方式，仅利用运送设备实现辅助搬运，人工劳动强度大，采摘效率低，生产成本高。目前，人们对菠萝的需求在不断增大，然而菠萝的采收却是一项很繁重的工作。众所周知，菠萝植株的叶片呈螺旋形排列，簇生于莲上，菠萝成熟时，叶片变为革质，呈剑状，有些菠萝品种还在叶片边缘长出刺来，易扎伤人的手，同时，菠萝果皮有众多的花器，坚硬棘手。菠萝的采收是人工用刀一个一个割断，并用肩膀将收获的菠萝挑到路边进行装车。如此繁重的水果采收工作，让果农苦不堪言。菠萝的人工式釆收，存在采摘作业复杂，劳动工作量大，效率低下的难题。还容易在采摘过程中损伤果品，并且果品采收季节性强，若不及时采收将造成果品过于成熟甚至烂掉，直接导致经济上的损失。

目前，国内外菠萝采摘主要采用人工方式，利用运送设备实现辅助搬运，人工劳动强度大，采摘效率低，生产成本高。目前研制出采摘菠萝的机械装置主要有安装在拖拉机前端的大型菠萝自动采摘机和菠萝采摘机械爪两大类，但这两种并不能很好地满足果农采摘的需要。前者系统非常复杂，成本昂贵，采摘效率低，而且对使用的环境条件要求较高，从而难以市场化，根本不适合农民的使用要求。人手持采摘手爪操作，菠萝体积重量大，因而操作过程果农手臂疲软酸痛，效率低下。采摘菠萝的方式主要由锯片切割或者扭断菠萝茎，但是这些采摘方式精确度低，效率低下。因此迫切需要一种结构简单，效率高，成本低，适用范围广,并易于市场化的菠萝采摘装置。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种快速菠萝采摘机，主要包括以下模块：

收集模块I、收集模块II、连接模块、剪切模块、压叶块和升降机构。

所述收集模块I主要包括收集箱、安装盒、蓄电池、LED显示屏、车轮架、车轴和车轮。

所述收集箱主要包括凹槽、A侧、B侧、C侧、D侧、门把手、收集框、销和合页片。

所述收集箱的顶部开口。所述收集箱底部具有所述凹槽。所述凹槽的形状和所述车轮的形状相匹配。

所述收集箱包括四个侧面，依次为A侧、B侧、C侧和D侧。

所述B侧为侧门。

所述B侧中间焊接着竖直的所述销。所述合页片通过所述销连接在所述B侧上。

所述门把手I一端嵌在所述B侧，另一端嵌在所述A侧。

所述门把手II一端嵌在所述B侧，另一端嵌在所述C侧。

所述收集框通过所述收集箱顶部开口放入所述收集箱中。所述收集框的大小和所述收集箱的大小相匹配。

所述安装盒固定在所述收集箱顶部的一端。

所述安装盒顶部开口。

所述蓄电池通过所述安装盒顶部的开口放入所述安装盒中。

所述蓄电池为电机驱动器供电。

所述LED显示屏嵌在所述收集箱的D侧。

所述车轮架焊接在所述凹槽底部。

所述车轮架通过所述车轴连接所述车轮。

所述收集模块II主要包括所述收集箱、所述安装盒、所述车轮架、所述车轴、所述车轮和所述电机驱动器。

所述电机驱动器通过所述安装盒顶部开口放入所述安装盒中。

所述收集模块I和所述收集模块II平行置于地面。

所述连接模块主要包括若干根横梁和若干根柱。

所述收集模块I通过所述若干根横梁和所述若干根柱连接所述收集模块II。

所述剪切模块主要包括前端板、压叶片、硬质合金圆锯片、三叉杆、棘轮机构和动力模块。

所述前端板中间具有剖口。

所述压叶片通过螺栓连接在所述前端板的顶端。

进一步，所述压叶片为弹性材料。所述压叶片为长条状。

两块硬质合金圆锯片嵌在所述前端板的剖口上。

所述前端板上安装2个所述棘轮机构。2个所述棘轮机构以所述剖口的中心轴线对称。

每个所述棘轮机构上连接一根所述三叉杆。

所述棘轮机构带动所述三叉杆单向旋转。

所述三叉杆的旋转方向和所述硬质合金圆锯片所在的方向一致。

所述棘轮盖将所述棘轮机构封装。所述棘轮盖的顶部具有通孔。所述三叉杆通过所述通孔向上延伸。

两个所述动力模块以所述轴线对称。

所述动力模块主要包括电机保护盒、电机I、锥齿轮对和螺栓。

所述电机保护盒主要包括保护盒底座和保护盒盖。

所述保护盒底座通过所述螺栓连接在所述前端板上。

所述保护盒盖盖在所述保护盒底座上，形成密闭盒。

所述保护盒盖可拆卸。

所述电机I和所述锥齿轮对通过所述保护盒盖放入所述电机保护盒。

所述电机I为所述锥齿轮对转动提供动力。

所述锥齿轮对通过所述螺栓连接在所述前端板上。

所述锥齿轮对推动所述硬质合金圆锯片旋转。

两块硬质合金圆锯片的旋转方向相反。

一个所述剪切模块通过若干根横梁和若干根柱连接在所述收集模块I和所述压叶板之间。

一个所述剪切模块通过若干根横梁和若干根柱连接在所述收集模块II和所述压叶块之间。

所述压叶块竖直固定在所述连接模块位于中间位置的所述柱上。

所述压叶块具有弧形凹槽。

进一步，采摘菠萝时，所述压叶片和所述压叶块将菠萝叶片压到所述硬质合金圆锯片下方

所述升降机构主要包括升降机构底板、电机II、联轴器、丝杠固定座、丝杠、丝杠滑块、固定座、滑轨I、滑轨II和光电传感器。

所述升降机构底板上通过所述螺栓分别固定所述丝杠固定座、所述滑轨I和所述滑轨II。

所述电机II通过所述联轴器带动所述丝杠转动。

所述联轴器的一端固定所述电机II，另一端固定所述丝杠固定座。

所述固定座的一端固定所述滑轨I，另一端固定所述滑轨II。

所述丝杠的一端插入所述丝杠固定座，另一端插入所述固定座。

所述丝杠滑块套接在所述丝杠上。

所述丝杠滑块在所述丝杠上的位置可上下调整。

所述丝杠滑块通过所述螺栓固定所述剪切模块。

所述滑轨I的一端位于所述硬质合金圆锯片下方，另一端延伸入所述收集模块I的所述收集框中。所述滑轨I另一端粘贴有一个所述光电传感器。

所述滑轨II的一端位于所述硬质合金圆锯片下方，另一端延伸入所述收集模块II所述收集框中。所述滑轨II另一端粘贴有一个所述光电传感器。

两个所述光电传感器分别记录菠萝从所述滑轨I和所述滑轨II中传输时的光感变化信号。2个所述光电传感器将所述光感变化信号传递给所述电机驱动器。

所述电机驱动器对所述光感变化信号进行计数，并将所述计数结果传递给所述LED显示屏显示出来。

本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明能够以较快的速度并准确完好的将菠萝采摘下来。采摘菠萝时，切割时间短，采摘效率高。同时，本发明结构简单可靠、操作简便、成本低、操作简便、实用性强，适用范围广。对于不同菠萝品种，本发明可幅度调节高度。对于同一菠萝品种不同植株高度，本发明也可微调节高度，传动效率高，传动灵敏平稳，定位精度高，精度保持性好，传动刚度高，同步性能好。

附图说明

图1为快速菠萝采摘机示意图；

图2为收集箱侧面展开图；

图3为采摘前端板示意图；

图4为升降机构示意图。

图中：压叶块、收集箱、安装盒、蓄电池、LED显示屏、车轮架、车轴、车轮、电机驱动器、若干根横梁、若干根柱、前端板、压叶片、硬质合金圆锯片、三叉杆、棘轮机构、棘轮盖、电机I、锥齿轮对、螺栓、保护盒底座、保护盒盖、电机II、联轴器、丝杠固定座、丝杠、丝杠滑块、固定座、滑轨I、滑轨II和光电传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

一种快速菠萝采摘机，主要包括以下模块：

收集模块I、收集模块II、连接模块、剪切模块、压叶块5和升降机构。

所述收集模块I主要包括收集箱、安装盒12、蓄电池13、LED显示屏14、车轮架15、车轴16和车轮17。

所述收集箱主要包括凹槽111、A侧112、B侧113、C侧114、D侧115、门把手116、收集框117、销118和合页片119。

所述收集箱的顶部开口。所述收集箱底部具有所述凹槽111。所述凹槽111的形状和所述车轮17的形状相匹配。

所述收集箱包括四个侧面，依次为A侧112、B侧113、C侧114和D侧115。

所述B侧113为侧门。

所述B侧113中间焊接着竖直的所述销118。所述合页片119通过所述销118连接在所述B侧113上。

所述门把手I一端嵌在所述B侧113，另一端嵌在所述A侧112。

所述门把手II116一端嵌在所述B侧113，另一端嵌在所述C侧114。

所述收集框117通过所述收集箱顶部开口放入所述收集箱中。所述收集框117的大小和所述收集箱的大小相匹配。

进一步，所述收集框117的容量可以为装载12个菠萝。

所述安装盒12固定在所述收集箱顶部的一端。

所述安装盒12顶部开口。

所述蓄电池13通过所述安装盒12顶部的开口放入所述安装盒12中。

所述蓄电池13为电机驱动器21供电。

优选的，所述蓄电池13为12V直流电池。

所述LED显示屏14嵌在所述收集箱的D侧。

所述车轮架15焊接在所述凹槽111底部。

所述车轮架15通过所述车轴16连接所述车轮17。

所述收集模块II主要包括所述收集箱、所述安装盒12、所述车轮架15、所述车轴16、所述车轮17和所述电机驱动器21。

所述电机驱动器21通过所述安装盒12顶部开口放入所述安装盒12中。

优选的，所述电机驱动器21为51单片机。

所述收集模块I和所述收集模块II平行置于地面。

所述连接模块主要包括若干根横梁31和若干根柱32。

所述收集模块I通过所述若干根横梁31和所述若干根柱32连接所述收集模块II。

所述剪切模块主要包括前端板41、压叶片42、硬质合金圆锯片43、三叉杆44、棘轮机构45和动力模块47。

所述前端板41中间具有剖口。

所述压叶片42通过螺栓474连接在所述前端板41的顶端。

进一步，所述压叶片42为弹性材料。所述压叶片42为长条状。

两块硬质合金圆锯片43嵌在所述前端板41的剖口上。

所述前端板41上安装2个所述棘轮机构45。2个所述棘轮机构45以所述剖口的中心轴线对称。

每个所述棘轮机构45上连接一根所述三叉杆44。

所述棘轮机构45带动所述三叉杆44单向旋转。

所述三叉杆44的旋转方向和所述硬质合金圆锯片43所在的方向一致。

所述棘轮盖46将所述棘轮机构45封装。所述棘轮盖46的顶部具有通孔。所述三叉杆44通过所述通孔向上延伸。

两个所述动力模块47以所述轴线对称。

所述动力模块47主要包括电机保护盒、电机I472、锥齿轮对473和螺栓474。

所述电机保护盒主要包括保护盒底座4711和保护盒盖4712。

所述保护盒底座4711通过所述螺栓474连接在所述前端板41上。

所述保护盒盖4712盖在所述保护盒底座4711上，形成密闭盒。

所述保护盒盖4712可拆卸。

所述电机I472和所述锥齿轮对473通过所述保护盒盖4712放入所述电机保护盒。

所述电机I472为所述锥齿轮对473转动提供动力。

所述锥齿轮对473通过所述螺栓474连接在所述前端板41上。

所述锥齿轮对473推动所述硬质合金圆锯片43旋转。

两块硬质合金圆锯片43的旋转方向相反。

一个所述剪切模块通过若干根横梁31和若干根柱32连接在所述收集模块I和所述压叶板5之间。

一个所述剪切模块通过若干根横梁31和若干根柱32连接在所述收集模块II和所述压叶块5之间。

所述压叶块5竖直固定在所述连接模块位于中间位置的所述柱32上。

所述压叶块5具有弧形凹槽。

进一步，采摘菠萝时，所述压叶片42和所述压叶块5将菠萝叶片压到所述硬质合金圆锯片43下方

所述升降机构主要包括升降机构底板60、电机II61、联轴器62、丝杠固定座63、丝杠64、丝杠滑块65、固定座66、滑轨I67、滑轨II68和光电传感器69。

所述升降机构底板60上通过所述螺栓474分别固定所述丝杠固定座63、所述滑轨I67和所述滑轨II68。

所述电机II61通过所述联轴器62带动所述丝杠64转动。

所述联轴器62的一端固定所述电机II61，另一端固定所述丝杠固定座63。

所述固定座66的一端固定所述滑轨I67，另一端固定所述滑轨II68。

所述丝杠64的一端插入所述丝杠固定座63，另一端插入所述固定座66。

所述丝杠滑块65套接在所述丝杠64上。

所述丝杠滑块65在所述丝杠64上的位置可上下调整。

所述丝杠滑块65通过所述螺栓474固定所述剪切模块。

所述滑轨I67的一端位于所述硬质合金圆锯片43下方，另一端延伸入所述收集模块I的所述收集框117中。所述滑轨I67另一端粘贴有一个所述光电传感器69。

所述滑轨II68的一端位于所述硬质合金圆锯片43下方，另一端延伸入所述收集模块II的所述收集框117中。所述滑轨II68另一端粘贴有一个所述光电传感器69。

两个所述光电传感器69分别记录菠萝从所述滑轨I67和所述滑轨II68中传输时的光感变化信号。2个所述光电传感器69将所述光感变化信号传递给所述电机驱动器21。

所述电机驱动器21对所述光感变化信号个数进行计数，并将所述计数结果传递给所述LED显示屏14显示出来。

实施例2：

使用一种快速菠萝采摘机的方法，主要包括以下步骤：

1)组装快速菠萝采摘机。其中，所述电机I472和所述电机II61选择直流电机，最大功率设定为80W。所述电机I472的扭矩为1.8N·m。所述硬质合金圆锯片43的最低扭力为30N，转速n范围为600～2000rpm。

2)将快速菠萝采摘机放在菠萝田中。

3)采摘菠萝时，所述压叶片42和所述压叶块5将菠萝叶片压到所述硬质合金圆锯片43下方。

4)菠萝通过采摘前端板41的自动导向作用，通过三叉杆44到达所述硬质合金圆锯片43。

5)根据菠萝植株高低和菠萝田地势高低，所述升降机构调整所述剪切模块的高低，从而使所述硬质合金圆锯片43能准确切断菠萝的茎。

6)所述电机驱动器21驱动所述电机I471，从而带动所述锥齿轮对473旋转。旋转的所述锥齿轮对473带动硬质合金圆锯片43高速旋转，从而将菠萝的茎切断。切断茎后的菠萝落在所述滑轨I67或所述滑轨II68上，从而进入所述收集框117。

7)采摘菠萝期间，所述光电传感器69记录菠萝通过滑轨时的光感变化，并将所述光感变化信号传递给所述电机驱动器21。所述电机驱动器21记录所述光感变化信号的个数，并将信号的个数值通过所述LED显示屏14显示出来。

8)当所述LED显示屏14上显示的数值等于或略小于所述收集框117的容量后，使用者通过所述门把手116打开所述侧门11的所述B侧113，从而取出所述收集框117中的菠萝，再关好所述B侧113，继续采摘菠萝，直到所有菠萝均被采摘完毕。

优选的，所述LED显示屏14可显示三个数值，第一个数值是所述收集框117中菠萝个数，第二个数值是当日已采摘菠萝个数，第三个数值是当前已采摘菠萝个数。所述电机驱动器21向所述LED显示屏14发送信号，从而使显示的数值归零。

Claims (3)

1.一种快速菠萝采摘机，其特征在于，主要包括以下模块：

收集模块I、收集模块II、连接模块、剪切模块、压叶块（5）和升降机构；

所述收集模块I主要包括收集箱、安装盒（12）、蓄电池（13）、LED显示屏（14）、车轮架（15）、车轴（16）和车轮（17）；

所述收集箱主要包括凹槽（111）、A侧（112）、B侧（113）、C侧（114）、D侧（115）、门把手（116）、收集框（117）、销（118）和合页片（119）；

所述收集箱的顶部开口；所述收集箱底部具有所述凹槽（111）；所述凹槽（111）的形状和所述车轮（17）的形状相匹配；

所述收集箱包括四个侧面，依次为A侧（112）、B侧（113）、C侧（114）和D侧（115）；

所述B侧（113）为侧门；

所述B侧（113）中间焊接着竖直的所述销（118）；所述合页片（119）通过所述销（118）连接在所述B侧（113）上；

门把手I一端嵌在所述B侧（113），另一端嵌在所述A侧（112）；

门把手II一端嵌在所述B侧（113），另一端嵌在所述C侧（114）；

所述收集框（117）通过所述收集箱顶部开口放入所述收集箱中；所述收集框（117）的大小和所述收集箱的大小相匹配；

所述安装盒（12）固定在所述收集箱顶部的一端；

所述安装盒（12）顶部开口；

所述蓄电池（13）通过所述安装盒（12）顶部的开口放入所述安装盒（12）中；

所述蓄电池（13）为电机驱动器（21）供电；

所述LED显示屏（14）嵌在所述收集箱的D侧；

所述车轮架（15）焊接在所述凹槽（111）底部；

所述车轮架（15）通过所述车轴（16）连接所述车轮（17）；

所述收集模块II主要包括所述收集箱、所述安装盒（12）、所述车轮架（15）、所述车轴（16）、所述车轮（17）和所述电机驱动器（21）；

所述电机驱动器（21）通过所述安装盒（12）顶部开口放入所述安装盒（12）中；

所述收集模块I和所述收集模块II平行置于地面；

所述连接模块主要包括若干根横梁（31）和若干根柱（32）；

所述收集模块I通过所述若干根横梁（31）和所述若干根柱（32）连接所述收集模块II；

所述剪切模块主要包括前端板（41）、压叶片（42）、硬质合金圆锯片（43）、三叉杆（44）、棘轮机构（45）、棘轮盖（46）和动力模块（47）；

所述前端板（41）中间具有剖口；

所述压叶片（42）通过螺栓（474）连接在所述前端板（41）的顶端；

两块硬质合金圆锯片（43）嵌在所述前端板（41）的剖口上；

所述前端板（41）上安装2个所述棘轮机构（45）；2个所述棘轮机构（45）以所述剖口的中心轴线对称；

每个所述棘轮机构（45）上连接一根所述三叉杆（44）；

所述棘轮机构（45）带动所述三叉杆（44）单向旋转；

所述三叉杆（44）的旋转方向和所述硬质合金圆锯片（43）所在的方向一致；

所述棘轮盖（46）将所述棘轮机构（45）封装；所述棘轮盖（46）的顶部具有通孔；所述三叉杆（44）通过所述通孔向上延伸；

两个所述动力模块（47）以所述轴线对称；

所述动力模块（47）主要包括电机保护盒、电机I（472）、锥齿轮对（473）和所述螺栓（474）；

所述电机保护盒主要包括保护盒底座（4711）和保护盒盖（4712）；

所述保护盒底座（4711）通过所述螺栓（474）连接在所述前端板（41）上；

所述保护盒盖（4712）盖在所述保护盒底座（4711）上，形成密闭盒；

所述保护盒盖（4712）可拆卸；

所述电机I（472）和所述锥齿轮对（473）通过所述保护盒盖（4712）放入所述电机保护盒；

所述电机I（472）为所述锥齿轮对（473）转动提供动力；

所述锥齿轮对（473）通过所述螺栓（474）连接在所述前端板（41）上；

所述锥齿轮对（473）推动所述硬质合金圆锯片（43）旋转；

两块硬质合金圆锯片（43）的旋转方向相反；

一个所述剪切模块通过若干根横梁（31）和若干根柱（32）连接在所述收集模块I和所述压叶块（5）之间；

一个所述剪切模块通过若干根横梁（31）和若干根柱（32）连接在所述收集模块II和所述压叶块（5）之间；

所述压叶块（5）竖直固定在所述连接模块位于中间位置的所述柱（32）上；

所述压叶块（5）具有弧形凹槽；

所述升降机构主要包括升降机构底板（60）、电机II（61）、联轴器（62）、丝杠固定座（63）、丝杠（64）、丝杠滑块（65）、固定座（66）、滑轨I（67）、滑轨II（68）和光电传感器（69）；

所述电机II（61）通过所述联轴器（62）带动所述丝杠（64）转动；

所述联轴器（62）的一端固定所述电机II（61），另一端固定所述丝杠固定座（63）；

所述升降机构底板（60）上通过所述螺栓（474）分别固定所述丝杠固定座（63）、所述滑轨I（67）和所述滑轨II（68）；

所述固定座（66）的一端固定所述滑轨I（67），另一端固定所述滑轨II（68）；

所述丝杠（64）的一端插入所述丝杠固定座（63），另一端插入所述固定座（66）；

所述丝杠滑块（65）套接在所述丝杠（64）上；

所述丝杠滑块（65）在所述丝杠（64）上的位置可上下调整；

所述丝杠滑块（65）通过所述螺栓（474）固定所述剪切模块；

所述滑轨I（67）的一端位于所述硬质合金圆锯片（43）下方，另一端延伸入所述收集模块I的所述收集框（117）中；所述滑轨I（67）另一端粘贴有一个所述光电传感器（69）；

所述滑轨II（68）的一端位于所述硬质合金圆锯片（43）下方，另一端延伸入所述收集模块II的所述收集框（117）中；所述滑轨II（68）另一端粘贴有一个所述光电传感器（69）；

两个所述光电传感器（69）分别记录菠萝从所述滑轨I（67）和所述滑轨II（68）中传输时的光感变化信号；2个所述光电传感器（69）将所述光感变化信号传递给所述电机驱动器（21）；

所述电机驱动器（21）对所述光感变化信号进行计数，并将所述计数结果传递给所述LED显示屏（14）显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种快速菠萝采摘机，其特征在于：所述压叶片（42）为弹性材料；所述压叶片（42）为长条状。

3.根据权利要求1所述的一种快速菠萝采摘机，其特征在于：采摘菠萝时，所述压叶片（42）和所述压叶块（5）将菠萝叶片压到所述硬质合金圆锯片（43）下方。

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