CN108353637B - 一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机及其方法，它包括剪切驱动机构、剪切调整机构、草莓排列机构和草莓分拣机构。工作时，剪切驱动机构驱动刀片运动，提供切割动力，剪切调整机构通过调节切割范围实现对草莓的选择性摘取，草莓排列机构实现对草莓位姿的整齐排列，草莓分拣机构可以根据草莓的最大直径来分离出大小两种草莓类型。本发明可以使人以直立的采摘姿势进行采摘，且由于杆长较长，在人手臂动作配合下，能够使人在一个位置可以采摘更远距离的草莓，又能一次采摘多个成熟草莓果实，还能实现对草莓位姿的整齐排列并筛分出大小草莓，从而实现对地面大棚种植草莓的高效采摘和分拣。

Description

一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机及其方法

技术领域

本发明涉及一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机，尤其适合于地面大棚种植的草莓的高效采摘和分拣。

背景技术

目前我国草莓种植面积和产量以居世界前列，但是由于目前采摘作业主要依靠人工用手采摘，且草莓成熟后其采摘时间短，错过最佳采摘时间再加之运输环节，草莓品质得不到保证，而且人工分拣大小草莓也非常繁琐。我国大多的草莓种植形式为地面种植，而人工采摘多数以蹲姿或弯腰姿或低矮的坐姿完成草莓采摘，其采摘姿势容易致使采摘者疲乏，影响采摘效率。因此，实现草莓采摘和分拣效率的提高是草莓生产环节中一个亟待解决的问题。

国外研究出的一种人只需坐在上面将输送带输送过来的果实挑选打包即可。但是，因为光照植株营养输送等因素，植株中往往会夹杂一两颗甚至更多的还未成熟的果实，采摘机械也会将其采摘下来。虽然人坐在机械上直接打包，采摘过程由机械完成，提高了采摘效率，但却降低了产量。因此这种机械采摘只有在少数高品质草莓种植基地运用，而并未广泛应用。在国内，很多大学对草莓采机械有研究设计，但这些设计因成本及维护等原因，要运用到实际生产中还有些困难。此设计一款操作简单成本低廉的工具辅助人工采摘就显得很有必要了。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机及其采摘和分拣方法。

一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机包括剪切驱动机构(1)、剪切调整机构(2)、草莓排列机构(3)和草莓分拣机构(4)；

所述剪切驱动机构(1)包括拉杆(11)、滑槽杆(12)、复位弹簧(13)、驱动齿轮(14)、从动齿轮(15)、连杆(16)、刀座导轨(17)、刀座(18)、扳机(19)，所述剪切调整机构(2)包括刀片(21)、定从动排刀片(22)，调整电机(23)、导向槽座(24)、挡片(25)、精密丝杠模组(26)、动从动排刀片(27)、刀槽(28)、排刀片槽(29)，所述草莓排列机构(3)包括落草莓斜坡(31)、草莓托架(32)、从动链轮(33)、链条(34)、主动链轮(35)、传送带(36)、落草莓孔(37)、U型框(38)，所述草莓分拣机构(4)包括大草莓分离板(41)、小草莓分离板(42)、连接柱(43)、大草莓落孔(44)、小草莓落孔(45)；

扳机(19)和拉杆(11)固连，拉杆(11)杆形末端与滑槽杆(12)一端的槽构成移动副连接，且滑槽杆(12)上连接有复位弹簧(13)，复位弹簧(13)另一端固定于剪切驱动机构的机座上，滑槽杆(12)的另一端与驱动齿轮(14)铰接，驱动齿轮(14)与从动齿轮(15)啮合，从动齿轮和连杆(16)一端铰接，连杆(16)另一端和刀座(18)铰接，刀座(18)和刀座导轨(17)可滑动连接，

调整电机(23)可驱动精密丝杠模组(26)转动，动从动排刀片(27)通过轴承座固定在精密丝杠模组(26)上，导向槽座(24)上有约束刀片(21)运动的刀槽(28)和约束动从动排刀片(27)运动的排刀片槽(29)，定从动排刀片(22)和导向槽座(24)固连，定从动排刀片(22)顶部朝排刀片槽(29)方向设有挡片(25)；挡片(25)高度高于动从动排刀片(27)和刀片(21)；

导向槽座(24)的一侧与草莓排列机构(3)相连，该侧设有落草莓斜坡(31)；主动链轮(35)、从动链轮(33)和链条(34)组成一个链传动，传送带(36)和链条(34)同步运动，且链条(34)上固定有多个草莓托架(32)，传送带(36)在U型框(38)的底面上滚动；U型框(38)上开设有落草莓孔(37)；

所述大草莓分离板(41)、小草莓分离板(42)均位于落草莓孔(37)下方，且两者通过连接柱(43)相连，大草莓分离板(41)上设有大草莓落孔(44)，小草莓分离板(42)上设有小草莓落孔(45)；大草莓落孔(44)和小草莓落孔(45)圆心处于同一竖直线上。

优选的，所述的拉杆(11)的长度不小于500mm，可以使人在直立状态下够到地面的草莓。

优选的，所述的驱动齿轮(14)的齿数多于从动齿轮(15)，从动齿轮(15)得到旋转角度的放大，从而增大连杆(16)的工作行程。

优选的，所述的挡片(25)的宽度可以挡住动从动排刀片(27)的刀片间隙，精密丝杠模组(26)和位于其上的动从动排刀片(27)的进给单位为一个排刀间隔。

优选的，所述的落草莓斜坡(31)的坡度为60度，且末端渐陡为90度。

优选的，所述的大草莓落孔(44)直径为48-52mm，小草莓落孔直径等于小草莓的直径，约为38-42mm。

本发明公开了所述手持式草莓采摘分拣一体机的采摘分拣方法，其包括如下步骤：

1)扣动扳机(19)，拉杆(11)被向后拉动，拉杆(11)置于滑槽杆滑槽内的末端带动滑槽杆(12)摆动，使驱动齿轮(14)旋转，驱动齿轮(14)带动从动齿轮(15)旋转，与从动齿轮(15)相连的连杆(16)旋转带动刀座(18)沿着刀座导轨(17)滑动，固连在刀座(18)上的刀片(21)就实现了剪切功能；当一次工作行程完成后，松开扳机(19)，复位弹簧(13)实现机构复位；

2)使多个草莓落于U型框(38)内，各自的草莓柄同时落入定从动排刀片(22)或动从动排刀片(27)的梳齿状间隙中，步骤1)提供的动力使位于两排刀片中间的刀片(21)在刀槽(28)中做剪切运动，从而实现对草莓柄的切割；

3)遇到多个草莓中有未成熟或者腐烂的草莓时，调整电机(23)旋转，驱动精密丝杠模组(26)，带动位于其上的动从动排刀片(27)向定从动排刀片(22)方向以一个排刀间隔为单位进给，每进给一个间隔，在定从动排刀片(22)上的挡片(25)就会刚好挡住动从动排刀片(27)的一个梳齿间隙，而且动从动排刀片(27)也会堵住对应的定从动排刀片(22)的一个梳齿间隙，从而草莓柄就不能落入两刀片排重叠部分区域，达到调整剪切工作区域的目的，避开对未成熟的或者腐烂的草莓的误剪切；

4)在切断草莓柄后，草莓顺着落草莓斜坡(31)落下，并在落草莓斜坡(31)和草莓托架(32)作用下以小端在下，大端在上的姿态放置，同时，传送带(36)和链条(34)以相同的速率转动，使草莓随链条方向运动，在链条轨道上开有一个直径大于最大草莓直径的落草莓孔(37)，当草莓传送到落草莓孔(37)时，自动落下；

5)草莓以大端在上，小端在下的姿态统一从落草莓孔(37)落下后；大草莓通过大草莓落孔(44)后将通不过小草莓落孔(45)，停留在分离板中间，小草莓则可以通过小草莓落孔(45)，落在小草莓分离板(42)下面，从而实现对大小草莓的分拣。

本发明可以使人以直立的采摘姿势进行采摘，且由于杆长较长，在人手臂动作配合下，能够使人在一个位置可以采摘更远距离的草莓，又能一次采摘多个成熟草莓果实，还可以根据实际情况，避开采摘未成熟和腐烂的草莓，还能实现对草莓位姿的整齐排列，并筛分出大小草莓，减轻了后续分拣整理草莓的麻烦，从而实现对地面大棚种植草莓的高效采摘和分拣，本发明也可以结合草莓传送装置实现采摘、整理、分拣和收集的一体化作业，有利于系列化设计，为草莓收获行业的全自动化生产打下基础。

附图说明

图1为本发明手持式草莓采摘分拣一体机的总体示意图；

图2为本发明手持式草莓采摘分拣一体机剪切驱动机构的示意图；

图3、4、5为本发明手持式草莓采摘分拣一体机剪切调整机构的示意图；

图6为本发明手持式草莓采摘分拣一体机草莓排列机构的示意图；

图7为本发明手持式草莓采摘分拣一体机草莓分拣机构的示意图；

图中，剪切驱动机构1、剪切调整机构2、草莓排列机构3、草莓分拣机构4、拉杆11、滑槽杆12、复位弹簧13、驱动齿轮14、从动齿轮15、连杆16、刀座导轨17、刀座18、扳机19，剪切调整机构2包括刀片21、定从动排刀片22，调整电机23、导向槽座24、挡片25、精密丝杠模组26、动从动排刀片27、刀槽28、排刀片槽29、落草莓斜坡31、草莓托架32、从动链轮33、链条34、主动链轮35、传送带36、落草莓孔37、U型框38、大草莓分离板41、小草莓分离板42、连接柱43、大草莓落孔44、小草莓落孔45。

具体实施方式

如图1所示，手持式草莓采摘分拣一体机包括剪切驱动机构1、剪切调整机构2、草莓排列机构3和草莓分拣机构4。工作时，剪切驱动机构1驱动刀片运动，提供切割动力，剪切调整机构2通过调节切割范围实现对草莓柄的选择性切割，草莓排列机构3实现对草莓位姿的整齐排列，草莓分拣机构4可以根据草莓的最大直径来分离出大小两种草莓类型。

如图2所示，剪切驱动机构1包括拉杆11、滑槽杆12、复位弹簧13、驱动齿轮14、从动齿轮15、连杆16、刀座导轨17、刀座18、扳机19，扳机19和拉杆11固连，拉杆11的长度达到500mm，可以使人在直立状态下够到地面的草莓，杆形末端与滑槽杆12的槽构成移动副连接，且滑槽杆12上连接有复位弹簧13，复位弹簧13另一端固定于机座，滑槽杆12的另一端与驱动齿轮14铰接，驱动齿轮14与从动齿轮15啮合，从动齿轮轴上和连杆16铰接，连杆16另一端和刀座18铰接，刀座18和刀座导轨17可滑动连接，工作时，扣动扳机19，拉杆11被向后拉动，拉杆11置于滑槽杆12滑槽内的杆状末端带动滑槽杆12摆动，使驱动齿轮14旋转，由于驱动齿轮14的齿数多于从动齿轮15，从动齿轮15得到旋转角度的放大，从而增大连杆16的工作行程，连杆16的旋转带动刀座18沿着刀座导轨17滑动，固连在刀座18上的刀片21也就实现了剪切功能。当一次工作行程完成后，松开扳机19，复位弹簧13实现机构复位。

如图3、图4、图5所示，剪切调整机构2包括刀片21、定从动排刀片22，调整电机23、导向槽座24、挡片25、精密丝杠模组26、动从动排刀片27、刀槽28、排刀片槽29，调整电机23可驱动精密丝杠模组26转动，定从动排刀片22和导向槽座24固连，动从动排刀片通过轴承座固定在精密丝杠模组26上，导向槽座24上有约束并导向刀片21运动的刀槽28和约束并导向动从动排刀片27的排刀片槽29，挡片25的宽度刚好可以挡住动从动排刀片22的刀片间隙。工作时，使多个草莓落于U型框38内，各自的草莓柄同时落入从动排刀片22、27的梳齿状间隙中，剪切驱动机构1提供的动力使位于两刀片排中间的刀片21在刀槽28中做剪切运动，从而实现对草莓柄的高效切割，但遇到多个草莓中有未成熟或者腐烂的草莓时，调整电机23旋转，驱动精密丝杠模组26，带动位于其上的动从动排刀片27向定从动排刀片22以一个排刀间隔为单位进给，每进给一个间隔，在定从动排刀片22上的挡片25就会刚好挡住动从动排刀片27的一个梳齿间隙，而且动从动排刀片27也会堵住对应的定从动排刀片22，从而草莓柄就不能落入两刀片排重叠部分区域，达到调整剪切工作区域的目的，从而避开对未成熟的或者腐烂的草莓的误剪切。

如图6所示，草莓排列机构3包括落草莓斜坡31、草莓托架32、从动链轮33、链条34、主动链轮35、传送带36、落草莓孔37、U型框38，主动链轮35、从动链轮33和链条34组成一个链传动，草莓托架32和链条34固定，且链条34上固定有多个草莓托架32，传送带36在U型框38的底面上滚动，落草莓斜坡31的坡度为60度，且末端渐陡为90度，因为草莓带柄一端的直径要大于对应的末端，在切断草莓柄后，草莓顺着落草莓斜坡31落下，并在90度侧壁和草莓托架32作用下以小端在下，大端在上的姿态放置，同时，传送带36和链传动以相同的速率转动，使草莓随链条方向运动，在链条轨道上开有一个直径大于最大草莓直径的落草莓孔37，当草莓传送到落草莓孔37时，自动落下。

如图7所示，草莓分拣机构4包括大草莓分离板41、小草莓分离板42、连接柱43、大草莓落孔44、小草莓落孔45，大草莓落孔44与落草莓孔37相对，且直径等于最大草莓直径，约为50mm，两个分离板的中间安置大草莓传送装置，小草莓分离板的下部安装小草莓传送装置，小草莓落孔直径等于小草莓的直径，约为40mm。通过草莓排列机构3的作用，使草莓以大端在上，小端在下的姿态统一从落草莓孔37落下，大草莓通过大草莓落孔44后，通不过小草莓落孔45，停留在分离板中间，小草莓则可以通过小草莓落孔45，落在小草莓分离板42下面，然后通过传送装置实现两种类型草莓的传送。

Claims (5)

1.一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机，其特征在于包括剪切驱动机构（1）、剪切调整机构（2）、草莓排列机构（3）和草莓分拣机构（4）；

所述剪切驱动机构（1）包括拉杆（11）、滑槽杆（12）、复位弹簧（13）、驱动齿轮（14）、从动齿轮（15）、连杆（16）、刀座导轨（17）、刀座（18）、扳机（19），所述剪切调整机构（2）包括刀片（21）、定从动排刀片（22），调整电机（23）、导向槽座（24）、挡片（25）、精密丝杠模组（26）、动从动排刀片（27）、刀槽（28）、排刀片槽（29），所述草莓排列机构（3）包括落草莓斜坡（31）、草莓托架（32）、从动链轮（33）、链条（34）、主动链轮（35）、传送带（36）、落草莓孔（37）、U型框（38），所述草莓分拣机构（4）包括大草莓分离板（41）、小草莓分离板（42）、连接柱（43）、大草莓落孔（44）、小草莓落孔（45）；

扳机（19）和拉杆（11）固连，拉杆（11）末端与滑槽杆（12）一端的槽构成移动副连接，且滑槽杆（12）上连接有复位弹簧（13），复位弹簧（13）另一端固定于剪切驱动机构的机座上，滑槽杆（12）的另一端与驱动齿轮（14）铰接，驱动齿轮（14）与从动齿轮（15）啮合，从动齿轮和连杆（16）一端铰接，连杆（16）另一端和刀座（18）铰接，刀座（18）和刀座导轨（17）可滑动连接，

调整电机（23）可驱动精密丝杠模组（26）转动，动从动排刀片（27）通过轴承座固定在精密丝杠模组（26）上，导向槽座（24）上有约束刀片（21）运动的刀槽（28）和约束动从动排刀片（27）运动的排刀片槽（29），定从动排刀片（22）和导向槽座（24）固连，定从动排刀片（22）顶部朝排刀片槽（29）方向设有挡片（25）；挡片（25）高度高于动从动排刀片（27）和刀片（21）；

导向槽座（24）的一侧与草莓排列机构（3）相连，该侧设有落草莓斜坡（31）；主动链轮（35）、从动链轮（33）和链条（34）组成一个链传动，传送带（36）和链条（34）同步运动，且链条（34）上固定有多个草莓托架（32），传送带（36）在U型框（38）的底面上滚动；U型框（38）上开设有落草莓孔（37）；

所述大草莓分离板（41）、小草莓分离板（42）均位于落草莓孔（37）下方，且两者通过连接柱（43）相连，大草莓分离板（41）上设有大草莓落孔（44），小草莓分离板（42）上设有小草莓落孔（45）；大草莓落孔（44）和小草莓落孔（45）圆心处于同一竖直线上；

所述的拉杆（11）的长度不小于500mm；所述的驱动齿轮（14）的齿数多于从动齿轮（15），从动齿轮（15）得到旋转角度的放大，从而增大连杆（16）的工作行程。

2.根据权利要求1所述的一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机，其特征在于所述的挡片（25）的宽度可以挡住动从动排刀片（27）的刀片间隙，精密丝杠模组（26）和位于其上的动从动排刀片（27）的进给单位为一个排刀间隔。

3.根据权利要求1所述的一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机，其特征在于所述的落草莓斜坡（31）的坡度为60度，且末端渐陡为90度。

4.根据权利要求1所述的一种新型的手持式草莓采摘分拣一体机，其特征在于所述的大草莓落孔（44）直径为48-52mm，小草莓落孔直径等于小草莓的直径，为38-42mm。

5.一种权利要求1所述手持式草莓采摘分拣一体机的采摘分拣方法，其特征在于包括如下步骤：

1）扣动扳机（19），拉杆（11）被向后拉动，拉杆（11）置于滑槽杆滑槽内的末端带动滑槽杆（12）摆动，使驱动齿轮（14）旋转，驱动齿轮（14）带动从动齿轮（15）旋转，与从动齿轮（15）相连的连杆（16）旋转带动刀座（18）沿着刀座导轨（17）滑动，固连在刀座（18）上的刀片（21）就实现了剪切功能；当一次工作行程完成后，松开扳机（19），复位弹簧（13）实现机构复位；

2）使多个草莓落于U型框（38）内，各自的草莓柄同时落入定从动排刀片（22）或动从动排刀片（27）的梳齿状间隙中，步骤1）提供的动力使位于两排刀片中间的刀片（21）在刀槽（28）中做剪切运动，从而实现对草莓柄的切割；

3）遇到多个草莓中有未成熟或者腐烂的草莓时，调整电机（23）旋转，驱动精密丝杠模组（26），带动位于其上的动从动排刀片（27）向定从动排刀片（22）方向以一个排刀间隔为单位进给，每进给一个间隔，在定从动排刀片（22）上的挡片（25）就会刚好挡住动从动排刀片（27）的一个梳齿间隙，而且动从动排刀片（27）也会堵住对应的定从动排刀片（22）的一个梳齿间隙，从而草莓柄就不能落入两刀片排重叠部分区域，达到调整剪切工作区域的目的，避开对未成熟的或者腐烂的草莓的误剪切；

4）在切断草莓柄后，草莓顺着落草莓斜坡（31）落下，并在落草莓斜坡（31）和草莓托架（32）作用下以小端在下，大端在上的姿态放置，同时，传送带（36）和链条（34）以相同的速率转动，使草莓随链条方向运动，在链条轨道上开有一个直径大于最大草莓直径的落草莓孔（37），当草莓传送到落草莓孔（37）时，自动落下；

5）草莓以大端在上，小端在下的姿态统一从落草莓孔（37）落下后；大草莓通过大草莓落孔（44）后将通不过小草莓落孔（45），停留在分离板中间，小草莓则可以通过小草莓落孔（45），落在小草莓分离板（42）下面，从而实现对大小草莓的分拣。

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