CN108476730B - 一种垄间行走式草莓采摘器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垄间行走式草莓采摘器及其工作方法，草莓采摘器包括上支架和下支架，下支架底部设置移动装置，上支架上铰接设置采摘杆，采摘杆的下端设置采摘部，下支架上设置收集部；采摘部包括相互铰接设置的两刀架，每个刀架上均装夹刀片和弹性材料且刀片位于弹性材料的上方，两刀架上的弹性材料之间的距离比两刀架上的刀片之间的距离近。本发明不仅在采摘的过程中不易损伤果实，而且方便操作、降低劳动强度。

Description

一种垄间行走式草莓采摘器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种垄间行走式草莓采摘器及其工作方法。

背景技术

采摘草莓时，因草莓的果实易损伤影响保存，所以采用手工采摘以尽量保证果实完整，但是手工采摘效率低下、劳动强度大。虽然目前有草莓采摘器的存在，比手工采摘效率高，但是依然不能很好地解决果实易损伤、采摘时的劳动强度的问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种垄间行走式草莓采摘器及其工作方法，不仅在采摘的过程中不易损伤果实，而且方便操作、降低劳动强度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：垄间行走式草莓采摘器包括上支架和下支架，下支架底部设置移动装置，上支架上铰接设置采摘杆，采摘杆的下端设置采摘部，下支架上设置收集部；采摘部包括相互铰接设置的两刀架，每个刀架上均装夹刀片和弹性材料且刀片位于弹性材料的上方，两刀架上的弹性材料之间的距离比两刀架上的刀片之间的距离近。

进一步地，每个刀架上均设置绳索安装柱，两个绳索安装柱的横向通孔内设置绳索，绳索一端直径大于横向通孔孔径，绳索另一端连接采摘杆上部设置的刹车式手柄，两个绳索安装柱之间的绳索上套设弹簧。

进一步地，采摘杆通过向心关节轴承连接在上支架上。

进一步地，移动装置包括设置在下支架底部前端的万向轮和设置在下支架底部后端的定向轮，下支架上设置万向轮调偏装置，万向轮调偏装置包括舵机，舵机连接水平传动杆，万向轮的安装杆固接有横杆，所述水平传动杆与横杆之间设置有连接杆，所述水平传动杆上设置有第一滑槽，所述横杆上设有第二滑槽，第一螺栓穿过第一滑槽并与水平传动杆上部连接，第二螺栓穿过第二滑槽并与连接杆下部铰接。

进一步地，上支架上设置视觉辅助装置，视觉辅助装置包括设置在采摘杆上、靠近采摘部一侧的摄像头，摄像头电性连接显示屏并将拍摄画面实时传递到显示屏，显示屏设置在上支架的上部，采摘部远离采摘杆一端倾斜向上。

进一步地，上支架由不锈钢方管焊接而成，下支架包括由不锈钢方管焊接而成的框架和框架底部设置的不锈钢底板。

进一步地，不锈钢底板上设置开口，开口边缘支撑收集部。

进一步地，上支架和采摘杆均为伸缩式的。

垄间行走式草莓采摘器的工作方法如下，移动装置被驱动，草莓采摘器移动，通过操控采摘杆将采摘部移动至所需采摘的草莓处，其中至少一个刀架被驱动使两刀架相互靠近，两刀架的弹性材料夹住草莓的茎，随着两刀架的进一步靠近，两刀架的刀片靠近切断草莓被夹的茎的上方，此时，草莓被摘下，两刀架的弹性材料依然夹住所述草莓被夹的茎，再操控采摘杆将采摘部移动至收集部，驱动两刀架相互远离，两刀架的弹性材料相互远离，松开所述草莓被夹的茎。

进一步地，移动装置被驱动，通过万向轮调偏装置使草莓采摘器保持沿着垄的中线行走，通过摄像头将所需采摘草莓处的拍摄画面实时传递到显示屏，通过单手操作采摘杆及采摘杆上的刹车式手柄完成夹剪草莓及收集。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：万向轮自动调偏装置的设计，通过舵机超声波控制小车方向，推车时无需人工控制车的方向，只需轻推小车将注意力放在采摘上面，以提高效率；万向关节采摘杆的设计，省力便捷，通过用手操作，减少了一直弯腰的劳累度，在小范围内360度灵活移动，实现精确采摘，小车自带收集装置使收集容易并不会产生负担；新式剪茎刀头，选择性采摘，不损伤果皮，本装置的刀头是倾斜的并辅以辅助视觉，使剪切时可选择，剪茎式采摘使果皮不易损伤，刀头可拆卸，维护简单；一体化设计，使用时仅需轻推上支架，舵机控制万向轮自动调偏，通过摄像头图传到显示屏，单手完成剪夹果实及收集，使用过程无需弯腰，省力便捷，大大降低采摘工作的疲劳度；成本低廉，适于量产；针对中小型种植户及观光游客推出的辅助人工省力便捷工具；结构简单且稳定，刀头可拆卸，维护简单且成本低；应用前景广阔，在初代设计还可进行其他功能的拓展。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的采摘部的结构放大示意图；

图3为本发明实施例的整体结构的上部的放大示意图；

图4为本发明实施例的万向轮调偏装置的结构放大示意图；

图5为本发明实施例的万向轮调偏装置的电路示意图。

图中：1-万向轮调偏装置，11-舵机，12-水平传动杆，13-横杆，14-连接杆，2-上支架，3-下支架，31-不锈钢底板，4-移动装置，41-万向轮，42-定向轮，43-安装杆，5-采摘杆，51-刹车式手柄，52-向心关节轴承，6-采摘部，61-刀架，62-刀片，63-弹性材料，64-绳索安装柱，7-收集部，8-视觉辅助装置，81-显示屏。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图所示，该草莓采摘器由上支架、下支架和移动装置组成的田间小车为基本载体，辅以视觉辅助装置、万向轮调偏装置、拆卸式剪夹一体刀头的采摘部、连接球形链接的采摘杆。所述田间小车也可以在现有的小车基础上进行改进。整体采用一体式方法设计，使用时仅需轻推小车，舵机控制万向轮调偏，通过摄像头图传到显示屏，单手完成剪夹果实收集到小车的可拆卸篮里。使用过程省力便捷，大大降低采摘工作的疲劳度，并且在保护果实的基础上大大提高了采摘的效率。

垄间行走式草莓采摘器包括上支架和下支架，下支架底部设置移动装置，上支架上铰接设置采摘杆，采摘杆的下端设置采摘部，下支架上设置收集部；采摘部包括相互铰接设置的两刀架，每个刀架上均装夹刀片和弹性材料且刀片位于弹性材料的上方，两刀架上的弹性材料之间的距离比两刀架上的刀片之间的距离近。弹性材料可以为橡胶。

进一步地，每个刀架上均设置绳索安装柱，两个绳索安装柱的横向通孔内设置绳索，绳索一端直径大于横向通孔孔径，绳索另一端连接采摘杆上部设置的刹车式手柄，两个绳索安装柱之间的绳索上套设弹簧。

为了保护果皮不被破坏，设计了无损害果皮的采摘部。采摘部包括两片刀架，刀架上装夹着刀片和弹性材料。弹性材料的尺寸比刀片略宽，使用时，两片弹性材料先接触并夹紧草莓茎后，在该位置的上方即刀片的位置，两刀片才接触并且切断根茎。采摘部在工作时全程不接触果实，仅对果茎进行夹和剪两个动作，保证了果实在采摘过程中不被损害。刀头的刀片为可拆卸式，刀片磨损严重可以直接更换刀片无需更换整个刀头，保证采摘部的使用寿命从而一定程度节省生产成本。

进一步地，采摘杆通过向心关节轴承连接在上支架上。

将采摘杆通过与向心关节轴承的连接在上支架上，采摘杆与上支架相对固定，使用时无需时刻提着杆体，采摘草莓省力且高效。采摘杆和固定在上支架上的向心关节轴承结合保证了采摘杆端部可以进行一定角度的位移，方便了草莓从垄端到收集篮的移动。通过数学计算出垄端到收集篮所需经过的距离即杆头需移动的弧长，从而确定出向心轴承具体的安装位置，轴承和杆体采用间隙配合，可通过操控杆体沿轴向滑移小段距离进行位置微调，实现对垄上草莓的精准采摘和便捷收集。

进一步地，移动装置包括设置在下支架底部前端的万向轮和设置在下支架底部后端的定向轮，下支架上设置万向轮调偏装置，万向轮调偏装置包括舵机，舵机连接水平传动杆，万向轮的安装杆固接有横杆，所述水平传动杆与横杆之间设置有连接杆，所述水平传动杆上设置有第一滑槽，所述横杆上设有第二滑槽，第一螺栓穿过第一滑槽并与水平传动杆上部连接，第二螺栓穿过第二滑槽并与连接杆下部铰接。

移动装置通过三轮实现移动，前置一个万向轮后置两个定向轮，万向轮部分设计了万向轮调偏装置，通过舵机和超声波使万向轮调整方向，使草莓采摘器始终自己保持沿着垄的中线行走。下支架的不锈钢底板上设置开口，开口处放置收集篮，降低了收集篮的高度，便于垄上草莓剪夹后转移到收集篮，减少不必要的抬升动作。

移动装置采用三轮式，前置为一个万向轮。通过草莓采摘器两边的超声波测距离反馈到stc89C51芯片从而控制舵机的转动来控制万向轮的转动，以实现田间车在垄道上直行，使人推车时不需控制车的方向，只需用力向前推，同时将注意力放在采摘上面，以提高效率。同时保持直行使垄端到车的距离固定，便于杆体转移动作的同步性，便于操作。

具体地，在万向轮外焊接上一根横杠并通过螺栓连接出一条竖向设置的连接杆，竖向设置的连接杆通过半螺纹螺栓连接在水平传动杆，横杆里有一条第二滑槽，以调解连接杆的位置，水平传动杆里有一第二滑槽，舵机驱动传动杆转动，进而带动连接杆移位，连接杆带动横杆移位，横杆带动万向轮安装杆移位，进而实现控制万向轮的方向调节。两边的超声波检测距离反馈到主控板上，主控板控制舵机控制横杆从而带动前轮调整角度。通过调节主控板的程序从而适应不同的田间垄道的宽度。该设计区别于传统的前轮调偏的方式，实现了全自动化，节约人力。

进一步地，上支架上设置视觉辅助装置，视觉辅助装置包括设置在采摘杆上、靠近采摘部一侧的摄像头，摄像头电性连接显示屏并将拍摄画面实时传递到显示屏，显示屏设置在上支架的上部，采摘部远离采摘杆一端倾斜向上。

在采摘杆前端设置广角摄像头，摄像头经图传系统将拍摄画面通过USB线实时传递到显示屏上，刀头采用非直立式，其与采摘杆的倾斜角度为90°，这种设计方式可配合摄像头进一步为我们提供良好的视野。在操作使用时，无需费力的看地上去找盘根错节的茎，只需看着显示屏进行简易操作，方便，省时。

进一步地，上支架由不锈钢方管焊接而成，下支架包括由不锈钢方管焊接而成的框架和框架底部设置的不锈钢底板。

进一步地，不锈钢底板上设置开口，开口边缘支撑收集部。

进一步地，上支架和采摘杆均为伸缩式的。

垄间行走式草莓采摘器的工作方法如下，移动装置被驱动，草莓采摘器移动，通过操控采摘杆将采摘部移动至所需采摘的草莓处，其中至少一个刀架被驱动使两刀架相互靠近，两刀架的弹性材料夹住草莓的茎，随着两刀架的进一步靠近，两刀架的刀片靠近切断草莓被夹的茎的上方，此时，草莓被摘下，两刀架的弹性材料依然夹住所述草莓被夹的茎，再操控采摘杆将采摘部移动至收集部，驱动两刀架相互远离，两刀架的弹性材料相互远离，松开所述草莓被夹的茎。

进一步地，移动装置被驱动，通过万向轮调偏装置使草莓采摘器保持沿着垄的中线行走，通过摄像头将所需采摘草莓处的拍摄画面实时传递到显示屏，通过单手操作采摘杆及采摘杆上的刹车式手柄完成夹剪草莓及收集。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种垄间行走式草莓采摘器，其特征在于：包括上支架和下支架，下支架底部设置移动装置，上支架上铰接设置采摘杆，采摘杆的下端设置采摘部，下支架上设置收集部；采摘部包括相互铰接设置的两刀架，每个刀架上均装夹刀片和弹性材料且刀片位于弹性材料的上方，两刀架上的弹性材料之间的距离比两刀架上的刀片之间的距离近；

每个刀架上均设置绳索安装柱，两个绳索安装柱的横向通孔内设置绳索，绳索一端直径大于横向通孔孔径，绳索另一端连接采摘杆上部设置的刹车式手柄，两个绳索安装柱之间的绳索上套设弹簧；

采摘杆通过向心关节轴承连接在上支架上；

移动装置包括设置在下支架底部前端的万向轮和设置在下支架底部后端的定向轮，下支架上设置万向轮调偏装置，万向轮调偏装置包括舵机，舵机连接水平传动杆，万向轮的安装杆固接有横杆，所述水平传动杆与横杆之间设置有连接杆，水平传动杆与连接杆通过第一螺栓连接，所述横杆与连接杆通过第二螺栓连接，所述水平传动杆上设置有第一滑槽，所述横杆上设有第二滑槽；

上支架和采摘杆为伸缩的。

2.根据权利要求1所述的垄间行走式草莓采摘器，其特征在于：上支架上设置视觉辅助装置，视觉辅助装置包括设置在采摘杆上、靠近采摘部一侧的摄像头，摄像头电性连接显示屏并将拍摄画面实时传递到显示屏，显示屏设置在上支架的上部，采摘部远离采摘杆一端倾斜向上。

3.根据权利要求1所述的垄间行走式草莓采摘器，其特征在于：上支架由不锈钢方管焊接而成，下支架包括由不锈钢方管焊接而成的框架和框架底部设置的不锈钢底板。

4.根据权利要求3所述的垄间行走式草莓采摘器，其特征在于：不锈钢底板上设置开口，开口边缘支撑收集部。

5.根据权利要求2所述的垄间行走式草莓采摘器的工作方法，其特征在于：移动装置被驱动，草莓采摘器移动，通过操控采摘杆将采摘部移动至所需采摘的草莓处，其中至少一个刀架被驱动使两刀架相互靠近，两刀架的弹性材料夹住草莓的茎，随着两刀架的进一步靠近，两刀架的刀片靠近切断草莓被夹的茎的上方，此时，草莓被摘下，两刀架的弹性材料依然夹住所述草莓被夹的茎，再操控采摘杆将采摘部移动至收集部，驱动两刀架相互远离，两刀架的弹性材料相互远离，松开所述草莓被夹的茎。

6.根据权利要求5所述的垄间行走式草莓采摘器的工作方法，其特征在于：移动装置被驱动，通过万向轮调偏装置使草莓采摘器保持沿着垄的中线行走，通过摄像头将所需采摘草莓处的拍摄画面实时传递到显示屏，通过单手操作采摘杆及采摘杆上的刹车式手柄完成夹剪草莓及收集。