CN108496557B - 单手橘子采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单手橘子采摘装置，包括可穿戴的手腕固定结构和手掌固定结构，还包括钢索固定调节结构、连杆传动结构和剪切结构，所述手腕固定结构和手掌固定结构由关节轴承架连接；所述钢索固定调节结构设置在手腕固定结构上，用于固定并调节钢索，所述连杆传动结构设置在手掌固定结构上，用于连接钢索和剪切结构，所述剪切结构设置在手掌固定结构上，包括相互配合实现剪切的固定刀片和活动刀片，所述活动刀片与连杆传动结构连接，所述活动刀片由连杆传动结构控制；手掌握住橘子过程中，拉紧钢索带动连杆传动结构运动，从而控制活动刀片与固定刀片的开合，实现橘子梗的剪切。

Description

单手橘子采摘装置

技术领域

本发明涉及橘子采摘机械化领域，具体地指一种单手橘子采摘装置。

背景技术

在采摘柑橘的时候，柑橘与橘梗之间连接强度很高，但橘皮的强度很低，若采用“扯”或者“掰”的形式采摘柑橘，则必然会使柑橘顶端那一部分果皮脱落，从而降低柑橘的保存时间，并影响柑橘的保存时间。因此，果农们大多采用“剪”的方式采摘柑橘,但是在使用剪刀的时候会遇到很多问题：首先在使用剪刀时必须使用两只手配合工作，一只手抓着柑橘，另一只手使用剪刀，这就限制了人们在采摘的同时进行其他工作，如提篮子等，因此人们只能将篮子放在指定地点，每摘一个柑橘都要放到篮子里，使用不方便。其次，双手使用剪刀时，采摘的范围也会变小，采摘效率会大大降低。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种结构简单、方便快捷，单手即可操作的单手橘子采摘装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的单手橘子采摘装置，其特殊之处在于：包括可穿戴的手腕固定结构和手掌固定结构，还包括钢索固定调节结构、连杆传动结构和剪切结构，所述手腕固定结构和手掌固定结构由关节轴承架连接，且所述关节轴承架与所述手腕固定结构铰接与所述手掌固定结构固定连接；所述钢索固定调节结构设置在手腕固定结构上，用于固定并调节钢索，所述连杆传动结构设置在手掌固定结构上，用于连接钢索和剪切结构，所述剪切结构设置在手掌固定结构上，包括相互配合实现剪切的固定刀片和活动刀片，所述活动刀片与连杆传动结构连接，所述活动刀片由连杆传动结构控制；手掌握住橘子过程中，拉紧钢索带动连杆传动结构运动，从而控制活动刀片与固定刀片的开合，实现橘子梗的剪切。

进一步地，所述手腕固定结构包括手腕支撑架和带开合连接扣的帆布，所述手腕支撑架两侧设置有用于连接帆布的条形槽。

进一步地，所述手掌固定结构包括手掌固定板，所述手掌固定板下表面连接一手套，所述剪切机构设置在手掌固定板上表面。

进一步地，所述关节轴承架设置有两个，分别设置手腕关节两侧。

更进一步地，所述手掌固定结构还包括手掌底板，所述手掌底板下端设置有凸台，所述手掌固定板上表面设置有凹槽，凸台与凹槽的过盈配合实现手掌底板与手掌固定板的连接；所述连杆传动结构和剪切结构设置在手掌底板上。

再进一步地，所述连杆传动结构包括依次首尾铰接的杆一、杆二、杆三和杆四，还包括连接滑块和安装在手掌底板上的滑块轴，所述杆一的首端铰接在手掌底板上，所述杆三中部与手掌底板铰接；所述杆四的尾端与活动刀片连接；所述连接滑块与杆二尾端铰接，所述连接滑块通过直线轴承与滑块轴连接。

更近一步地，所述剪切结构包括与手掌底板铰接的刀架底板和与杆四尾端连接的刀架，所述固定刀片固定在刀架底板上，所述刀架底板上垂直于刀口的方向还设置有并排的两根刀架轴，所述活动刀片固定在刀架上，所述刀架通过直线轴承安装在刀架轴上，所述刀架轴上还设置有用于使刀架复位的复位弹簧。

进一步地，所述钢索固定调节模块包括设置在手腕固定结构上的线圈调节轴、绕线轮、线圈支撑架和挡片，所述绕线轮安装在线圈调节轴上，线圈调节轴安装在线圈支撑架上，线圈支撑架固定在手腕固定结构上，所述线圈调节轴上设置有八角头，所述线圈支撑架上配合八角头设置有八角头凹槽，所述线圈调节轴一端头设置有可拆卸的挡片，所述挡片位于八角头一端，用于防止八角头从安装槽中滑出。

优选地，所述挡片一端铰接在手腕固定结构上，另一端设置有与线圈调节轴配合的凹槽。

优选地，所述手掌固定结构上设置有用于对钢索起导向与限位作用的滑轮，所述滑轮通过滑轮架安装在手掌底板上。

本发明的优点在于：

1)单手使用扩大采摘范围，简化采摘流程，可一手提篮一手采摘；

2)双手使用提高采摘效率；

3)单个装置左右手均可用，适用性广；

4)市场无同类产品，前景广阔。

附图说明

图1为本发明单手橘子采摘装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图2的剖视图。

图5为图1的向视图。

图6为图1中剪切模块的主视图。

图7为调节轴轴测图。

图8为挡板轴测图。

图中：

1-剪切模块；2-关节轴承架；3-线圈支撑架；4-挡片；5-手腕支撑架；5.1-条形槽；6-手掌底板；7-手掌固定板；8-杆二；9-杆一；10-轴套一；11-滑轮架；12-关节轴承；13-线圈调节轴；14-滑轮；15-支撑架；16-滑块轴；17-铰接销；18-杆三；19-杆四；20-连接滑块；21-直线轴承；22-紧固螺钉；23-轴套二；24-轴盖；25-滑轮轴；26-绕线轮；27-刀架底板；28-直线轴承；29-复位弹簧；30-活动刀片；31-固定刀片；32-刀架；33-刀架轴；34-凸台；35-凹槽；36-八角头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

本发明所设计的单手橘子采摘装置，包括可穿戴的手腕固定结构和手掌固定结构，还包括钢索固定调节结构、连杆传动结构和剪切结构，所述手腕固定结构和手掌固定结构由关节轴承架2连接，且所述关节轴承架2与所述手腕固定结构铰接与所述手掌固定结构固定连接；所述钢索固定调节结构设置在手腕固定结构上，用于固定并调节钢索，所述连杆传动结构设置在手掌固定结构上，用于连接钢索和剪切结构，所述剪切结构设置在手掌固定结构上，包括相互配合实现剪切的固定刀片31和活动刀片30，所述活动刀片30与连杆传动结构连接，所述活动刀片30由连杆传动结构控制；手掌握住橘子过程中，拉紧钢索带动连杆传动结构运动，从而控制活动刀片30与固定刀片31的开合，实现橘子梗的剪切。钢索固定调节结构钢索固定调节结构手腕固定结构包括手腕支撑架5和带开合连接扣的帆布，手腕支撑架5与手腕贴合，手腕支撑架5两侧设置有条形槽5.1，与帆布连接，帆布通过开合扣连接，固定在手腕上，从而适应不同大小的人手。

钢索固定调节模块包括设置在手腕固定结构上的线圈调节轴13、绕线轮26、线圈支撑架3和挡片4，所述绕线轮26安装在线圈调节轴13上，线圈调节轴13安装在线圈支撑架3上，线圈支撑架3固定在手腕固定结构上，所述线圈调节轴13上设置有八角头36，所述线圈支撑架3上配合八角头36设置有八角凹槽，所述线圈调节轴13一端头设置有可拆卸的挡片4，所述挡片4位于八角头36一端，用于防止八角头36从安装槽中滑出。挡片4一端铰接在手腕固定结构上，另一端设置有与线圈调节轴13配合的凹槽。

手掌固定结构上设置有用于绷紧钢索的滑轮14，所述滑轮14通过滑轮架11安装在手掌底板6上。钢索从线圈支撑架3上的绕线轮26绕到前端滑轮14上。工作准备阶段时，可以通过调节钢索固定调节模块，使装置达到的初始位置时，人手腕用力的角度更加舒适。同时还可以调节装置因使用过度而产生的误差。

调节过程中，钢索固定在绕线轮26上，绕线轮26通过紧定螺钉固定在线圈调节轴13上。使用时，先拨开阻挡线圈调节轴外滑的挡片4，将线圈调节轴13的八角头36从线圈支撑架八角形的槽中抽出，后转动线圈调节轴即可调节钢索长度，从而调节钢索的松紧程度，经计算，调节轴每转动45度可收放钢索2mm，符合使用要求，调节完成后插入线圈调节轴13，并拨下挡板4完成调节。

手掌固定结构包括手掌固定板7，手掌固定板7下表面连接一手套，上表面连接手掌底板6，剪切结构设置在手掌底板6上。

为使装置在工作时，钢索在手腕处的固定点较为稳定，防止手腕固定结构从锥形的小臂上滑下，在手掌底板6与手腕支撑架5之间添加硬质的关节轴承架2；关节轴承架2与手腕支撑架5两边的圆孔采用螺栓进行铰接，关节轴承架2与手掌底板6分别与支撑架15用螺栓进行连接实现关节轴承架2与手掌底板6的固连，在关节轴承与支撑架25之间设计轴套一10实现定位。为使手腕转动的自由度更大，人在工作时更加舒适，关节轴承架2与手腕支撑架5的铰接处使用关节轴承12，增加其自由度，关节轴承12与关节轴承架2之间采用过盈配合连接。

手掌底板6靠近手臂侧用螺栓固定连接有滑轮架11，滑轮14通过滑轮轴25固定在滑轮架11上，对钢索起导向与限位作用，保证钢索一直水平拉动连杆传动结构的连接滑块20。

连杆传动结构固定在手掌底板6上，手掌底板6通过下端的凸台34与手掌固定板7上表面的凹槽35过盈配合，手掌固定板7下面胶结一个手套，人手通过手套佩戴手部装置。连杆传动结构为八杆机构，起力的放大作用。连杆传动结构包括依次首尾相互铰接的杆一9、杆二8、杆三18和杆四19，还包括连接滑块20和安装在手掌底板6上的滑块轴16，杆一9的首端铰接在手掌底板6上，杆三18中部铰接在手掌底板6上；杆四19的尾端与活动刀片连接；

连接滑块20下方开槽，通过销钉与杆二8形成滑动副与转动副的双副连接，连接滑块20上方打一螺纹孔，将钢索缠绕在螺钉上后旋进螺纹孔以固定钢索。为减少连接滑块20的滑动摩擦力，连接滑块20通过直线轴承21与滑块轴16连接，滑块轴16设置有两个，直线轴承21通过紧定螺钉22固定在连接滑块20上，直线轴承21孔与滑块轴16成滑动副，两个直线轴承的设计可减少直线轴承间隙带来的影响；滑块轴16过手掌底板6侧板上的孔与轴盖24孔固定，轴盖24过螺栓定在手掌底板6。手掌底板6与杆一9通过螺栓铰接。手掌底板6与杆三18的铰接处有存储润滑油的凹槽，手掌底板6与杆一9的铰接处，设计一带螺纹孔的轴套二23，先与手掌底板6上的孔过盈配合，再通过螺栓与手掌底板6铰接。工作时，钢索拉动连接滑块20，带动杆二8逆时针转动，从而推动平动剪切模块的刀架。

剪切结构中，两根轴33通过紧固螺钉与刀架底板27固定。为使刀架32的滑动摩擦减小，刀架内安装有两直线轴承28，通过紧定螺钉固定。固定刀片31通过螺栓固定在刀架底板27上，活动刀片30通过螺栓固定在刀架32上。为使刀片能够复位，工作时钢索一直处于紧绷状态，在刀架轴33上安装有复位弹簧29，为装置提供回复力。复位弹簧29末端安装垫片防止复位弹簧29卡进直线轴承28内部。

刀架底板27通过螺栓与手掌底板6铰接，另外，刀架底板27的凹槽与手掌底板6的凸缘通过过盈配合进行相互定位。本发明的具体操作过程如下：

佩戴本装置，手腕先轻微转动，并调节绳索，使装置处于初始位置时手腕开始用力的角度较为舒适。然后手掌轻轻包裹柑橘，并通过人眼调整手的位置与角度，使果梗处于两刀片之间，刀刃剪切方向与果梗垂直。由于钢索一端固定在绳传动机构的固定架上，一端与八杆增力模块的滑块连接，所以在手腕转动的过程中，钢索与手掌会产生相对位移，从而带动八杆增力模块的滑块移动。再通过八杆增力，带动平动剪切模块的刀架和刀片移动，将果梗剪断，同时柑橘也会落在手掌中完成回收过程。

为提高采摘效率为本装置可双手佩戴进行采摘。为使加工工艺简化，提高装置互换性能，设计了形态切换机构，从而使装置能够根据佩戴的手的不同自由切换形态。此功能的实现主要是通过刀架底板27与手掌底板6的铰接、连杆传动结构、手掌底板6与手掌固定板7的拆卸连接共同实现的。实现过程如下：

1、将手掌底板6与手掌固定板7拆开；

2、拆开后水平180°翻转手掌底板6；

3、将刀架底板27绕与手掌底板6铰接处翻180°后将手掌底板6与手掌固定板7重新连接；

4、连接滑块20在复位弹簧29的作用下自动回到初始位置。

本发明实现单手采摘橘子，单手使用扩大采摘范围，简化采摘流程，可一手提篮一手采摘；单个装置左右手均可用，适用性广；左右手同时佩戴本发明的装置，可实现双手同时采摘，提高了采摘效率；该装置市场无同类产品，应用前景广阔。

Claims (10)

1.单手橘子采摘装置，其特征在于：包括可穿戴的手腕固定结构和手掌固定结构，还包括钢索固定调节结构、连杆传动结构和剪切结构，所述手腕固定结构和手掌固定结构由关节轴承架(2)连接，且所述关节轴承架(2)与所述手腕固定结构铰接与所述手掌固定结构固定连接；所述钢索固定调节结构设置在手腕固定结构上，用于固定并调节钢索，所述连杆传动结构设置在手掌固定结构上，用于连接钢索和剪切结构，所述剪切结构设置在手掌固定结构上，包括相互配合实现剪切的固定刀片(31)和活动刀片(30)，所述活动刀片(30)与连杆传动结构连接，所述活动刀片(30)由连杆传动结构控制；手掌握住橘子过程中，手腕转动，拉紧钢索带动连杆传动结构运动，从而控制活动刀片(30)与固定刀片(31)的开合，实现橘子梗的剪切。

2.根据权利要求1所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述手腕固定结构包括手腕支撑架(5)和带开合连接扣的帆布，所述手腕支撑架(5)两侧设置有用于连接帆布的条形槽(5.1)。

3.根据权利要求1所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述手掌固定结构包括手掌固定板(7)，所述手掌固定板(7)下表面连接一手套，所述剪切结构设置在手掌固定板上表面。

4.根据权利要求1所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述关节轴承架(2)设置有两个，分别设置手腕关节两侧。

5.根据权利要求3所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述手掌固定结构还包括手掌底板(6)，所述手掌底板下端设置有凸台(34)，所述手掌固定板上表面设置有凹槽(35)，凸台(34)与凹槽(35)的过盈配合实现手掌底板(6)与手掌固定板(7)的连接；所述连杆传动结构和剪切结构设置在手掌底板(6)上。

6.根据权利要求5所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述连杆传动结构包括依次首尾铰接的杆一(9)、杆二(8)、杆三(18)和杆四(19)，还包括连接滑块(20)和安装在手掌底板(6)上的滑块轴(16)，所述杆一(9)的首端铰接在手掌底板(6)上，所述杆三(18)中部与手掌底板(6)铰接；所述杆四(19)的尾端与活动刀片(30)连接；所述连接滑块(20)与杆二(8)尾端铰接，所述连接滑块(20)通过直线轴承与滑块轴(16)连接，连接滑块(20)下方开槽，通过销钉与杆二(8)形成滑动副与转动副的双副连接。

7.根据权利要求5所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述剪切结构包括与手掌底板(6)铰接的刀架底板(27)和与杆四(19)尾端连接的刀架(32)，所述固定刀片(31)固定在刀架底板(27)上，所述刀架底板(27)上垂直于刀口的方向还设置有并排的两根刀架轴(33)，所述活动刀片(30)固定在刀架(32)上，所述刀架(32)通过直线轴承安装在刀架轴(33)上，所述刀架轴(33)上还设置有用于使刀架(32)复位的复位弹簧(29)。

8.根据权利要求1所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述钢索固定调节结构包括设置在手腕固定结构上的线圈调节轴(13)、绕线轮(26)、线圈支撑架(3)和挡片(4)，所述绕线轮(26)安装在线圈调节轴(13)上，线圈调节轴(13)安装在线圈支撑架(3)上，线圈支撑架(3)固定在手腕固定结构上，所述线圈调节轴(13)上设置有八角头(36)，所述线圈支撑架(3)上配合八角头设置有八角凹槽，所述线圈调节轴(13)一端头设置有可拆卸的挡片(4)，所述挡片(4)位于八角头(36)一端，用于防止八角头(36)从安装槽中滑出。

9.根据权利要求8所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述挡片(4)一端铰接在手腕固定结构上，另一端设置有与线圈调节轴(13)配合的凹槽。

10.根据权利要求1所述的单手橘子采摘装置，其特征在于：所述手掌固定结构上设置有用于对钢索起导向与限位作用的滑轮(14)，所述滑轮(14)通过滑轮架(11)安装在手掌底板(6)上。

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