CN108541457A - 一种车载摇振式果实采摘器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载摇振式果实采摘器，具体包括手推小车、驱动装置、摇振装置、调幅装置以及树枝夹持装置。通过树枝夹持装置夹紧树枝枝干，并在摇振装置的作用下使得树枝做一定幅度且空间封闭的圆周运动，进而产生摇振来实现果实与枝干的分离，并通过调幅装置改变摇晃力度，实现不同种类果实的采摘。本发明结构简单、可靠，能节省劳动力，且有效解决采摘果实时用时长且成本高的问题。

Description

一种车载摇振式果实采摘器
技术领域
本发明属于果实采摘技术领域，特别涉及采摘枣类、李类等果柄细小、易于与枝干分离的果实领域。
背景技术
近年来我国果林种植面积不断扩大，但果园收获主要依靠人工手摘、借助云梯、采摘剪刀等工具辅助采摘，效率很低。对于枣类、李类等果柄细小、果实密且分布不均的果树，采摘劳动强度更大，用时更长，且成本高，甚至由于采摘高处果实爬树而容易造成人身伤害。
若采用摇振方式采摘这类果树就大大提高了效率，节省了人力成本。现有的通过摇振方式采摘水果的机器多为大型采摘机和小型手持式采摘机。大型采摘机虽然实现了全自动化，但其价格不菲，维修成本高；小型手持式采摘机使用方便，但人手拿着较重的调节杆,长时间工作时工作负荷较大。
发明内容
为了解决上述实际问题，本发明提供了一种结构紧凑、简单实用，能方便快速采摘果实的机器。
本发明采用的技术方案是：包括手推小车、驱动装置、摇振装置、调幅装置及树枝夹持装置；所述的手推小车包括推手、车底板和自锁车轮，所述的推手与所述车底板固连，所述的自锁车轮数量为4个，且固定安装在车底板四个端角处；所述的驱动装置包括调速电机及减速器Ⅰ，所述的减速器I与所述调速电机相连，且均安装在所述的车底板上；所述的摇振装置包括蜗杆、轴承座Ⅰ、定心轴、球铰支座、蜗轮和摇杆；所述轴承座Ⅰ和所述的定心轴均固定在所述的车底板上；所述蜗杆通过所述的轴承座Ⅰ进行水平支撑，且与所述的减速器Ⅰ相连；所述蜗轮通过所述定心轴进行竖向支撑，且与所述蜗杆相啮合；所述的球铰支座固定安装在所述蜗轮的上端面，与所述的摇杆一端铰接；所述调幅装置包括伺服电机、减速器Ⅱ、连杆、轴承座Ⅱ、套筒、滑杆、摇臂Ⅰ、摇臂Ⅱ、支板、紧定螺母以及球面轴承；所述的伺服电机、减速器Ⅱ、轴承座Ⅱ均固定安装在所述的车底板上，且伺服电机与减速器Ⅱ相连；所述的连杆与所述的减速器连接，且通过所述的轴承座Ⅱ进行水平支撑；所述的摇臂Ⅰ与所述的连杆固定连接；所述摇臂Ⅱ与所述的摇臂Ⅰ以转动副接连，且另一端与所述的支板以转动副相连；所述的支板四个端角处通过所述的紧定螺母固定安装有4个所述的滑杆；所述的套筒固定安装在所述的车底板上，且与所述的滑杆以移动副相连；所述的支板中心处打孔，且固定安装所述的球面轴承；所述的摇杆采用所述的球面轴承进行定位支撑；所述树枝夹持装置包括定爪、弹簧、动爪、磁块、直流式吸盘电磁铁、紧定螺钉I、销轴、磁控电源、夹紧块及紧定螺钉II；所述的动爪与所述的定爪通过所述销轴以转动副连接，所述的弹簧安装在所述的动爪与定爪之间，且所述的定爪通过所述的紧定螺钉I固定安装在杆顶端；所述磁块固定在动爪侧端；所述的直流式吸盘电磁铁通过所述的磁控电源供电，所述的磁控电源固定安装在摇杆顶端，所述的夹紧块通过所述的紧定螺钉II成对安装在所述的定爪和所述的动爪顶端。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述的摇杆具有伸缩功能，可自由调节摇杆的长度，且摇杆的尾端为球形结构，与所述蜗轮端面通过球铰支座连接。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述的球面轴承与所述的摇杆之间为间隙配合。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述的摇臂I、摇臂II在所述的连杆两端各布置一组。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述的伺服电机的转动由脉冲信号控制，通过伺服电机带动连杆转动，进而带动摇臂Ⅰ与摇臂Ⅱ运动，通过摇臂Ⅱ往上推动或下拉所述支板，从而带动所述的球面轴承上下移动，致使所述的摇杆支点位置改变且实现摇杆摇振过程的调幅。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述夹持装置工作前，所述的弹簧在夹紧树枝时处于拉伸状态，打开所述的磁控电源使所述的直流式吸盘电磁铁带磁，使所述磁铁与所述磁块相吸，所述的弹簧进一步被拉伸，实现动爪的张开，在对准目标树枝后，断开磁控电源，直流式吸盘电磁铁磁性随之消失，弹簧复位，手爪抓紧树枝。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述夹紧块表面为粗糙表面，可加大摩擦效果。
上述的一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：所述小车车轮带有自锁装置，拨下所述车轮上的锁住开关，车轮自锁，不会移动，保证机器工作状态时处于稳定状态。
附图说明
图1为本发明提供的采摘设备原理示意图。
图2为本发明采摘设备中调幅装置结构示意图。
图3为本发明采摘设备中树枝夹持装置结构示意图。
图中：11-推手，12-车底板，13-自锁车轮，21-调速电机，22-减速器Ⅰ，31-蜗杆，32-轴承座Ⅰ，33-定心轴，34-球铰支座，35-蜗轮，36-摇杆，41-伺服电机，42-减速器Ⅱ，43-连杆，44-轴承座Ⅱ，45-套筒，46-滑杆，47-摇臂Ⅰ，48-摇臂Ⅱ，49-支板，410-紧定螺母，411-球面轴承，51-定爪，52-弹簧，53-动爪，54-磁块，55-直流式吸盘电磁铁，56-紧定螺钉Ⅰ，57-销轴，58-磁控电源，59-夹紧块，510-紧定螺钉II。
具体实施方式
图1和图2所示为本发明提供的一种果实采摘设备结构，其原理如图所示:推手（11）与车底板（12）固连，四个自锁车轮（13）固定安装在车底板（12）四个端角处；将调速电机（21）卧式固定安装在车底板（12）上；减速器Ⅰ（22）固定安装在车底板上，并与调速电机（21）相连，轴承座Ⅰ（32）、定心轴（33）固定安装在车底板（12）上，蜗杆（31）通过轴承座Ⅰ（32）进行水平支撑，与减速器Ⅰ（22）相连，蜗轮（35）通过定心轴（33）进行竖向支撑，与蜗杆（31）相啮合，在蜗轮（35）上打孔，将球铰支座（34）固定安装在距离蜗轮（35）上端面中心3厘米处，摇杆（36）末端为球形端，与球铰支座（34）铰接；将伺服电机（41）卧式固定安装在车底板（12）上；减速器Ⅱ（42）、轴承座Ⅱ（44）固定安装在车底板（12）上，伺服电机（41）与减速器Ⅱ（42）相连，减速器Ⅱ（42）连接连杆（43），连杆（43）由轴承座Ⅱ（44）水平支撑，摇臂Ⅰ（47）末端环形端与连杆（43）过盈配合，摇臂I（47）与摇臂II（48）通过转动副结构连接，该转动副结构可以是铰链结构；在支板（49）四个端角处打孔，支板孔与滑杆（46）固连，滑杆（46）与套筒（45）配合相连，并用紧定螺母（410）将滑杆（46）和支板（49）固定连接，滑杆（46）另一端与套筒（45）间隙配合。当给伺服电机（41）输入一个脉冲时，伺服电机（41）转动一个角度，带动连杆（43）转动，摇臂Ⅰ（47）与摇臂Ⅱ（48）之间角度随之发生改变，摇臂Ⅱ（48）往上推动或下拉支板（49），滑杆（46）沿套筒（45）相对滑动，支板（49）便沿摇杆（36）上下运动，使支点位置改变，摇杆（36）运动支点位置改变，从而控制树枝摆动的幅度。
如图3所示，定爪（51）与动爪（53）通过销轴（57）以转动副连接，弹簧（52）安装在定爪（51）与动爪（52）之间，夹紧块（59）用紧定螺钉II（510）成对安装在定爪（51）和动爪（53）顶端。磁块（54）固定在定爪（51）的侧端，弹簧（52）在夹紧树枝时处于拉伸状态，打开磁控电源（58），使直流式吸盘电磁铁（55）带磁，与磁块（54）相吸，弹簧（52）进一步被拉伸，使动爪（53）绕销轴（57）转动，实现定爪（51）的与动爪（53）分离，在对准目标树枝后，断开磁控电源（58），直流式吸盘电磁铁（55）磁性随之消失，弹簧（52）复位，手爪抓紧树枝。
以采摘冬枣作为具体实施例作具体说明，由中国农业大学报刊载的文章《冬枣果实物理参数与生物特性研究》可知，冬枣果实与果树分离力约为3.97N，枣重约15g，且冬枣树高一般为2-3米，故可使伸缩杆定长为1.5米，可调长为0.8米，将调速电机调至1000转每分钟，取传动比为5：1的蜗杆蜗轮作为传动，将支板调至离车底板约0.5m处，调节杆长和杆的角度，对准目标树枝后控制夹持装置夹紧树枝，启动电机开关。

Claims (4)

1.一种车载摇振式果实采摘器，其特征在于：包括手推小车、驱动装置、摇振装置、调幅装置及树枝夹持装置；所述的手推小车包括推手、车底板和自锁车轮，所述的推手与所述车底板固连，所述的自锁车轮数量为4个，且固定安装在车底板四个端角处；所述的驱动装置包括调速电机及减速器Ⅰ，所述的减速器I与所述调速电机相连，且均安装在所述的车底板上；所述的摇振装置包括蜗杆、轴承座Ⅰ、定心轴、球铰支座、蜗轮和摇杆；所述轴承座Ⅰ和所述的定心轴均固定在所述的车底板上；所述蜗杆通过所述的轴承座Ⅰ进行水平支撑，且与所述的减速器Ⅰ相连；所述蜗轮通过所述定心轴进行竖向支撑，且与所述蜗杆相啮合；所述的球铰支座固定安装在所述蜗轮的上端面，与所述的摇杆一端铰接；所述调幅装置包括伺服电机、减速器Ⅱ、连杆、轴承座Ⅱ、套筒、滑杆、摇臂Ⅰ、摇臂Ⅱ、支板、紧定螺母以及球面轴承；所述的伺服电机、减速器Ⅱ、轴承座Ⅱ均固定安装在所述的车底板上，且伺服电机与减速器Ⅱ相连；所述的连杆与所述的减速器连接，且通过所述的轴承座Ⅱ进行水平支撑；所述的摇臂Ⅰ与所述的连杆固定连接；所述摇臂Ⅱ与所述的摇臂Ⅰ以转动副接连，且另一端与所述的支板以转动副相连；所述的支板四个端角处通过所述的紧定螺母固定安装有4个所述的滑杆；所述的套筒固定安装在所述的车底板上，且与所述的滑杆以移动副相连；所述的支板中心处打孔，且固定安装所述的球面轴承；所述的摇杆采用所述的球面轴承进行定位支撑；所述树枝夹持装置包括定爪、弹簧、动爪、磁块、直流式吸盘电磁铁、紧定螺钉I、销轴、磁控电源、夹紧块及紧定螺钉II；所述的动爪与所述的定爪通过所述销轴以转动副连接，所述的弹簧安装在所述的动爪与定爪之间，且所述的定爪通过所述的紧定螺钉I固定安装在杆顶端；所述磁块固定在动爪侧端；所述的直流式吸盘电磁铁通过所述的磁控电源供电，所述的磁控电源固定安装在摇杆顶端，所述的夹紧块通过所述的紧定螺钉II成对安装在所述的定爪和所述的动爪顶端。
2.根据权利要求1所述的一种车载摇振式果实采摘器, 其特征在于：所述的摇杆具有伸缩功能，且摇杆的尾端为球形结构，与所述蜗轮端面通过球铰支座连接。
3.根据权利要求1所述的一种车载摇振式果实采摘器, 其特征在于：所述的球面轴承与所述的摇杆之间为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的一种车载摇振式果实采摘器, 其特征在于：所述的摇臂I、摇臂II在所述的连杆两端各布置一组。
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