CN108718693A - 一种穿戴式水果采摘辅助器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种穿戴式水果采摘辅助器，该水果采摘辅助器包括二级伸缩执行臂装置、S型穿戴装置和水果收集装置，所述二级伸缩执行臂装置包括左机械臂、右机械臂、右末端抓取装置和左末端剪切装置，其中，所述左机械臂和所述右机械臂的结构完全相同，均包括连接杆、控制手柄、二级伸缩杆、内部伸缩机构和锁紧机构，所述左末端剪切装置和所述右末端抓取装置分别安装在其所对应的锁紧机构上；分别控制所述左末端剪切装置和所述右末端抓取装置所对应的控制手柄使两者工作对水果进行采摘，切割完成后，操作人员转动右末端抓取装置并松开控制手柄使果实从滑道滑入背篓。

Description

一种穿戴式水果采摘辅助器

技术领域

本发明涉及水果采摘技术领域，具体涉及一种穿戴式水果采摘辅助器。

背景技术

我国是世界第一水果生产大国，也是世界第一水果消费大国。据有关数据统计：中国的果园面积近几年一直保持稳定增长的态势。虽然水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求，但是国内水果采摘的机械化程度相对来讲并不高。

目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主，采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%～50%。相比于国外，我国的水果种植主要是分散栽培分户管理，真正实现统一管理的大型现代化果园很少。这种小农经济型的种植方式，存在生产规模小和农民技术素质偏低等问题，使果园的生产管理停留在传统经验上。规范、科学的生产管理方法难以实施，果园机械化程度普遍偏低，提高资源利用率和农业生产率，降低劳动强度，提高经济效益是现代农业的趋势，也是果园采摘机械的发展趋势。在此背景下，针对小型机械难以满足多种采摘需求，大型采摘装置成本过高的现象，我们认为市场需要一种更加经济，更加简单的水果采摘辅助装置来降低果农的生产成本，提高水果采摘的作业效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种穿戴式水果采摘辅助器，以解决现有技术中的单机械臂采摘效率不高、采摘速度慢、严重影响水果采摘辅助装置的实用化的问题，该穿戴式水果采摘辅助器解决现有水果采摘机械采摘和收集过程彼此独立，效率低的问题。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种穿戴式水果采摘辅助器，该水果采摘辅助器包括二级伸缩执行臂装置、S型穿戴装置和水果收集装置，该水果采摘辅助器用于对水果进行采摘并将采摘后的水果收集到水果收集装置，所述S型穿戴装置包括S型支架及设置在所述S型支架一侧的两个平行设置的背带，每一个所述背带均包括柔性带Ⅰ、松紧带、卸力板、柔性带Ⅱ，所述柔性带Ⅰ、所述松紧带、所述卸力板和所述柔性带Ⅱ从上到下依次设置，所述柔性带Ⅰ远离所述松紧带的一端与所述S型支架的上端相连，所述松紧带上设置有挂钩，所述卸力板上设置有万向联轴器，所述柔性带Ⅱ远离所述卸力板的一端与所述S型支架的下端相连，所述S型支架的底端设置有用于固定腰部的固定带；所述S型支架远离所述背带的一侧设置有用于固定水果收集装置的承载平台；

所述二级伸缩执行臂装置包括左机械臂、右机械臂、右末端抓取装置和左末端剪切装置，其中，所述左机械臂和所述右机械臂的结构完全相同，均包括连接杆、控制手柄、二级伸缩杆、内部伸缩机构和锁紧机构，所述连接杆的一端安装在万向联轴器上，所述连接杆的另一端依次与控制手柄、二级伸缩杆以及锁紧机构相连，所述内部伸缩机构设置在所述二级伸缩杆的内部，所述控制手柄包括固定手柄架，运动手柄架，调节螺钉，限位螺钉Ⅰ，所述固定手柄架安装在所述连接杆上，所述运动手柄架通过限位螺钉Ⅰ铰接在固定手柄架上，所述调节螺钉设置在所述运动手柄架上且位于限位螺钉Ⅰ的下方，所述内部伸缩机构的一端固定连接在所述调节螺钉上，所述内部伸缩机构的另一端穿设在所述锁紧机构内，所述内部伸缩机构包括平行设置的下拉条和上拉条，所述下拉条位于所述上拉条的下方，所述下拉条的一端固定连接在所述调节螺钉上，所述下拉条的另一端在与所述上拉条的连接处采用锁紧机构进行锁紧，所述左末端剪切装置和所述右末端抓取装置分别安装在其所对应的锁紧机构上；

所述水果收集装置包括背篓和滑道，所述背篓设置在所述承载平台上，所述滑道的出口端设置在所述背篓的正上方，所述滑道的进口端安装在所述左机械臂上；

分别握紧所述左末端剪切装置和所述右末端抓取装置所对应的控制手柄使两者工作对水果进行采摘，并通过所述水果收集装置对采摘后的水果进行收集。

进一步的，所述锁紧机构包括按压卡扣、卡针、锁紧壳体及设置在锁紧壳体内部的锁紧机构底座，所述下拉条的另一端铰接在所述锁紧机构底座上且在两者的铰接处还铰接有U型卡片，所述U型卡片在自由端的最外侧处设置有凸块，所述上拉条的顶端设置有与所述凸块相匹配的上拉条卡槽，所述按压卡扣铰接在所述锁紧壳体的顶端，所述卡针安装在所述按压卡扣内，所述卡针的底端贯穿所述锁紧壳体的顶端后设置在所述锁紧壳体的内部且所述卡针位于所述U型卡片的正上方，通过提升按压卡扣可带动卡针在竖直方向上向下移动，进而通过卡针将U型卡片上的凸块卡在上拉条上设置的上拉条卡槽中，从而对上拉条和下拉条进行锁紧。

进一步的，所述左末端剪切装置包括运动刀片、固定刀片、固定架、连接螺钉以及限位螺钉Ⅱ，所述固定刀片通过固定架安装在其所对应的锁紧机构上，所述固定刀片上开设有弧形槽，所述运动刀片分别通过连接螺钉和限位螺钉Ⅱ与所述固定刀片铰接且连接螺钉设置在所述弧形槽内，所述上拉条在远离所述下拉条的一端依次从二级伸缩杆和固定架的内部穿过后与所述连接螺钉相连。

进一步的，所述右末端抓取装置包括手爪支座、钢丝绳、弹簧、固定螺栓以及若干个手爪，若干个所述手爪通过手爪支座安装在其所对应的锁紧机构上，所述手爪支座的内部沿轴向设置有安装孔且该安装孔内嵌设有弹簧，若干个所述手爪沿周向铰接在所述手爪支座的顶端，所述上拉条在远离所述下拉条的一端与所述手爪的底端通过钢丝绳相连且两者在连接处设置有固定螺栓；所述钢丝绳穿设在所述弹簧的内侧。

进一步的，所述挂钩、所述万向联轴器均对应的设置在所述背带的同一侧。

进一步的，所述松紧带上设置有用于调节所述松紧带长度的调节扣Ⅰ。

进一步的，所述固定带为柔性固定带。

进一步的，所述固定带上设置有用于调节所述固定带长度的调节扣Ⅱ。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

（1）本发明可选用不同长度的二级伸缩杆来实现对处于不同高度的果实的采摘；

（2）本发明中的穿戴式水果采摘辅助装置通过双手操控二级伸缩执行臂装置来摘取果实，右机械臂和右末端抓取装置负责抓取果实，左机械臂和左末端剪切装置负责剪切果柄，避免登高设施的使用，提高了安全性和采摘效率，减少了对果实的损伤；

（3）在水果采摘过程中，采摘下来的水果可放入固定在左机械臂上的滑道内，通过滑道滑入背篓中，相比现有采摘机械省去采摘过程中放置果实的过程，提高采摘效率；

（4）在使用过程中，S型穿戴装置的S型支架能紧密贴合在使用者的背部，使穿戴更舒适；卸力板紧贴使用者前腹部位，主要功能是为两根二级伸缩执行臂装置提供支撑力，能有效分解支撑反力，减少了作业过程中的疲劳感，延长工作时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1在另一个角度下的结构示意图；

图3是本发明中S型穿戴装置的结构示意图；

图4是本发明中上拉条、下拉条以及锁紧机构的连接关系示意图；

图5是本发明中控制手柄的结构示意图；

图6是本发明中锁紧机构的结构示意图；

图7是本发明中左末端剪切装置结构示意图；

图8是本发明中右末端抓取装置结构示意图；

图中标记：1、右末端抓取装置，11、手爪，12、手爪支座，13、钢丝绳，14、弹簧，15、固定螺栓，2、二级伸缩执行臂装置，21、锁紧机构，211、按压卡扣，212、卡针，213、U型卡片，214、上拉条卡槽，215、锁紧机构底座，216、锁紧壳体，22、二级伸缩杆，221、下拉条，222上拉条，23、控制手柄，231、固定手柄架，232、运动手柄架，233、调节螺钉，234、限位螺钉Ⅰ，24、万向联轴器，25、连接杆，3、S型穿戴装置，31、柔性带Ⅰ，32、松紧带，33、挂钩，34、卸力板，35、柔性带Ⅱ，36、固定带，37、承载平台，38、S型支架，4、水果收集装置，41、滑道，42、背篓，43、滑道端口支架，44、果实，5、左末端剪切装置，51、运动刀片，52、固定刀片，53、固定架，54、连接螺钉，55、限位螺钉Ⅱ，56、弧形槽。

具体实施方式

结合附图对本发明实施例加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种穿戴式水果采摘辅助器，该水果采摘辅助器包括二级伸缩执行臂装置2、S型穿戴装置3和水果收集装置4，该水果采摘辅助器用于对水果进行采摘并将采摘后的水果收集到水果收集装置，如图3所示，所述S型穿戴装置3包括S型支架38及设置在所述S型支架38一侧的两个平行设置的背带，每一个所述背带均包括柔性带Ⅰ31、松紧带32、卸力板34、柔性带Ⅱ35，所述柔性带Ⅰ31、所述松紧带32、所述卸力板34和所述柔性带Ⅱ35从上到下依次设置，所述柔性带Ⅰ31远离所述松紧带32的一端与所述S型支架38的上端相连，所述松紧带32上设置有挂钩33，所述卸力板34上设置有万向联轴器24，所述柔性带Ⅱ35远离所述卸力板34的一端与所述S型支架38的下端相连，所述S型支架38的底端设置有用于固定腰部的固定带36；所述S型支架38远离所述背带的一侧设置有用于固定水果收集装置的承载平台37；

如图2所示，所述二级伸缩执行臂装置2包括左机械臂、右机械臂、右末端抓取装置1和左末端剪切装置5，其中，所述左机械臂和所述右机械臂的结构完全相同，均包括连接杆25、控制手柄23、二级伸缩杆22、内部伸缩机构和锁紧机构21，所述连接杆25的一端安装在万向联轴器24上，使得连接杆25可绕万向联轴器24做较大范围转动，所述连接杆25的另一端依次与控制手柄23、二级伸缩杆22以及锁紧机构21相连，此处，可根据不同的使用场合，选用不同的二级伸缩杆22以实现对不同高度的果实进行采摘，所述内部伸缩机构设置在所述二级伸缩杆22的内部，如图5所示，所述控制手柄23包括固定手柄架231，运动手柄架232，调节螺钉233，限位螺钉Ⅰ234，所述固定手柄架231安装在所述连接杆25上，所述运动手柄架232通过限位螺钉Ⅰ234铰接在固定手柄架231上，所述调节螺钉233设置在所述运动手柄架232上且位于限位螺钉Ⅰ234的下方，所述内部伸缩机构的一端固定连接在所述调节螺钉233上，所述内部伸缩机构的另一端穿设在所述锁紧机构21内，如图4所示，所述内部伸缩机构包括平行设置的下拉条221和上拉条222，所述下拉条221位于所述上拉条222的下方，所述下拉条221的一端固定连接在所述调节螺钉233上，所述下拉条221的另一端在与所述上拉条222的连接处采用锁紧机构21进行锁紧，所述左末端剪切装置5和所述右末端抓取装置1分别安装在其所对应的锁紧机构21上；如图6所示，所述锁紧机构21包括按压卡扣211、卡针212、锁紧壳体216及设置在锁紧壳体216内部的锁紧机构底座215，所述下拉条221的另一端铰接在所述锁紧机构底座215上且在两者的铰接处还铰接有U型卡片213，所述U型卡片213在自由端的最外侧处设置有凸块，所述上拉条222的顶端设置有与所述凸块相匹配的上拉条卡槽214，所述按压卡扣211铰接在所述锁紧壳体216的顶端，所述卡针212安装在所述按压卡扣211内，所述卡针212的底端贯穿所述锁紧壳体216的顶端后设置在所述锁紧壳体216的内部且所述卡针212位于所述U型卡片213的正上方，通过提升按压卡扣211可带动卡针212在竖直方向上向下移动，进而通过卡针212将U型卡片213上的凸块卡在上拉条222上设置的上拉条卡槽214中，从而对上拉条222和下拉条221进行锁紧。如图7所示，所述左末端剪切装置5包括运动刀片51、固定刀片52、固定架53、连接螺钉54以及限位螺钉Ⅱ55，所述固定刀片52通过固定架53安装在其所对应的锁紧机构21上，所述固定刀片52上开设有弧形槽56，所述运动刀片51分别通过连接螺钉54和限位螺钉Ⅱ55与所述固定刀片52铰接且连接螺钉54设置在所述弧形槽56内，所述上拉条222在远离所述下拉条221的一端依次从二级伸缩杆22和固定架53的内部穿过后与所述连接螺钉54相连，握紧控制手柄后，通过下拉条和上拉条带动连接螺钉54在弧形槽56内移动，同时运动刀片51绕限位螺钉Ⅱ55转动，使运动刀片51向固定刀片52的方向移动完成切割动作，如图8所示，所述右末端抓取装置1包括手爪支座12、钢丝绳13、弹簧14、固定螺栓15以及若干个手爪11，若干个所述手爪11通过手爪支座12安装在其所对应的锁紧机构21上，所述手爪支座12的内部沿轴向设置有安装孔且该安装孔内嵌设有弹簧14，若干个所述手爪11沿周向铰接在所述手爪支座12的顶端，手爪11的底端与弹簧14相接触，所述上拉条222在远离所述下拉条221的一端与所述手爪11的底端通过钢丝绳13相连且两者在连接处设置有固定螺栓15；所述钢丝绳13穿设在所述弹簧14的内侧，握紧控制手柄后，通过下拉条和上拉条以及钢丝绳带动手爪向中心靠拢，完成对水果的抓取固定，并辅助以左末端剪切装置5对果实的枝叶进行切割；

所述水果收集装置4包括背篓42和滑道41，所述背篓42设置在所述承载平台37上，所述滑道41的出口端设置在所述背篓42的正上方，所述滑道41的进口端安装在所述左机械臂上；分别控制所述左末端剪切装置5和所述右末端抓取装置1所对应的控制手柄23使两者工作对水果进行采摘，并通过所述水果收集装置4对采摘后的水果进行收集，切割完成后，操作人员转动右末端抓取装置1并松开控制手柄使果实从滑道41滑入背篓42，此处需要说明的是，滑道41的材质采用柔性材料，具有一定的缓冲作用，滑道41的进口端应略高于出口端，以防止果实堵塞滑道41，达到最佳的收集效果。

进一步优化本方案，所述挂钩33、所述万向联轴器24均对应的设置在所述背带的同一侧。

进一步优化本方案，所述松紧带32上设置有用于调节所述松紧带32长度的调节扣Ⅰ。

进一步优化本方案，所述固定带36为柔性固定带36。

进一步优化本方案，所述固定带36上设置有用于调节所述固定带36长度的调节扣Ⅱ。

该装置可以减轻水果采摘和水果收集的劳动量，降低工作强度，缩减两种任务的中间流程，从而提高整体工作效率；

本发明使用时，只需使用者正确穿戴，就能高效、方便地完成一体化的采摘和收集的任务。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。还需要说明的是，在本文中，诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种穿戴式水果采摘辅助器，该水果采摘辅助器包括二级伸缩执行臂装置（2）、S型穿戴装置（3）和水果收集装置（4），该水果采摘辅助器用于对水果进行采摘并将采摘后的水果收集到水果收集装置，其特征在于：

所述S型穿戴装置（3）包括S型支架(38)及设置在所述S型支架(38)一侧的两个平行设置的背带，每一个所述背带均包括柔性带Ⅰ(31)、松紧带(32)、卸力板(34)、柔性带Ⅱ(35)，所述柔性带Ⅰ(31)、所述松紧带(32)、所述卸力板(34)和所述柔性带Ⅱ(35)从上到下依次设置，所述柔性带Ⅰ(31)远离所述松紧带(32)的一端与所述S型支架(38)的上端相连，所述松紧带(32)上设置有挂钩(33)，所述卸力板(34)上设置有万向联轴器(24)，所述柔性带Ⅱ(35)远离所述卸力板(34)的一端与所述S型支架(38)的下端相连，所述S型支架(38)的底端设置有用于固定腰部的固定带(36)；所述S型支架(38)远离所述背带的一侧设置有用于固定水果收集装置的承载平台(37)；

所述二级伸缩执行臂装置（2）包括左机械臂、右机械臂、右末端抓取装置（1）和左末端剪切装置（5），其中，所述左机械臂和所述右机械臂的结构完全相同，均包括连接杆(25)、控制手柄(23)、二级伸缩杆(22)、内部伸缩机构和锁紧机构(21)，所述连接杆(25)的一端安装在万向联轴器(24)上，所述连接杆(25)的另一端依次与控制手柄(23)、二级伸缩杆(22)以及锁紧机构(21)相连，所述内部伸缩机构设置在所述二级伸缩杆(22)的内部，所述控制手柄(23)包括固定手柄架(231)，运动手柄架(232)，调节螺钉(233)，限位螺钉Ⅰ(234)，所述固定手柄架(231)安装在所述连接杆(25)上，所述运动手柄架(232)通过限位螺钉Ⅰ(234)铰接在固定手柄架(231)上，所述调节螺钉(233)设置在所述运动手柄架(232)上且位于限位螺钉Ⅰ(234)的下方，所述内部伸缩机构的一端固定连接在所述调节螺钉(233)上，所述内部伸缩机构的另一端穿设在所述锁紧机构内，所述内部伸缩机构包括平行设置的下拉条（221）和上拉条（222），所述下拉条（221）位于所述上拉条（222）的下方，所述下拉条（221）的一端固定连接在所述调节螺钉(233)上，所述下拉条（221）的另一端在与所述上拉条（222）的连接处采用锁紧机构(21)进行锁紧，所述左末端剪切装置（5）和所述右末端抓取装置（1）分别安装在其所对应的锁紧机构(21)上；

所述水果收集装置（4）包括背篓（42）和滑道（41），所述背篓（42）设置在所述承载平台(37)上，所述滑道（41）的出口端设置在所述背篓（42）的正上方，所述滑道（41）的进口端安装在所述左机械臂上；

分别握紧所述左末端剪切装置（5）和所述右末端抓取装置（1）所对应的控制手柄(23)使两者工作对水果进行采摘，并通过所述水果收集装置（4）对采摘后的水果进行收集。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述锁紧机构(21)包括按压卡扣（211）、卡针（212）、锁紧壳体（216）及设置在锁紧壳体（216）内部的锁紧机构底座（215），所述下拉条（221）的另一端铰接在所述锁紧机构底座（215）上且在两者的铰接处还铰接有U型卡片（213），所述U型卡片（213）在自由端的最外侧处设置有凸块，所述上拉条（222）的顶端设置有与所述凸块相匹配的上拉条卡槽（214），所述按压卡扣（211）铰接在所述锁紧壳体（216）的顶端，所述卡针（212）安装在所述按压卡扣（211）内，所述卡针（212）的底端贯穿所述锁紧壳体（216）的顶端后设置在所述锁紧壳体（216）的内部且所述卡针（212）位于所述U型卡片（213）的正上方，通过提升按压卡扣（211）可带动卡针（212）在竖直方向上向下移动，进而通过卡针（212）将U型卡片（213）上的凸块卡在上拉条（222）上设置的上拉条卡槽（214）中，从而对上拉条（222）和下拉条（221）进行锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述左末端剪切装置（5）包括运动刀片（51）、固定刀片（52）、固定架（53）、连接螺钉（54）以及限位螺钉Ⅱ(55)，所述固定刀片（52）通过固定架（53）安装在其所对应的锁紧机构(21)上，所述固定刀片（52）上开设有弧形槽（56），所述运动刀片（51）分别通过连接螺钉（54）和限位螺钉Ⅱ(55)与所述固定刀片（52）铰接且连接螺钉（54）设置在所述弧形槽（56）内，所述上拉条（222）在远离所述下拉条（221）的一端依次从二级伸缩杆(22)和固定架（53）的内部穿过后与所述连接螺钉（54）相连。

4.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述右末端抓取装置（1）包括手爪支座（12）、钢丝绳（13）、弹簧（14）、固定螺栓（15）以及若干个手爪（11），若干个所述手爪（11）通过手爪支座（12）安装在其所对应的锁紧机构(21)上，所述手爪支座（12）的内部沿轴向设置有安装孔且该安装孔内嵌设有弹簧（14），若干个所述手爪（11）沿周向铰接在所述手爪支座（12）的顶端，所述上拉条（222）在远离所述下拉条（221）的一端与所述手爪（11）的底端通过钢丝绳（13）相连且两者在连接处设置有固定螺栓（15）；所述钢丝绳（13）穿设在所述弹簧（14）的内侧。

5.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述挂钩(33)、所述万向联轴器(24)均对应的设置在所述背带的同一侧。

6.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述松紧带(32)上设置有用于调节所述松紧带(32)长度的调节扣Ⅰ。

7.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述固定带(36)为柔性固定带(36)。

8.根据权利要求1所述的一种穿戴式水果采摘辅助器，其特征在于：所述固定带(36)上设置有用于调节所述固定带(36)长度的调节扣Ⅱ。