CN108770486B - 菠萝采摘机及其采摘方法 - Google Patents

Abstract

一种菠萝采摘机，包括可升降的移动车，移动车前后贯穿形成供菠萝植株通过的通道，移动车顶端前部转动连接有循环采摘机构，移动车固定有位于循环采摘机构后方的收集箱，循环采摘机构连接有一组在移动平面上圆周均匀分布的采摘爪，采摘爪由一组环抱块侧端转动连接形成的半包环抱结构，采摘爪上左右对称设有一对固定在环抱块上的铲刀片，铲刀片底部向下延伸并朝环抱块前方弯折形成铲切部，收集箱前端开设有与采摘爪配合的收集口，采摘爪内侧设有接触菠萝而触发的行程开关。本发明的结构合理、紧凑，通过循环转动采摘爪，在密集的菠萝植株排布中，沿植株快速采摘收集菠萝，做到循环快速无缝采摘，使用效果好，适于推广。

Description

菠萝采摘机及其采摘方法

技术领域

本发明涉及采摘器技术领域，尤其涉及一种水果采摘器，具体是一种菠萝采摘机。

背景技术

菠萝作为常见的水果之一，吸引了许多消费者的喜爱。但在科技日益发达的今天，虽然菠萝加工有着一套完整的流水线加工方式，但菠萝的采摘依旧采用传统的人工采摘模式，既浪费人力、物力、财力，也威胁到采摘者的人身安全，在生产实践中，菠萝采摘者需穿着厚厚的服装才能进入种植地，在一定程度上也影响了工作效率。

目前针对菠萝采摘机械的研发，基本停留在理论研究的阶段，还没有成熟的、可用于生产实践的产品投入市场。目前国内的菠萝采摘机理论上分为机械式菠萝采摘机以及全自动菠萝采摘机。机械式菠萝采摘：顾名思义就是运用机械的装置带动剪刀、刀片等将菠萝茎切断，再由人负责搬运。全自动菠萝采摘：全自动菠萝采摘机是利用机械手等高智能产品对菠萝进行识别，再由电动机将菠萝切下完成采摘打包一体化。但这些菠萝采摘均存在问题：机械式菠萝采摘机需要人到种植地里进行采摘作业，菠萝种植地情况复杂，机械装置不能够一一适应，并且效率较低，采摘的菠萝存在搬运困难等等问题；而全自动菠萝采摘机虽然效率高，菠萝保存完整，但自动采摘机费用高，体积大等缺点，并且常年使用菠萝采摘机的种植地存在着修枝、植保、施肥等困难。

经过对菠萝的种植方式、生长条件、植株形态及果实形状等进行充分的调研，了解到菠萝为多年生水果，具有特殊的形态,采摘的同时必须要维护好菠萝植株的正常生长，以免影响下一季的结果情况。鉴于以上背景，需要设计一种“循环式菠萝采摘机”，以填补市场空白，实现菠萝采摘机多功能化、操作简单、可靠性高、通用性好、利用率高、成本低的发展趋势。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种菠萝采摘机，解决目前菠萝采摘人工采摘效率低下且自动化采摘效果不理想的问题，满足快速安全可靠采摘菠萝的需求。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种菠萝采摘机，包括可升降的移动车，移动车前后贯穿形成供菠萝植株通过的通道，移动车顶端前部转动连接有循环采摘机构，移动车固定有位于循环采摘机构后方的收集箱，循环采摘机构连接有一组在移动平面上圆周均匀分布的采摘爪，采摘爪由一组环抱块侧端转动连接形成的半包环抱结构，采摘爪上左右对称设有一对固定在环抱块上的铲刀片，铲刀片底部向下延伸并朝环抱块前方弯折形成水平的铲切部，收集箱前端开设有与采摘爪配合的收集口，采摘爪内侧设有接触菠萝而触发的行程开关。这样设置后，使用菠萝采摘机的采摘方法，具体如下：

A:将移动车前端正对菠萝植株并使移动车沿菠萝植株前进；

B:循环采摘机构开始转动，采摘爪在菠萝植株上方转动，直到菠萝触发采摘爪内侧的行程开关，采摘爪开始合拢；

C:采摘爪的环抱块从菠萝外侧向中心合拢，且左右两侧铲刀片的铲切部同时铲在菠萝连接处并将其铲断，采摘爪环抱住菠萝；

D:循环采摘机构继续转动，采摘爪来到收集箱前方，采摘爪松开将菠萝通过收集口扔进收集箱；

E:重复上述动作，依靠循环采摘机构转动完成循环采摘。

在采摘过程中，铲刀片的铲切部不仅是完成铲切的作用，而且在环抱菠萝后还起到托住菠萝防止其下坠的作用，整个过程无缝衔接，移动车快速推进过程中做到采摘和收集工作，采摘效率大大提升。

作为本发明的进一步改进，环抱块根据中心左右对称分布，环抱块背面转动连接有一对啮合的齿轮，相邻齿轮之间通过连杆结构连接固定，中心处环抱块外侧固定有环抱电机，环抱电机与齿轮啮合连接。当菠萝触碰到采摘爪内侧的行程开关时，环抱电机收到信号开始工作，带动齿轮旋转，齿轮依次带动相应连杆进行圆周运动，连杆带动环抱块转动完成整个逐步收拢的环抱菠萝动作，完成采摘后，采摘爪继续转动直到指定位置，环抱电机到指定时间进行反转将菠萝松开，将菠萝扔掉收集箱内进行收集。

作为本发明的进一步改进，移动车前端左右对称设有升降装置，升降装置包括支撑架，支撑架底部与车轮连接，支撑架顶部设有向下延伸的滑槽，滑槽内竖直滑动连接有活动架，活动架顶端与移动车车架固定连接，活动架上竖直转动连接有丝杆，支撑架上固定有与丝杆螺纹连接的固定块，活动架顶部固定有与丝杆传动连接的第一电机。升降装置的支撑架下端固定连接车轮，支撑架通过内部上下滑动连接的活动架与车架固定连接，通过丝杆转动带动活动架在支撑架内上下移动，实现车架前端升降的目的，只需要移动车前端升降就可以应对采摘要求，减少移动车车架整体升降带来的结构、成本以及维修等后续问题，可以根据菠萝生长高度以及地形结构进行升降调整，为下一步采摘做好准备。

作为本发明的进一步改进，循环采摘机构上转动连接有从转动圆心成Y字型向外辐射的固定架，采摘爪分别固定在固定架辐射端部，固定架通过齿轮传动与第二电机相连。固定架辐射端部的长度根据菠萝植株种植间距设置，调整固定架转动速度做到移动车移动到指定位置时采摘爪配合开始采摘菠萝，整个采摘是循环无缝衔接的，大大提升了采摘效率。

作为本发明的进一步改进，左右铲刀片的铲切部之间设有高度差，一侧铲刀片底面紧贴另一侧铲刀片顶面形成类似剪刀结构。左右铲刀片类似剪刀结构可以在采摘爪抱紧菠萝过程中更加快速铲断连接端而不冲突，配合转动的采摘爪做到快速循环采摘，提升采摘效率。

作为本发明的进一步改进，采摘爪内侧设有沿环抱块向下延伸的引导片，引导片下半部向环抱块前方弯折预定角度形成缓冲部，引导片位于左右铲刀片之间的中心位置。采摘爪转动到收集箱前并将菠萝扔到收集箱内的过程中，采摘爪松开后菠萝重力作用下沿引导片下滑并最终脱离采摘爪掉落到收集箱内，整个过程引导片保证菠萝沿指定路径移动，确保菠萝移动安全，而引导片下半部的缓冲部可以减缓菠萝下降速度，避免菠萝发生剧烈撞击而损伤，加强了保护性。

作为本发明的进一步改进，环抱块侧端之间通过合页转动连接，采摘爪位于最低端时环抱面朝向收集箱。通过合页连接环抱块，满足环抱块的转动要求，而且合页成本低廉，可以有效降低成本便于后期维护维修；采摘爪位于最低端时环抱面朝向收集箱，说明采摘爪逆时针转动，采摘后从最低端直接转动到收集箱前，转动距离最短而且整个菠萝被很好的包裹，做到安全可靠采摘，如果采摘爪从顶部转动到收集箱前，转动距离增加且可能会使菠萝从采摘爪里意外掉落损坏影响菠萝质量和采摘效率。

作为本发明的进一步改进，收集箱顶部为开放结构，收集箱尾端转动连接有封闭门，封闭门通过插销固定在收集箱上。收集箱顶部的开放结构，方便工作人员整理收集箱内的菠萝堆放，避免菠萝拥挤在收集口附近而影响后续采摘；收集箱尾端封闭门通过操作插销可以转动打开，方便后续集中批量收取收集箱内的菠萝，加快收集效率。

作为本发明的进一步改进，移动车右侧竖直转动连接有阻挡板，阻挡板和移动车之间设有对阻挡板定位的定位撑杆。阻挡板可以转动张开，操作人员位于阻挡板后方可以有效保护身体，减少菠萝植株对人体的伤害，定位撑杆可以对阻挡板张开角度支撑定位，根据实际情况选择阻挡板合适的张开角度。

本发明有益的效果是：本发明的结构合理、紧凑，通过循环转动采摘爪，在密集的菠萝植株排布中，沿植株快速采摘收集菠萝，具有以下有益效果：

1.用机械代替人工，降低人工劳动强度，减少成本。

2.利用耙禾器的原理，使单个采摘运动变成连续的采摘运动。

3.设有移动车升降装置，通过改变移动车前端高度而非改变采摘机构位置来适应果实位置，减少采摘机构位置变化，保护采摘机构。

4.机械结构模块化，适应性强，能够对不同的种植模式进行模组的分配组合。

5.拥有完整的采摘收集功能，并且操作简单，上手容易。

6.中国拥有大批菠萝产区，但是采摘仍然是普通人工，没有进行机械化采摘，因此应用前景很广。

7.结构简单，制作成本低。

8.相比于其他采摘机，在采摘同时能有效保护菠萝植株，不影响下一季的收获。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的右视图；

图4为本发明循环采摘机构的结构示意图；

图5为本发明循环采摘机构的右视图；

图6为本发明采摘爪的结构示意图；

图7为本发明采摘爪的结构示意图；

图8为本发明采摘爪的主视图；

图9为本发明移动车的结构示意图；

图10为本发明移动车的结构示意图；

图11为本发明移动车升降装置的结构示意图；

图12为本发明移动车升降装置右视图。

附图标记说明：移动车1，收集箱2，采摘爪3，环抱块4，铲刀片5，齿轮6，环抱电机7，支撑架8，活动架9，丝杆10，固定块11，固定架12，引导片13，合页14，封闭门15，阻挡板16，定位撑杆17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图：本实施例中的这种菠萝采摘机，包括可升降的移动车1，移动车1前后贯穿形成供菠萝植株通过的通道，移动车1顶端前部转动连接有循环采摘机构，移动车1固定有位于循环采摘机构后方的收集箱2，循环采摘机构连接有一组在移动平面上圆周均匀分布的采摘爪3，采摘爪3由一组环抱块4侧端转动连接形成的半包环抱结构，采摘爪3上左右对称设有一对固定在环抱块4上的铲刀片5，铲刀片5底部向下延伸并朝环抱块4前方弯折形成水平的铲切部，收集箱2前端开设有与采摘爪3配合的收集口，采摘爪3内侧设有接触菠萝而触发的行程开关。

环抱块4根据中心左右对称分布，环抱块4背面转动连接有一对啮合的齿轮6，相邻齿轮6之间通过连杆结构连接固定，中心处环抱块4外侧固定有环抱电机7，环抱电机7与齿轮6啮合连接。

移动车1前端左右对称设有升降装置，升降装置包括支撑架8，支撑架8底部与车轮连接，支撑架8顶部设有向下延伸的滑槽，滑槽内竖直滑动连接有活动架9，活动架9顶端与移动车1车架固定连接，活动架9上竖直转动连接有丝杆10，支撑架8上固定有与丝杆10螺纹连接的固定块11，活动架9顶部固定有与丝杆10传动连接的第一电机。

循环采摘机构上转动连接有从转动圆心成Y字型向外辐射的固定架12，采摘爪3分别固定在固定架12辐射端部，固定架12通过齿轮传动与第二电机相连。

左右铲刀片5的铲切部之间设有高度差，一侧铲刀片5底面紧贴另一侧铲刀片5顶面形成类似剪刀结构。

采摘爪3内侧设有沿环抱块4向下延伸的引导片13，引导片13下半部向环抱块前方弯折预定角度形成缓冲部，引导片13位于左右铲刀片5之间的中心位置。

环抱块4侧端之间通过合页14转动连接，采摘爪3位于最低端时环抱面朝向收集箱2。

收集箱2顶部为开放结构，收集箱2尾端转动连接有封闭门15，封闭门15通过插销固定在收集箱2上。

移动车1右侧竖直转动连接有阻挡板16，阻挡板16和移动车1之间设有对阻挡板16定位的定位撑杆17。

一种使用菠萝采摘机的采摘方法，其步骤是：

A:将移动车1前端正对菠萝植株并使移动车1沿菠萝植株前进；

B:循环采摘机构开始转动，采摘爪3在菠萝植株上方转动，直到菠萝触发采摘爪3内侧的行程开关，采摘爪3开始合拢；

C:采摘爪3的环抱块4从菠萝外侧向中心合拢，且左右两侧铲刀片5同时铲在菠萝连接处并将其铲断，采摘爪3环抱住菠萝；

D:循环采摘机构继续转动，采摘爪3来到收集箱2前方，采摘爪3松开将菠萝通过收集口扔进收集箱2；

E:重复B-D动作，依靠循环采摘机构转动完成循环采摘。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (6)

1.一种菠萝采摘机，包括可升降的移动车（1），其特征是：所述移动车（1）前后贯穿形成供菠萝植株通过的通道，所述移动车（1）顶端前部转动连接有循环采摘机构，所述移动车（1）固定有位于循环采摘机构后方的收集箱（2），所述循环采摘机构连接有一组在移动平面上圆周均匀分布的采摘爪（3），所述采摘爪（3）由一组环抱块（4）侧端转动连接形成的半包环抱结构，所述采摘爪（3）上左右对称设有一对固定在环抱块（4）上的铲刀片（5），所述铲刀片（5）底部向下延伸并朝环抱块（4）前方弯折形成水平的铲切部，所述收集箱（2）前端开设有与采摘爪（3）配合的收集口，所述采摘爪（3）内侧设有接触菠萝而触发的行程开关；

所述环抱块（4）根据中心左右对称分布，所述环抱块（4）背面转动连接有一对啮合的齿轮（6），相邻所述齿轮（6）之间通过连杆结构连接固定，中心处所述环抱块（4）外侧固定有环抱电机（7），所述环抱电机（7）与齿轮（6）啮合连接；

左右所述铲刀片（5）的铲切部之间设有高度差，一侧所述铲刀片（5）底面紧贴另一侧铲刀片（5）顶面形成类似剪刀结构；

所述采摘爪（3）内侧设有沿环抱块（4）向下延伸的引导片（13），所述引导片（13）下半部向环抱块（4）前方弯折预定角度形成缓冲部，所述引导片（13）位于左右铲刀片（5）之间的中心位置；

所述环抱块（4）侧端之间通过合页（14）转动连接，所述采摘爪（3）位于最低端时环抱面朝向收集箱（2）。

2.根据权利要求1所述的菠萝采摘机，其特征是：所述移动车（1）前端左右对称设有升降装置，所述升降装置包括支撑架（8），所述支撑架（8）底部与车轮连接，所述支撑架（8）顶部设有向下延伸的滑槽，所述滑槽内竖直滑动连接有活动架（9），所述活动架（9）顶端与移动车（1）车架固定连接，所述活动架（9）上竖直转动连接有丝杆（10），所述支撑架（8）上固定有与丝杆（10）螺纹连接的固定块（11），所述活动架（9）顶部固定有与丝杆（10）传动连接的第一电机。

3.根据权利要求1或2所述的菠萝采摘机，其特征是：所述循环采摘机构上转动连接有从转动圆心成Y字型向外辐射的固定架（12），所述采摘爪（3）分别固定在固定架（12）辐射端部，所述固定架（12）通过齿轮传动与第二电机相连。

4.根据权利要求1所述的菠萝采摘机，其特征是：所述收集箱（2）顶部为开放结构，所述收集箱（2）尾端转动连接有封闭门（15），所述封闭门（15）通过插销固定在收集箱（2）上。

5.根据权利要求1所述的菠萝采摘机，其特征是：所述移动车（1）右侧竖直转动连接有阻挡板（16），所述阻挡板（16）和移动车（1）之间设有对阻挡板（16）定位的定位撑杆（17）。

6.一种使用权利要求1所述菠萝采摘机的采摘方法，其步骤是：

A:将所述移动车（1）前端正对菠萝植株并使移动车（1）沿菠萝植株前进；

B:循环采摘机构开始转动，所述采摘爪（3）在菠萝植株上方转动，直到菠萝触发采摘爪（3）内侧的行程开关，所述采摘爪（3）开始合拢；

C:所述采摘爪（3）的环抱块（4）从菠萝外侧向中心合拢，且左右两侧铲刀片（5）同时铲在菠萝连接处并将其铲断，所述采摘爪（3）环抱住菠萝；

D: 循环采摘机构继续转动，所述采摘爪（3）来到收集箱（2）前方，所述采摘爪（3）松开将菠萝通过收集口扔进收集箱（2）；

E:重复B-D动作，依靠循环采摘机构转动完成循环采摘。