CN108811729A - 冬枣采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冬枣采摘装置，包括：行走小车；可转动地安装在行走小车上的伸缩机械臂；与伸缩机械臂相连接的采摘臂；以及与采摘臂固定连接的抓取机构；抓取机构包括：固定在采摘臂端部的安装架，安装架的顶部设置有输送孔；可滑动地设置在安装架上的传动机构；驱动传动机构相对于安装架滑动的电机；多个弧形塑料套和多个弧形切割刀片，均通过各自的转轴可转动地连接在输送孔的周围且彼此依次间隔，多个弧形切割刀片闭合时位于多个弧形塑料套的外侧；传动机构包括上端与所述塑料套可转动连接的塑料套连接杆、以及上端与切割刀片可转动连接的切割刀片连接杆，塑料套连接杆的长度大于切割刀片连接杆的长度。本发明显著减少了对冬枣的损伤。

Description

冬枣采摘装置

技术领域

本发明涉及一种冬枣采摘装置。

背景技术

冬枣是典型的晚熟鲜食品种，但为了方便运输、销售和贮藏保鲜，必须在初红至半红期采摘。由于冬枣具有成熟期不集中的特点，最好分批进行采摘。冬枣果皮薄，果肉酥脆，因此其采收不同于其他制干品种，不能采用杆振法，也不能采取乙烯剂催落的方法，目前主要采取人工采摘的方式。冬枣人工采收，也要本着“轻摘、轻放、避免挤碰、摔伤和保持果实完整”的原则，所谓果实完整，即要求枣果带有果柄，并使枣果与果柄间不能有拉伤，以免给果实柄端留下伤口，因为果柄处的伤口很容易感染病菌而使鲜枣腐烂。采摘时切忌用手揪拉果实，最好用一手托住枣果，另一手用蔬果剪从果柄与枣果连接处剪断，这样既能避免果与果之间的摩擦，也能保持果实的完整。树冠下部的果实，采果人站在地上轻摘轻剪，并轻放于容器中，树冠上部的果实需站在高凳上采收。采摘过程中要注意轻拿轻放，避免挤压碰伤，临时存放须置树下、屋内等阴凉处。

在冬枣生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40％。冬枣采摘作业是冬枣生产链中最耗时、最费力的一个环节，尤其是高空采摘，由于不能直接接触，必须靠梯子，凳子等辅助登高工具完成，更增加了采摘难度和危险性。与此同时，采摘作业质量的好坏还直接影响到产品的后续加工和储存，从而最终影响市场价格和经济效益，如何以低成本、高品质采摘冬枣是生产环节中必须重视和考虑的问题。由于采摘作业的复杂性，目前国内冬枣采摘作业全部是手工完成。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也将提高。因此，发展机械化采摘技术，研究开发冬枣采摘机械具有重要的现实意义。

近年来出现了一些辅助式的冬枣采摘机构，主要有以下几种方式。第一种方式是采用采摘梳，采摘时冬枣位于采摘梳的两梳齿之间，动力带动梳齿转动，通过拉拽将冬枣与果柄分离。冬枣果柄的抗拉强度远大于冬枣的抗拉断强度，因此该方法容易造成果皮或者果肉的脱落。第二种是气吸式，但气流不能进入簇拥丛生的果实之间，所以根本无法实现采摘。第三种是夹持式，表面产生相对运动，严重损伤冬枣的表面。第四种是振动式，但冬枣在下落过程中会由于重力作用受损。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中冬枣采摘装置容易使冬枣损伤的缺陷，提供一种冬枣采摘装置，能够显著减少冬枣的损伤。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种冬枣采摘装置，包括：

行走小车；

可转动地安装在所述行走小车上的伸缩机械臂；

与所述伸缩机械臂相连接的采摘臂；以及

与所述采摘臂固定连接的抓取机构；

所述抓取机构包括：

固定在所述采摘臂端部的安装架，所述安装架的顶部设置有输送孔；

可滑动地设置在所述安装架上的传动机构；

驱动所述传动机构相对于所述安装架滑动的电机；

多个弧形塑料套和多个弧形切割刀片，均通过各自的转轴可转动地连接在所述输送孔的周围且彼此依次间隔，所述多个弧形切割刀片闭合时位于所述多个弧形塑料套的外侧；

所述传动机构包括上端与所述塑料套可转动连接的塑料套连接杆、以及上端与所述切割刀片可转动连接的切割刀片连接杆，所述塑料套连接杆的长度大于所述切割刀片连接杆的长度。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述安装架包括固定在所述采摘臂端部的安装板、与所述安装板相对设置的顶板、以及连接在所述安装板和顶板之间的至少两根导向杆，所述顶板上设置有所述输送孔。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述传动机构还包括可转动地连接在所述安装架上的驱动丝杠、固定在所述安装架上且用于带动所述驱动丝杠转动的电机、与所述驱动丝杠螺纹配合的推动板、以及放置在推动板的顶面上的连接环，所述推动板套设在所述安装架的导向杆上。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述塑料套连接杆和切割刀片连接杆的下端与所述连接环可转动连接。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述抓取机构还包括与所述输送孔相连的输送管。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述伸缩机械臂包括可绕着其第一方向的中心轴旋转地连接在所述车体上的固定套筒、驱动所述固定套筒绕着其中心轴旋转的固定套筒驱动电机、可滑动地连接在所述固定套筒上的第一移动导杆、与所述第一移动导杆螺纹配合的第一丝杠、以及设置在所述车体内的第一丝杠驱动电机。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述第一移动导杆通过滑动轴承设置在所述固定套筒内。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述采摘臂可转动连接在所述伸缩机械臂的顶端，可绕着第二方向的中心轴相对于所述伸缩机械臂转动，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述采摘臂包括可绕着第二方向相对于所述伸缩机械臂转动的旋转驱动部分、以及与所述旋转驱动部分固定连接的伸缩部分，所述旋转驱动部分连接在所述伸缩机械臂的顶端，包括：可转动地连接在所述伸缩机械臂上的旋转轴、以及驱动所述旋转轴旋转的旋转轴驱动电机；所述伸缩部分包括与所述旋转轴固定连接的导向件、可滑动地连接在所述导向件上的第二移动导杆、以及与所述第二移动导杆螺纹配合且可转动地设置在导向件上的第二丝杠。

根据本发明所述的冬枣采摘装置，所述冬枣采摘装置还包括分拣机构，所述分拣机构包括相对设置且通过皮带相连的第一辊轮和第二辊轮、驱动所述第一辊轮和第二辊轮中的任一者旋转的驱动电机、以及位于所述第一辊轮、第二辊轮和皮带下方的储存箱，所述第一辊轮的的长度小于第二辊轮的长度，且这些皮带在第一辊轮上的间距小于在第二辊轮上的间距。

实施本发明的冬枣采摘装置，具有以下有益效果：显著减少了对冬枣的损伤，便于冬枣的后续加工和存储。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中冬枣采摘装置的整体结构示意图；

图2是本发明中冬枣采摘装置的伸缩机械臂的剖视图；

图3是本发明中冬枣采摘装置的采摘臂的结构示意图；

图4是本发明中抓取机构的结构示意图；

图5是图4的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明中冬枣采摘装置10的整体结构示意图。如图1所示，本发明的冬枣采摘装置10包括行走小车100、可转动地安装在行走小车100上的伸缩机械臂200、与伸缩机械臂200相连接的采摘臂300、与采摘臂300固定连接的抓取机构400、以及分拣机构500。其中伸缩机械臂200沿着第一方向X延伸，且可以绕着第一方向X的中心轴旋转并沿着第一方向X伸缩。

行走小车100包括车体101和车轮102，在车体101内安装有动力系统(未图示)，用于驱动行走小车100前进或后退，该动力系统可以包括马达等。选择性地，车体101的底部可以安装有巡线传感器(未图示)，在采摘的场地上，沿着预定的路线贴置有彩色的巡线，该巡线通常具有与场地地面反差较大的颜色。巡线传感器可检测地面上的巡线，从而引导小车沿着巡线前进。

图2是本发明中冬枣采摘装置10的伸缩机械臂200的剖视图。结合图1和图2所示，伸缩机械臂200包括可绕着其第一方向X的中心轴旋转地连接在车体101上的固定套筒201、可滑动地连接在固定套筒201上的第一移动导杆202、与第一移动导杆202螺纹配合的第一丝杠203、以及设置在车体101内的第一丝杠驱动电机204。

在图示的实施例中，固定套筒201的下端设置有安装板205，固定套筒201连接在安装板205上且可由固定套筒驱动电机205驱动而相对于安装板205旋转，安装板205固定在车体101上。第一移动导杆202设置在固定套筒201内且可沿着第一方向X相对于固定套筒201滑动。第一移动导杆202设置有内螺纹。在固定套筒201内还设置有第一丝杠203，第一丝杠203延伸至第一移动导杆202内，且与第一移动导杆202螺纹配合。第一丝杠203的下端与设置在车体101内的第一丝杠驱动电机204连接，并受到第一丝杠驱动电机204的驱动而旋转。在图示的实施例中，第一移动导杆202包括下部的筒状部分、以及上部的杆状部分，其内螺纹设置在筒状部分的内表面上。

第一移动导杆202通过滑动轴承(未图示)设置在固定套筒201内，这样，当第一丝杠203旋转时，第一移动导杆202只能沿着固定套筒201上下直线运动而不能转动，也就是只能沿着第一方向X上下运动而实现伸缩。但是本发明不限于滑动轴承这种连接方式，也可以在第一移动导杆202和固定套筒201的其中一者上设置沿着第一方向X延伸的导槽，另一者上设置对应的导块，导块在导槽内滑动，使得第一移动导杆202只能沿着第一方向X相对于固定套筒201滑动。

伸缩机械臂200还包括驱动固定套筒201绕着第一方向X旋转的固定套筒驱动电机205。在固定套筒201的下端外周，可以固定设置有齿轮，固定套筒驱动电机205的驱动轴上可以固定设置有驱动齿轮，驱动齿轮与固定套筒201下端外周的齿轮配合，从而驱动固定套筒201旋转。当固定套筒201旋转时，整个伸缩机械臂200会旋转，从而带动与伸缩机械臂200相连接的采摘臂300、抓取机构400及分拣机构500转动，以便采摘不同方位的冬枣。

图3是本发明中冬枣采摘装置的采摘臂300的结构示意图。结合图1和图3，采摘臂300连接在伸缩机械臂200的顶端，可绕着第二方向Y的中心轴相对于伸缩机械臂200转动且可伸缩。其中第二方向Y始终垂直于第一方向X，采摘臂300在旋转过程中，能够转动到与第一方向X、第二方向Y垂直的位置。

采摘臂300包括连接在伸缩机械臂200的顶端的旋转驱动部分、以及与旋转驱动部分固定连接的伸缩部分。在伸缩机械臂200的第一移动导杆202顶端，固定设置有连接座206；该旋转驱动部分包括：可转动地连接在连接座206上的旋转轴302、以及驱动旋转轴302旋转的旋转轴驱动电机303。伸缩部分包括与旋转轴302固定连接的导向件304、可滑动地连接在导向件304上的第二移动导杆305、以及与第二移动导杆305螺纹配合且可转动地设置在导向件304上的第二丝杠306。

在图示的实施例中，连接座206包括与伸缩机械臂200的顶端相连的底板206a、以及连接在底板206a的相对两侧的侧板206b，旋转轴驱动电机303固定在其中一侧板206a的外侧。旋转轴302可转动地连接在两个侧板之间且延伸通过所述其中一侧板而与旋转轴驱动电机303连接。

导向件304包括相对设置的第一导向板304a和第二导向板304b、以及连接在第一导向板304a和第二导向板304b的对应端之间的第三导向板304c。在第一导向板304a上，固定设置有连接部304d。该连接部304d固定在旋转轴302上。当旋转轴驱动电机303驱动旋转轴302转动时，会通过连接部304d带动导向件304、以及安装在导向件304上的其他零件一起转动，以微调采摘位置。当调整到位，旋转轴驱动电机303停止驱动，旋转轴保持固定，导向件304、以及安装在导向件304上的其他零件也保持固定。

第二丝杠306可转动地连接在第一导向板304a和第二导向板304b之间，在第一导向板305上还设置有驱动第二丝杠306转动的第二丝杠驱动电机307。第二移动导杆305包括与第二丝杠306螺纹配合的螺帽部分305a、以及与螺帽部分305a固定连接且可滑动地穿过第二导向板304b的多个导杆部分305b。当第二丝杠306转动时，由于第二导向板304b保持固定且导杆部分305b受到第二导向板304b的约束，使得第二移动导杆305相对于导向件304发生滑动，从而实现采摘臂300的伸缩。

图4是本发明中抓取机构400的结构示意图，图5是图4的局部放大图。结合图1、图4和图5，抓取机构400固定连接在第二移动导杆305的端部。抓取机构400包括固定在第二移动导杆305的端部的安装架401、以及可滑动地设置在安装架401上的传动机构402。

多个弧形塑料套404和多个弧形切割刀片405均通过转轴可转动地连接在安装架401的顶部。这多个塑料套404和多个切割刀片405彼此依次间隔设置呈环形。多个弧形塑料套404的表面均位于第一球体表面上，它们用于在采摘的过程中包裹保护冬枣。多个弧形切割刀片405闭合时位于这多个弧形塑料套404的外侧，用于切割果柄。传动机构402包括上端与塑料套404可转动连接的塑料套连接杆402a、以及上端与切割刀片405可转动连接的切割刀片连接杆402b，其中每个塑料套404对应一根塑料套连接杆402a，每个切割刀片对应一根切割刀片连接杆402b。塑料套连接杆402a的下端与切割刀片连接杆402b的下端平齐，且塑料套连接杆402a的长度大于切割刀片连接杆402b的长度，因此，相比而言，切割刀片连接杆404b与切割刀片405的连接点比塑料套连接杆402a与塑料套404的连接点更靠近内侧。此处，更靠近内侧指的是更靠近各自的转轴。这样，在打开位置时，切割刀片405的打开幅度比塑料套404更大。当传动机构402朝向安装架401的顶端的方向运动时，塑料套404会比切割刀片405先到达闭合位置。

具体而言,安装架401包括固定在第二移动导杆305端部的安装板401a、与安装板401a相对设置的顶板401b、以及连接在安装板401a和顶板401b之间的至少两根导向杆401c。在顶板401b上设置有输送孔401d。塑料套404和切割刀片405均通过各自的转轴连接在顶板401b的输送孔401d的周围。至少，多个塑料套404的转轴位于同一圆周上，多个切割刀片405的转轴位于同一圆周上。

传动机构402包括可转动地连接在安装架401上的驱动丝杠402c、固定在安装架401上且用于带动驱动丝杠402c转动的电机402d、与驱动丝杠402c螺纹配合的推动板402e、放置在推动板402e的顶面上的连接环402f、以及上述塑料套连接杆402a和切割刀片连接杆402b。塑料套连接杆402a和切割刀片连接杆402b的下端与连接环402f可转动连接。其中推动板402e套设在安装架401的导向杆401c上，当丝杠402c转动时，推动板402e会沿着导向杆401c向上或向下滑动，从而推动连接环402f向上滑动或者使连接环402依靠自身的重力向下滑动。当连接环402f向上滑动时，会推动塑料套404和切割刀片405闭合，且塑料套404比切割刀片405先到达闭合位置，包裹住冬枣，之后切割刀片405闭合，切断果柄。冬枣通过顶板401b上的输送孔401d进行输送。当连接环402f向下运动时，切割刀片405以更快的速度打开，之后塑料套404打开。

在安装板401b上还安装有减速器401h和视觉系统401g，该减速器401h连接在电机402d和丝杠402a之间。视觉系统401g包括颜色传感装置、以及与颜色传感装置电连接的芯片装置，该颜色传感装置可以获取冬枣的颜色，且芯片装置可对所获取的颜色进行分析，以判断冬枣的成熟度。

该冬枣采摘装置10包括控制系统，该控制系统与行走小车100的动力系统、车体101底部的巡线传感器、第一丝杠驱动电机204、固定套筒驱动电机205、旋转轴驱动电机303、第二丝杠驱动电机307、电机403、电机402d等动力组件电连接，以控制这些组件的运行。

该抓取机构400还包括与输送孔401d相连的输送管406，冬枣可通过输送管406输送到分拣机构500。

回到图1，分拣机构500包括相对设置且通过皮带503相连的第一辊轮501和第二辊轮502、驱动电机(未图示)、以及位于第一辊轮501、第二辊轮502和皮带503下方的储存箱504，其中驱动电机驱动第一辊轮501和第二辊轮502中的任一者旋转。第一辊轮的501的长度小于第二辊轮502的长度，且两者通过多根皮带503相连。这些皮带503在第一辊轮501和第二辊轮502上均以等间距排列，且在第一辊轮501上的间距小于在第二辊轮502上的间距。在第一辊轮501上的间距稍小于果径较小的冬枣，在第二辊轮502上的间距大于果径较大的冬枣。也就是，皮带503之间的间距随着靠近第二辊轮502而呈现递增的趋势。驱动电机驱动第一辊轮501和第二辊轮502旋转，其旋转方向使得第一辊轮501上方的皮带始终朝向第二辊轮502的方向运动，以便将冬枣朝向第二辊轮502输送。

储存箱504设置在行走小车100上，且可包括多个单独的单元格，用于存储不同大小的冬枣。在单元格内，铺设有软垫，可防止落下的冬枣碰伤。输送管406的下端位于第一辊轮501的上方且靠近第一辊轮501的上表面中心。经输送管406输送的冬枣落到第一辊轮501上的皮带503上，并随着皮带503的运动朝向第二辊轮502运动，随着皮带503之间的间隙变大，不同果径的冬枣会落到储存箱504的不同单元格内。

以上描述的分拣机构可以对不同大小的冬枣进行分类，但本发明不限于此。也可以不对冬枣进行分类。此时，可以不设置第一辊轮501、第二辊轮502、驱动电机、以及皮带。输送管406的下端直接伸入储存箱504。

相比于现有技术，本发明先采用塑料套404包裹住冬枣，之后切割刀片405闭合并对果柄进行切割，显著减少了对冬枣的损伤，便于冬枣的后续加工和存储。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冬枣采摘装置，其特征在于，包括：

行走小车；

可转动地安装在所述行走小车上的伸缩机械臂；

与所述伸缩机械臂相连接的采摘臂；以及

与所述采摘臂固定连接的抓取机构；

所述抓取机构包括：

固定在所述采摘臂端部的安装架，所述安装架的顶部设置有输送孔；

可滑动地设置在所述安装架上的传动机构；

驱动所述传动机构相对于所述安装架滑动的电机；

多个弧形塑料套和多个弧形切割刀片，均通过各自的转轴可转动地连接在所述输送孔的周围且彼此依次间隔，所述多个弧形切割刀片闭合时位于所述多个弧形塑料套的外侧；

所述传动机构包括上端与所述塑料套可转动连接的塑料套连接杆、以及上端与所述切割刀片可转动连接的切割刀片连接杆，所述塑料套连接杆的长度大于所述切割刀片连接杆的长度。

2.根据权利要求1所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述安装架包括固定在所述采摘臂端部的安装板、与所述安装板相对设置的顶板、以及连接在所述安装板和顶板之间的至少两根导向杆，所述顶板上设置有所述输送孔。

3.根据权利要求2所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述传动机构还包括可转动地连接在所述安装架上的驱动丝杠、固定在所述安装架上且用于带动所述驱动丝杠转动的电机、与所述驱动丝杠螺纹配合的推动板、以及放置在推动板的顶面上的连接环，所述推动板套设在所述安装架的导向杆上。

4.根据权利要求3所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述塑料套连接杆和切割刀片连接杆的下端与所述连接环可转动连接。

5.根据权利要求2所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述抓取机构还包括与所述输送孔相连的输送管。

6.根据权利要求1所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述伸缩机械臂包括可绕着其第一方向的中心轴旋转地连接在所述车体上的固定套筒、驱动所述固定套筒绕着其中心轴旋转的固定套筒驱动电机、可滑动地连接在所述固定套筒上的第一移动导杆、与所述第一移动导杆螺纹配合的第一丝杠、以及设置在所述车体内的第一丝杠驱动电机。

7.根据权利要求6所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述第一移动导杆通过滑动轴承设置在所述固定套筒内。

8.根据权利要求1所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述采摘臂可转动连接在所述伸缩机械臂的顶端，可绕着第二方向的中心轴相对于所述伸缩机械臂转动，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

9.根据权利要求8所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述采摘臂包括可绕着第二方向相对于所述伸缩机械臂转动的旋转驱动部分、以及与所述旋转驱动部分固定连接的伸缩部分，所述旋转驱动部分连接在所述伸缩机械臂的顶端，包括：可转动地连接在所述伸缩机械臂上的旋转轴、以及驱动所述旋转轴旋转的旋转轴驱动电机；所述伸缩部分包括与所述旋转轴固定连接的导向件、可滑动地连接在所述导向件上的第二移动导杆、以及与所述第二移动导杆螺纹配合且可转动地设置在导向件上的第二丝杠。

10.根据权利要求5所述的冬枣采摘装置，其特征在于，所述冬枣采摘装置还包括分拣机构，所述分拣机构包括相对设置且通过皮带相连的第一辊轮和第二辊轮、驱动所述第一辊轮和第二辊轮中的任一者旋转的驱动电机、以及位于所述第一辊轮、第二辊轮和皮带下方的储存箱，所述第一辊轮的的长度小于第二辊轮的长度，且这些皮带在第一辊轮上的间距小于在第二辊轮上的间距。