CN108834569B - 一种水果采摘装置 - Google Patents

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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01D46/22Baskets or bags attachable to the picker

Abstract

本发明涉及一种水果采摘装置,包括:底座、支撑杆和高枝剪,支撑杆的下端通过球铰连接于底座;支撑杆的上端通过第一转动副连接于第一连接件且第一转动副按照在第一连接件绕其第一转动轴转动时至少具有绕经过其第一转动中心的铅垂轴的第一转动分量的方式进行设置;第一连接件通过第二转动副连接于第二连接件且第二转动副按照在第二连接件在绕其第二转动轴转动时至少具有绕经过其第二转动中心的水平轴的第二转动分量的方式进行设置;高枝剪滑动连接于第二连接件且由滑动连接所限定的滑动方向在一投影平面上的滑动方向投影线与第二转动轴相交,其中,第二转动轴的轴线在投影平面之内。本发明能够提高采摘的效率,降低采摘过程的劳动强度。

Description

一种水果采摘装置
技术领域
本发明涉及采摘工具领域,尤其涉及从果树高处采摘果实的一种水果采摘装置。
背景技术
水果是人类钟爱的食物之一,随着科学种植技术的不断发展,水果的品种越来越多,产量也越来越高。因此每到水果成熟的季节,果农们便开始了忙碌,而在采摘水果时,一般有以下五种采摘方式:
方式一:采用手指来掐断果柄;
方式二:采用一只手握住水果,另一只手用剪具剪断果柄;
方式三:用竹制或木制杆件敲击树枝的方法使成熟的果实掉落;
方式四:使用没有支撑的手持的便携式高枝剪将果实和果树分离,果实掉落在采集袋中;
方式五:使用自动化的水果采摘机。
通过方式一采摘水果时,容易损伤果实或水果树且手部在采摘过程中容易受到伤害。
通过方式二采摘水果时,需两只手配合工作,遇到稍微高处的水果时采摘就不方便,比如:苹果、梨子、桔子、柚子、板栗、核桃和柿子等果实,需要采用爬上树干或登上人字梯的方法来完成采摘工作,既增加了采摘的难度,又降低了劳动效率。由于这一类的果树大都种植在高低不平的丘陵和山坡上,导致果农必须反复攀爬树干或人字梯才能将一棵果树上的果实全部摘完。因此,采摘果实的季节里,经常发生果农从高处坠落受伤的事故。而且,有些水果成熟的季节性非常强,保存周期较短,在一定时间内未完成收获工作,将会出现掉落或腐烂,给果农造成极大的经济损失。
通过方式三采摘水果时,虽然成本极低,但很容易损坏树枝和果实。
通过方式四采摘水果时,虽然不需要果农爬到树上采摘水果,进而提高了果农在采摘过程的安全性,但是需要果农在采摘过程中手持高枝剪,并承受高枝剪的重力、水果掉落到采集袋上造成的冲击力以及采集袋中水果的重力,对果农的体力消耗极大。
由此,为了节省体力,出现了一些带有支撑杆的采摘工具。例如,公告号为CN205596625U的中国专利文献公开了一种农林用果实采摘器,包括下部设置有轮子的车体,车体上固设有长度可调的支撑杆,支撑杆上转动设置有转动杆;支撑杆顶端倾斜设置有固定杆,固定杆上设置有第一刃体,转动杆上朝向第一刃体设置有第二刃体;支撑杆上设有位于转动杆下方的收纳袋,收纳袋上连接有位于车体上的收集槽。在使用的时候,首先将车体移动到合适的位置;随后,调整支撑杆的长度到合适;转动转动杆,将果枝剪断,掉落下的果实进入到收纳袋中,最终进入到收集槽中。本实用新型结构简单,通过设置第一刃部和第二刃部实现了果枝的剪断,在车体上设置收集槽,并将收纳袋和收集槽连接,实现了果实自动进入到车体上,实现方便,使用过程中劳动强度低,同时可以极大的提高果实采摘的效率。但是,由于支撑杆不能倾斜,导致剪切果实的角度受限。而且,由于第一刃体固定,刀具只能在水平面内旋转,导致其使用时不能精准地剪切果实与树枝连接的小茎,只能连着果实附近的树枝一起剪下,不仅损伤了树木,对来年的产量造成一定影响,而且,落下的果实还需要再一次处理以将果实和树枝分开,在实际使用过程中极为不便。
又例如,公告号为CN206674574U的中国专利文献公开了一种园林用高枝剪装置,包括伸缩手柄组件、伸缩支撑杆、转动轴、底座、滚轮、固定刀片、活动刀片、弹簧、拉绳、拉环、固定环和果实框,滚轮为三个且设置于底座下方,伸缩支撑杆设置于底座上方,伸缩支撑杆顶端与伸缩手柄组件通过转动轴连接,伸缩支撑杆上端左侧设置有果实框,伸缩手柄组件上端固定有固定刀片,与固定刀片转动交叉设置有活动刀片,活动刀片右端上部与固定刀片左端上部之间连接有弹簧,活动刀片右端下方连接有拉绳,伸缩手柄组件外侧设置有两个固定环,该专利易于操作,其伸缩支撑杆起到支撑作用,节约臂力且便于移动操作,拉绳方便进行裁剪工作,果实框可用于接住果实,防止果实摔落损坏,具有很强的实用性。可是,该专利的支撑杆也不能倾斜。虽然该专利的伸缩手柄组件不仅能够带动刀片做水平旋转,还能带动刀具在竖直平面内的旋转,使得剪切果实的角度相比于前一个专利更广,但是,该专利在实际使用过程中也不够方便。具体地,例如,苹果树上一些苹果聚集在一个小范围内,当把底座移动到一个位置剪切了一个苹果后,要通过伸缩手柄组件在两个方向的旋转运动以达到该苹果邻近的一个苹果处并对准该苹果的小茎也是极为不易的,因为附近由枝叶的阻挡,或者另一个苹果的树枝和小茎的角度与刚被剪掉的苹果的树枝和小茎的角度相去甚远,可能需要小幅调整伸缩手柄组件的长度、支撑杆的高度或者移动底座的位置。虽然每次调整的幅度不大,但是由于一棵树上有太多的果实处于邻近位置,导致采摘过程需要多次小幅调整。伸缩手柄组件和支撑杆高度的调整伴随着松开和拧紧锁定元件,而在泥地里不断推动带滚轮的底座并为之找到下一个适于平稳摆放的位置也是实属不易。因此,整个采摘过程调整剪切角度所花费的时间还是较多、不够方便,导致采摘效率不够高。
通过方式五采摘水果时,虽然降低了采摘水果的工作强度并提高了采摘效率,但是购置水果采摘机使得采摘成本增加,且不适用于地势不平的种植区域。
此外,一些在地面上结果的植物也可能用到本发明的水果采摘装置,比如,西瓜、哈密瓜、香瓜和甜瓜等。如果采摘者短小的刀具移动到每个水果所在位置去采摘水果,则容易将种植水果的土地踩实,不利于后期水果的生长。而且,在雨后,鞋底周围容易附着大量的泥土,不断地在泥地里变换位置相当困难。在这些情况下,现有的带底座和支撑杆的水果采摘装置的支撑杆不能倾斜,以致高枝剪的剪切部不能伸向地面,所以现有的同类产品仅能够用于采摘高处的水果,而不能够用于采摘地面上的水果。
发明内容
针对现有技术之不足,本发明提供了一种水果采摘装置,通过纯机构的设计,整体结构综合考虑到水果采摘的角度和实用需求,实现与之适配的多自由度变化,提高水果采摘装置的灵活性,提高采摘的效率,降低采摘过程的劳动强度。
根据一个优选实施方式,一种水果采摘装置,包括:底座、支撑杆和用于将采摘者手部捏放手柄组件的动作通过传动机构转化为剪切部的剪切动作的高枝剪,所述支撑杆的下端通过球铰连接于所述底座;所述支撑杆的上端通过第一转动副连接于第一连接件且所述第一转动副按照在所述第一连接件绕其第一转动轴转动时至少具有绕经过其第一转动中心的铅垂轴的第一转动分量的方式进行设置;所述第一连接件通过第二转动副连接于第二连接件且所述第二转动副按照在所述第二连接件在绕其第二转动轴转动时至少具有绕经过其第二转动中心的水平轴的第二转动分量的方式进行设置;所述高枝剪滑动连接于所述第二连接件且由所述滑动连接所限定的滑动方向在一投影平面上的滑动方向投影线与所述第二转动轴相交,其中,所述第二转动轴的轴线在所述投影平面之内。由此,高枝剪至少可以在水平和竖直平面内转动,而且对高枝剪起支撑作用的支撑杆是通过球铰与底座连接,支撑杆可以在球铰允许的角度范围内倾斜,并且高枝剪滑动连接于第二连接件使得高枝剪能够相对于支撑杆滑移。若高枝剪在投影平面中的滑动方向投影线与第二转动轴平行,则高枝剪滑移过程中,第二转动轴转动方向需要由采摘者的手进行支撑,且采摘过程中容易发生偏转,控制极为不便。因此,高枝剪滑动方向投影线与第二转动轴相交,使得对高枝剪的滑移控制更为方便,且不易受到第二转动轴的影响。本发明至少具有以下有益效果:本发明的水果采摘装置能够比现有的采摘工具更灵活,提高采摘的效率,减轻采摘者的劳动强度。具体地,例如,苹果树上一些苹果聚集在一个小范围内,当把底座移动到一个位置剪切了一个苹果后,要通过伸缩手柄组件在两个方向的旋转运动以达到该苹果邻近的下一个苹果处并对准该苹果的小茎,一般的采摘装置需要上下转动高枝剪,甚至小幅地移动底座的位置以实现对准,不易对准且劳动强度大。而本发明可以通过在水平和竖直平面内转动高枝剪,然后前后伸缩与第二连接件的滑动连接的高枝剪实现快速对准。除此之外,结合通过球铰与底座连接的支撑杆,本发明能够在采摘邻近的水果时更方便。比如,如果下一个苹果离当前的水果采摘装置的安放位置不算太远,但是在将高枝剪转动到相应的位置时,在角度和/或位置上仍有所欠缺的情况,现有的水果采摘装置调整底座的位置、调节高枝剪或者支撑杆的长度。而本发明可以通过改变支撑杆的倾斜角度以实现剪切角度和/或位置的小幅调整,而不必频繁地调整底座的位置、调节高枝剪或者支撑杆的长度,由此提高采摘的效率,降低采摘者的劳动强度。换言之,采摘者在使用本发明之时,先可以通过转动和滑移高枝剪以采摘相应的水果,其次,在通过转动和滑移高枝剪仍不便采摘相应的水果之时,可以调整支撑杆的角度,再次,在调整支撑杆的角度后也不便采摘相应的水果之时,才去调整底座的位置、调节高枝剪或者支撑杆的长度等。此外,在采摘地面的水果时,比如西瓜,采摘者可以根据采摘现场的实际情况,调整支撑杆的高度、倾斜的角度和高枝剪的长度以使水果采摘装置能够以人字型的结构跨越中间区域去采摘地面上远处的水果。
根据一个优选实施方式,所述球铰包括内球体、球座、设于所述内球体和所述球座之间用于安装所述内球体以构成球面副的球碗、球销、弹性元件和摩擦片,所述球销的一端与所述内球体固接并至少部分地延伸至所述球座之外,所述球销的另一端固接于所述支撑杆,其中,至少一个所述摩擦片能在受压缩的弹性元件的弹力作用下持续抵靠在所述内球体的至少一部分表面上。常规的带锁定功能的球铰是通过锁紧锁定元件将内球体锁紧。每次调整球销的角度时都需要去拧松拧紧锁紧锁定元件。因此,通过该方式,本发明至少具有以下有益效果:采摘者对支撑杆施加超过一定大小的转矩后,支撑杆可以被采摘者推动到所需的角度且由此保持在该角度。采摘者在调节支撑杆的角度时,可以不必经常地去拧松和锁紧锁定元件来实现支撑杆的角度变换,提高了采摘效率,降低了劳动强度。
根据一个优选实施方式,所述球铰还包括用于调节所述弹性元件受压缩的程度的调节元件以调节所述摩擦片抵靠所述内球体的作用力大小。如果没有调节元件,则使支撑杆转动的力矩范围大小可能是一定的。而且,由于以下原因,使得不能调节摩擦片抵靠内球体的作用力大小会造成不够方便。第一,由于制造精度等问题,每个水果采摘装置的使支撑杆转动的力矩范围大小略有差异;第二,由于不同人的手臂的力量大小不同,不能根据个人情况调节摩擦片抵靠所述内球体的作用力大小使得一些人觉得球铰设置得过紧或者过松;第三,在有高枝剪下方悬挂有收集水果的收集机构的情况下,由于采摘的水果掉落到收集机构时的冲击和/或收集机构内部收集的水果的重量原因,使得不同品类的水果、支撑杆伸缩到不同长度和/或支撑架伸缩到不同的长度对摩擦片抵靠内球体的最小作用力大小的要求可能是不同的。第四,随着使用次数的增多,摩擦片的厚度减少,使得摩擦片抵靠所述内球体的作用力减小,由此可能使得水果采摘装置不能正常的使用。由此,设置调节元件使得本发明能够克服以上缺陷,让采摘者根据使用情况和条件自行对摩擦片抵靠内球体的作用力大小进行调节,更便于使用,使用寿命更长,提高采摘效率、降低劳动强度。
根据一个优选实施方式,所述球铰还包括用于锁定内球体和/或球销以能将所述支撑杆固定到一特定角度的锁定元件。在一些情况下,需要将支撑杆固定到一特定角度。比如,一采摘者根据自身的身高、体力和个人的偏好,习惯将支撑杆固定到直立的位置。又比如,采摘者在采摘过程中已经将弹性元件受压缩的程度调整到最佳,但是,在当天的采摘任务完成之时,需要将固定到一特定角度以便收纳,或者固定到一倾斜的特定角度以将支撑杆作为推杆推动或拉动底座返回家中,如果此时调整弹性元件受压缩的程度,下次采摘时还可能要多次去调整调节元件才能再次找到最佳的位置,以致于不够方便。而通过一相对于调节元件独立设置的锁定元件,本发明至少具有以下有益效果:能在不调整调节元件的情况下,使支撑杆固定到特定的角度。减少下次使用时在调整调节元件上浪费的时间,提高采摘效率。
根据一个优选实施方式,所述摩擦片为柔性元件且其与所述内球体之间为面接触,所述弹性元件与所述摩擦片的接触部位呈椭圆形并且所述弹性元件按照所述椭圆形的长轴在所述底座水平放置之时与水平面彼此垂直的方式设置。通过该方式,使得支撑杆在纵向平面内能够得到很好的支撑,以便采摘果实时能够在纵向平面内更好地保持在相应的位置,与此同时由于该椭圆形的横轴(即短轴)处于水平位置,使得在支撑杆被紧固到一特定角度的情况下,其俯仰角几乎不会改变的前提下,支承杆仍然能够在一定程度上围绕立轴转动,从而能够调整水平位置,以采摘相同高度位置附近的其他果实。沿椭圆形轨迹构成的棱边尤其是以比所述摩擦片更硬的材料构成的。
根据一个优选实施方式,棱边在面对摩擦片的一端构成“凸起棱缘”,用以在摩擦片与球销之间建立线接触,其中,所述线接触是对于摩擦片与球销的配合而言,在水平方向与竖直方向分别构成对称式线条接触,但是所述线接触在水平方向上与竖直方向上产生彼此不同的紧固力,使得与支撑杆相连接的球销在水平方向上受到更大的阻尼。由此,支承杆在球销被锁紧时仍然能够在一定程度上围绕立轴转动以调整水平位置,但同时仍然能够在采摘相同高度姿态进行水平枢转以采集相近高度附近的其他果实。
根据一个优选实施方式,摩擦片也可以与球碗一体构成,但所述摩擦片在其面对弹性元件的一侧得到增强,以抵抗线接触引发的局部压力。
根据一个优选实施方式,摩擦片也可以与弹性原件和/或调节元件一体构成。根据一个优选实施方式,与所述弹性原件和/或调节元件一体构成的摩擦片按照与球碗形状配合的方式作用于内球体。根据一个优选实施方式,所述高枝剪滑动连接于所述第二连接件是通过将所述高枝剪按照使其不仅能相对于所述第二连接件滑动还能够相对于所述第二连接件转动的方式套接在第二连接件的夹持部内。在实际的情况下,由于一些水果的小茎的朝向很可能不是竖直向下,特别是一些成熟后单个水果自重轻的水果,一棵树上的水果的小茎的朝向差异较大,而如果不能高枝剪不能够相对于第二连接件相对转动,使得剪切部剪切小茎的角度不是最佳的情况下,剪切过程可能有些费力。虽然对于一些小茎较细和/或较软的水果品种,比如李子、樱桃或葡萄,剪切小茎的角度不是最佳角度对剪切的影响不大。但对于一些小茎较粗和/或较硬的水果品种,比如:橙子、柚子或椰子,若剪切部的刀口不旋转到与小茎大致垂直的位置,可能会导致打滑、剪不断等情况,导致采摘的效率降低。由此,通过该方式,本发明至少具有以下有益效果:使得本发明的水果采摘装置对采摘角度的控制更加灵活,提高采摘的效率,降低采摘的劳动强度。
根据一个优选实施方式,所述水果采摘装置还包括用于限制所述高枝剪相对于所述第二连接件滑动的滑动范围的若干限位元件,并且其中至少一个限位元件的位置能够调节以调整所述滑动范围。通过设置限位元件,在采摘者双手脱离高枝剪的时候,高枝剪也可以在限位元件的作用下不至于滑脱,再次拿起高枝剪采摘时无需组装,提高采摘的效率。而且,相应的限位元件还可以在剪切过程中为采摘者分担部分负荷,降低劳动强度。比如,在采摘者将高枝剪的位置调整到抵靠相应的限位元件并进行采摘时,相应的限位元件会为采摘者分担部分负荷。
根据一个优选实施方式,所述支撑杆是长度可调节的第一伸缩结构,并且所述第一伸缩结构还包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第一锁紧机构。
根据一个优选实施方式,所述高枝剪的手柄组件和剪切部之间是长度可调节的第二伸缩结构,所述第二伸缩结构还包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第二锁紧机构。
根据一个优选实施方式,所述水果采摘装置还包括用于收集剪落水果的收集机构,所述收集机构包括上部设有收集口的收集部和用于将收集部悬挂在所述剪切部下方的悬挂部,所述收集部枢接于所述悬挂部,所述悬挂部枢接于所述高枝剪;其中,所述悬挂部枢接于所述高枝剪的枢接点按照让所述收集部能在重力作用下调整位置以使在水平投影面内所述剪切部的投影始终位于所述收集口的投影之内的方式设置。通过该方式,本发明至少具有以下有益效果:收集机构在重力作用下可旋转,保证剪切部无论处于任何位置,收集机构都可以准确的收集水果。优选地,收集机构是可拆卸的。在采摘高处水果时,可以安装收集机构。在采摘地面水果时,可以将收集机构拆下。
根据一个优选实施方式,所述底座之下设有用于支撑和移动所述底座的若干万向轮,所述若干万向轮中的至少一个万向轮带有用于锁紧该万向轮的第三锁紧机构。通过该方式,本发明至少具有以下有益效果:整体机构可进行移动,方便采摘过程的连续性,提高采摘效率。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施方式的结构示意图;
图2是球铰的一个优选实施方式的简化剖视示意图;
图3是球铰的另一个优选实施方式的简化剖视示意图;
图4是底座和球铰的一个优选实施方式的轴测示意图;
图5是支撑杆与第二连接件之间的连接方式的一个优选实施方式的结构示意图;
图6是本发明的另一个优选实施方式的结构示意图;
图7是高枝剪的一个优选实施方式的外部结构示意图;
图8是传动机构的一个优选实施方式的局部示意图;
图9是传动机构的一个优选实施方式的另一张局部示意图;
图10是收集机构的一个优选实施方式的结构示意图。
附图标记列表
100:底座 110:万向轮 111:第三锁紧机构
200:支撑杆 210:第一支撑管 220:第二支撑管
230:第一锁紧机构 300:高枝剪 310:手柄组件
311:第一手柄 312:第二手柄 320:剪切部
321:第一刀具 322:第二刀具 330:第二锁紧机构
340:第一伸缩杆 350:第二伸缩杆 360:传动机构
361:连接部 362:锁紧部 363:滑杆
364:滑条 400:球铰 X1:限位元件
410:内球体 420:球座 430:球销
440:摩擦片 450:弹性元件 460:调节元件
470:球碗 480:锁定元件 481:第一旋杆
482:第二旋杆 483:U型连接杆 510:第一转动副
520:第二转动副 610:第一连接件 620:第二连接件
621:夹持部 700:收集机构 710:收集部
711:收集口 720:悬挂部 721:夹板
722:第一板件 723:第二板件 724:挂环
725:连接孔
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9和10进行详细说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,若出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,还需要理解的是,若出现“第一”、“第二”等术语,其仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,还需要理解的是,若出现“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义,除非另有明确的规定和/或限定。
在本发明的描述中,还需要理解的是,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
根据一个优选实施方式,参见图1,一种水果采摘装置,可以包括:底座100、支撑杆200和高枝剪300。高枝剪300可以用于将采摘者手部捏放手柄组件310的动作通过传动机构360转化为剪切部320的剪切动作。支撑杆200的下端可以通过球铰400连接于底座100。支撑杆200的上端可以通过第一转动副510连接于第一连接件610。优选地,第一转动副510可以按照在第一连接件610绕其第一转动轴转动时至少具有绕经过其第一转动中心的铅垂轴的第一转动分量的方式进行设置。比如,在支撑杆垂直于水平面时,第一转动副510的轴线与水平面的夹角大于等于80°小于等于90°。尤其优选地,在支撑杆垂直于水平面时,第一转动副510的轴线垂直于水平面,即第一转动副510的轴线与水平面的夹角等于90°。优选地,与支撑杆200第一连接件610可以通过第二转动副520连接于第二连接件620。第二转动副520可以按照在第二连接件620在绕其第二转动轴转动时至少具有绕经过其第二转动中心的水平轴的第二转动分量的方式进行设置。比如,在支撑杆垂直于水平面时,第二转动副520的轴线与铅锤面的夹角大于等于80°小于等于90°。尤其优选地,在支撑杆垂直于水平面时,第二转动副520的轴线垂直于铅锤面。即,在支撑杆200垂直于水平面时,第二转动副520的轴线平行于水平面。高枝剪300可以滑动连接于第二连接件620且由滑动连接所限定的滑动方向在一投影平面上的滑动方向投影线与第二转动轴相交,其中,第二转动轴的轴线在投影平面之内。优选地,高枝剪300可以滑动连接于第二连接件且由滑动连接所限定的滑动轨迹在一投影平面上的滑动轨迹投影与第二转动轴相交。优选地,高枝剪300可以滑动连接于第二连接件且高枝剪的滑动方向在第二转动副的轴线所在平面上的投影与第二转动轴相交。优选地,第一转动轴可以垂直于第二转动轴。优选地,第二转动轴可以垂直于滑动方向和/或滑动轨迹。优选地,第一转动副510可以是UC201轴承,支撑杆200的上端设有一联轴器,联轴器与UC201轴承的外圈过盈配合或者间隙配合。第一连接件610的一端与UC201轴承的中孔过盈配合。优选地,在经过第二转动轴的一投影平面上是指第二转动轴位于该投影平面之内。
根据一个优选实施方式,一种水果采摘装置,可以包括:底座100、支撑杆200、用于将采摘者手部捏放手柄组件的动作通过传动机构转化为剪切部的剪切动作的高枝剪300和用于收集剪落水果的收集机构700中的至少一个。高枝剪300与支撑杆200之间可以通过第一转动副转动连接以使高枝剪300的剪切部的离地高度能在一定范围内变化。支撑杆200与底座之间可以通过球铰连接。
优选地,支撑杆200可以是长度可调节的第一伸缩结构。支撑杆200还可以包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第一锁紧机构230。比如,支撑杆200可以是由彼此套接的第一支撑管210和第二支撑管220组成的长度可调节的第一伸缩结构。第一支撑管210和第二支撑管220上对应的设置有若干定位孔,第一锁紧机构230通过将定位柱压入定位孔以实现锁定。或者,第一锁紧机构230包括锁紧管夹和旋转杆,位于外部的第二支撑管220的一端设有沿其长度方向的缺口,并且锁紧管夹套接在第二支撑管220的一端,锁紧管夹上枢接有通过旋转来抱紧和松开锁紧管夹的旋转杆,当锁紧管夹处于松开状态之时,第一伸缩结构的长度能够调节,当锁紧管夹处于抱紧状态之时,第一伸缩结构的长度锁定。或者,优选地,支撑杆200是由一根带滑槽的槽形管和一根插入滑槽与槽形管滑动连接的方管组成。槽形管和方管上对应的设置有若干定位孔,第一锁紧机构230通过将定位柱压入定位孔以实现锁定。或者,优选地,支撑杆200的至少一部分是可锁定的气压伸缩杆以构成第一伸缩结构。除此之外,还有很多现有的伸缩结构也都可以应用到该支撑杆200,此处不一一例举。
根据一个优选实施方式,球铰400可以包括内球体410、球座420、设于内球体410和球座420之间用于安装内球体410以构成球面副的球碗470、球销430、弹性元件450和摩擦片440中的至少一个。球销430的一端可以与内球体固接并至少部分地延伸至球座420之外。球销430的另一端可以固接于支撑杆200。至少一个摩擦片440可以在受压缩的弹性元件450的弹力作用下持续抵靠在内球体410的至少一部分表面上。优选地,摩擦片的第一硬度可以小于内球体的第二硬度。优选地,摩擦片的第一表面粗糙度可以大于内球体的第二表面粗糙度。
根据一个优选实施方式,球铰400还可以包括用于调节弹性元件450受压缩的程度的调节元件460。由此,以调节摩擦片440抵靠内球体410的作用力大小。优选地,调节元件460可以呈L型,调节元件460的一端可以设置在球座420的通孔中并与球座420通过螺纹连接,而调节元件460的另一端可以设置在外,以便采摘者调节。调节元件460的一端抵靠和/或粘接在弹性元件450上,弹性元件450抵靠和/或粘接在对应的摩擦片440上。优选地,弹性元件450可以是螺旋弹簧、橡胶弹簧和板弹簧中的至少一种。
根据一个优选实施方式,球铰400还可以包括用于锁定内球体410和/或球销430以固定支撑杆200的锁定元件480。比如,锁定元件480包括第一旋杆481,第一旋杆至少部分地旋入球座420。在需要固定支撑杆200时,所述第一旋杆481可以旋转至其端面直接抵靠在内球体410的表面上。锁定元件480还可以包括第二旋杆482,第二旋杆482至少部分地旋入球座420。在需要固定支撑杆200时,第二旋杆481可以旋转至其端面直接抵靠在内球体410的表面上。优选地,第一旋杆481和第二旋杆482与球座配合的螺纹旋向相反,并且第一旋杆481和第二旋杆482通过一U型连接杆483以由此同步地运动。U型连接杆的开口端的大小能够随第一旋杆481和第二旋杆482的运动而变化。例如,U型连接杆可以是钢丝,具有一定硬度并能够产生弹性形变。又比如,内球体上可以设有若干凹坑,锁定元件的用于与内球体接触的一端的形状与凹坑的形状匹配,锁定元件至少部分地插入所述内球体410以对其进行锁定。第一旋杆481和/或第二旋杆482与内球体接触的一端的形状可以与凹坑的形状匹配。
根据一个优选实施方式,摩擦片3可以为刚性元件且其与内球体410之间为面接触。
根据一个优选实施方式,摩擦片3可以为柔性元件且其与内球体410之间为面接触。弹性元件450与摩擦片3的接触部位可以呈椭圆形。弹性元件450可以按照椭圆形的长轴在底座100水平放置之时与水平面彼此垂直的方式设置。
根据一个优选实施方式,球铰400可以包括内球体410、与内球体410之间通过球面副连接的球座420和与内球体410固接并至少部分地延伸至球座420之外的球销430中的至少一个。球销430可以固接于支撑杆200。球铰400可以按照球销430相对于球座420发生相对转动之后球销430能保持在转动后的位置的方式进行设置。球铰400可以按照球销430相对于球座420发生相对转动之后球销430能保持在转动后的位置的方式进行设置可以是通过以下方式实现的:通过受压缩的弹性元件450将至少一个摩擦片抵靠在内球体410的至少一部分表面上以使球销430能在内球体410受到一定范围之内的转动力矩之时保持在转动后的位置。优选地,球销430可以连接于支撑杆200。球铰400可以按照球销430相对于球座420发生相对转动之后球销430能保持在转动后的位置的方式进行设置。优选地,球销可以通过螺纹连接、焊接、粘接和扣接中的至少一种方式固接于支撑杆200。优选地,球销430可以通过螺栓连接、铆接、螺纹连接、扣接和焊接中的至少一种方式固接于支撑杆200。
根据一个优选实施方式,球铰400可以包括内球体410、与内球体410之间通过球面副连接的球座420和与内球体410固接并至少部分地延伸至球座420之外的球销430,球销430连接于支撑杆200,其中,球铰400按照球销430相对于球座420发生相对转动之后球销430能保持在转动后的位置的方式进行设置。优选地,球铰400按照球销430相对于球座420发生相对转动之后球销430能保持在转动后的位置的方式进行设置是通过以下方式实现的:通过受压缩的弹性元件450将至少一个摩擦片抵靠在内球体410的至少一部分表面上以使球销430能在内球体410受到预设范围之内的转动力矩之时保持在转动后的位置。
根据一个优选实施方式,高枝剪300滑动连接于第二连接件620可以是通过将高枝剪300按照使其不仅能相对于第二连接件620滑动还能够相对于第二连接件620转动的方式套接在第二连接件620的夹持部621内。优选地,高枝剪300滑动连接于第二连接件620可以是通过高枝剪300上的套接部按照使高枝剪300不仅能相对于第二连接件620滑动还能够相对于第二连接件620转动的方式套接在第二连接件620的夹持部内。优选地,参见图7,高枝剪300滑动连接于第二连接件可以是通过高枝剪300呈圆柱状部位套接在第二连接件夹持部内,以使高枝剪300不仅能相对于第二连接件滑动还能够相对于第二连接件转动。比如,第二连接件620是套筒,套筒的外壁与第一连接件通过转动销连接,套筒的内壁是夹持部,高枝剪200套接在套筒的内壁中。
根据一个优选实施方式,水果采摘装置还可以包括用于限制高枝剪300相对于第二连接件620滑动的滑动范围的若干限位元件X1,并且其中至少一个限位元件X1的位置能够调节以调整滑动范围。优选地,参见图1和5,当在高枝剪金能相对于第二连接件620欢动的情况下,第二连接件620可以带有滑槽的杆件,限位元件X1可以是设置在滑槽内的滑块。滑块可以通过螺栓或者按扣进行定位和调节。优选地,参见图6,当高枝剪300按照使其不仅能相对于第二连接件620滑动还能够相对于第二连接件620转动的方式套接在第二连接件620的夹持部621内时,限位元件X1可以是套接在高枝剪上的转动套,限位元件X1中的至少一个可以通过螺纹连接于高枝剪以进行调节。
根据一个优选实施方式,支撑杆200可以是长度可调节的第一伸缩结构,并且第一伸缩结构还可以包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第一锁紧机构230。
根据一个优选实施方式,高枝剪300的手柄组件310和剪切部320之间可以是长度可调节的第二伸缩结构。第二伸缩结构可以包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第二锁紧机构330。比如,第二伸缩结构可以包括第一伸缩杆340和套接在第一伸缩杆340内部的第二伸缩杆350。剪切部320可以包括相对于第二伸缩杆350固定的第一刀具321和可旋转以实现与第一刀具321咬合的第二刀具322。手柄组件310可以包括相对于第一伸缩杆340固定的第一手柄311和活动的第二手柄312。第一手柄311和活动的第二手柄312上可以设有通孔并通过定位销连接。第二锁紧机构330可以枢接于与第二伸缩杆350。第二锁紧机构330上可以设有定位柱。第一伸缩杆和第二伸缩杆上可以设有若干定位孔。
根据一个优选实施方式,参见图8和9,第一伸缩杆340和第二伸缩杆350可以是中空管件。传动机构360可以按照能相对于第一伸缩杆340和第二伸缩杆350滑动的方式至少部分地设置于第一伸缩杆340和第二伸缩杆350之内。优选地,传动机构360可以包括连接部361、锁紧部362、滑杆363和带有用于定位的若干凹槽的滑条364。滑条364的一端滑动地设于连接部361的滑槽内且通过锁紧部362上的凸块按压在相应的凹槽内实现定位。锁紧部362枢接于连接部361并且两者之间设有扭转弹簧,且该扭转弹簧按照所述锁紧部362不受外力时使锁紧部362打开以凸块从相应的凹槽内脱离的方式设置。滑条364的另一端枢接于第二刀具。滑杆363的一端枢接于连接部361。滑杆363点另一端枢接于第二手柄312。滑条364依附于第二伸缩杆350移动。按下第二锁紧机构330,定位柱插入第一伸缩杆340和第二伸缩杆350上的定位孔实现两者的定位。同时,定位柱伸入第二伸缩杆350后进而顶住锁紧部362压迫锁紧部362旋转使凸块按压在相应的凹槽内实现定位。由此滑条364的相应的凹槽被卡住,实现滑条364点定位。剪切时,握住第二手柄312,带动滑杆363运动,进而通过连接部361推动滑条364移动,由滑条364带动第二刀具322,实现第二刀具322与第一刀具312的咬合或者啮合。若干定位孔之间的间距和若干凹槽的间距彼此对应的设置以实现对第一伸缩杆和第二伸缩杆通过两对齐的定位孔定位时,刚好能够有一对应的凹槽容纳凸块实现滑条364的定位。
优选地,高枝剪上可以设置有为剪切部320提供回复力的复位弹簧。复位弹簧的设置位置可选。比如,复位弹簧可以设置在手柄组件310处,复位弹簧的两端分别连接于构成手柄组件310的两个活动部件。又比如,复位弹簧可以设置在第一伸缩杆内,复位弹簧的一端与传动机构360固连,复位弹簧的另一端与第一伸缩杆的内壁固连。又比如,复位弹簧可以设置在剪切部320上。复位弹簧的两端分别连接构成剪切部320的两个活动部件。
根据一个优选实施方式,水果采摘装置还可以包括用于收集剪落水果的收集机构700。收集机构700可以包括上部设有收集口711的收集部710和用于将收集部710悬挂在剪切部320下方的悬挂部720。收集部710可以枢接于悬挂部720。悬挂部720可以枢接于高枝剪300。悬挂部720枢接于高枝剪300的枢接点可以按照让收集部710能在重力作用下调整位置以使在水平投影面内剪切部320的投影始终位于收集口711的投影之内的方式设置。优选地,收集机构700可以包括至少上部设有收集口的收集部710和用于将收集部悬挂在剪切部下方的悬挂部720。收集部710可以枢接于悬挂部且悬挂部可以枢接于高枝剪300让收集部能在重力作用下调整位置以使在水平投影面内剪切部的投影始终位于收集口的投影之内。优选地,收集部710可以枢接于悬挂部720且悬挂部720枢接于高枝剪以使收集部710在重力作用下带动收集口始终位于剪切部的正下方。比如,高枝剪200上设有一凹槽,悬挂部720上的一夹板721的连接孔环抱在该凹槽内以使悬挂部720枢接于高枝剪300。优选地,夹板721包括第一板件722和与第一板件722可拆卸连接的第二板件723。比如,第一板件722可以通过螺栓连接、扣接和铆接中的至少一种方式可拆卸连接于第一板件722。第二板件723连接孔725的一部分设置在第一板件722上而另一部分设置在第二板件723上。第一板件722与挂环724固接。第二板件723在第一板件722上安装到位后以构成该连接孔725。
根据一个优选实施方式,底座100下设有用于支撑和移动底座100的若干万向轮110,若干万向轮110中的至少一个万向轮110带有用于锁紧该万向轮110的第三锁紧机构111。优选地,底座100下设有用于支撑和移动底座100的若干万向轮,若干万向轮中的至少一个万向轮带有轮锁紧机构。优选地,第三锁紧机构111可以依旋向锁紧或松弛万向轮110。
需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水果采摘装置,包括:底座(100)、支撑杆(200)和用于将采摘者手部捏放手柄组件(310)的动作通过传动机构(360)转化为剪切部(320)的剪切动作的高枝剪(300),其特征在于,
所述支撑杆(200)的下端通过球铰(400)连接于所述底座(100);
所述支撑杆(200)的上端通过第一转动副(510)连接于第一连接件(610)且所述第一转动副(510)按照在所述第一连接件(610)绕其第一转动轴转动时至少具有绕经过其第一转动中心的铅垂轴的第一转动分量的方式进行设置;
所述第一连接件(610)通过第二转动副(520)连接于第二连接件(620)且所述第二转动副(520)按照在所述第二连接件(620)在绕其第二转动轴转动时至少具有绕经过其第二转动中心的水平轴的第二转动分量的方式进行设置;
所述高枝剪(300)滑动连接于所述第二连接件(620)且由所述滑动连接所限定的滑动方向在一投影平面上的滑动方向投影线与所述第二转动轴相交,其中,所述第二转动轴的轴线在所述投影平面之内。
2.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述球铰(400)包括内球体(410)、球座(420)、设于所述内球体(410)和所述球座(420)之间用于安装所述内球体(410)以构成球面副的球碗(470)、球销(430)、弹性元件(450)和摩擦片(440),所述球销(430)的一端与所述内球体固接并至少部分地延伸至所述球座(420)之外,所述球销(430)的另一端固接于所述支撑杆(200),
其中,至少一个所述摩擦片(440)能在受压缩的弹性元件(450)的弹力作用下持续抵靠在所述内球体(410)的至少一部分表面上。
3.如权利要求2所述的水果采摘装置,其特征在于,所述球铰(400)还包括用于调节所述弹性元件(450)受压缩的程度的调节元件(460)以调节所述摩擦片(440)抵靠所述内球体(410)的作用力大小;和/或
所述球铰还包括用于锁定内球体(410)和/或球销(430)以能将所述支撑杆(200)固定到一特定角度的锁定元件(480)。
4.如权利要求3所述的水果采摘装置,其特征在于,所述摩擦片(440)为柔性元件且其与所述内球体(410)之间为面接触,所述弹性元件(450)在所述调节元件(460)处于紧固位置的情况下通过沿椭圆形轨迹构成的棱边向所述摩擦片(440)传递锁紧力,其中,所述沿椭圆形轨迹构成的棱边是按照所述椭圆形的长轴在所述底座(100)水平放置之时与水平面彼此垂直的方式设置的。
5.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述高枝剪(300)滑动连接于所述第二连接件(620)是通过将所述高枝剪(300)按照使其不仅能相对于所述第二连接件(620)滑动还能够相对于所述第二连接件(620)转动的方式套接在第二连接件(620)的夹持部(621)内。
6.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述水果采摘装置还包括用于限制所述高枝剪(300)相对于所述第二连接件(620)滑动的滑动范围的若干限位元件(X1),并且其中至少一个限位元件(X1)的位置能够调节以调整所述滑动范围。
7.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述支撑杆(200)是长度可调节的第一伸缩结构,并且所述第一伸缩结构还包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第一锁紧机构(230)。
8.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述高枝剪(300)的手柄组件(310)和剪切部(320)之间是长度可调节的第二伸缩结构,所述第二伸缩结构还包括完成长度调节后锁定当前伸缩位置的第二锁紧机构(330)。
9.如权利要求1所述的水果采摘装置,其特征在于,所述水果采摘装置还包括用于收集剪落水果的收集机构(700),所述收集机构(700)包括上部设有收集口(711)的收集部(710)和用于将收集部(710)悬挂在所述剪切部(320)下方的悬挂部(720),所述收集部(710)枢接于所述悬挂部(720),所述悬挂部(720)枢接于所述高枝剪(300);
其中,所述悬挂部(720)枢接于所述高枝剪(300)的枢接点按照让所述收集部(710)能在重力作用下调整位置以使在水平投影面内所述剪切部(320)的投影始终位于所述收集口(711)的投影之内的方式设置。
10.如权利要求1至9之一所述的水果采摘装置,其特征在于,所述底座(100)之下设有用于支撑和移动所述底座(100)的若干万向轮(110),所述若干万向轮(110)中的至少一个万向轮(110)带有用于锁紧该万向轮(110)的第三锁紧机构(111)。
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