CN108848899A - 高压气体樱桃采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压气体樱桃采摘装置，其涉及一种装置，特别是涉及高压气体樱桃采摘装置。高压气体樱桃采摘装置包括采摘头、喷气嘴、气管、三通、空气放大器连接器、空气放大器、空气开关、气泵、收集管道、收集箱、45°接头。本发明移动方便，采摘更加可靠迅速，采摘效率高，方便操作。利用高压气体对果实一个剪力，既有吸又有喷气，可以减少对果实的损坏。

Description

高压气体樱桃采摘装置

技术领域

本发明涉及一种装置，特别是涉及高压气体樱桃采摘装置。

背景技术

果实采摘作业是果实生产中最耗时、最费力的环节，由于采摘慢，影响水果新鲜度。同时，果实收获期间需投入的劳动力约占整个种植过程的百分之五十至七十，而樱桃的采摘是难上加难。人工采摘不仅劳动强度小，且劳动效率处于极低状态。对于高处工作，人工采摘的方式也较难实现。而在广大的乡村，农业生产广泛采取多种经营，经济作物特别是水果的大量生产和投放市场，丰富了人民的膳食品种，提高了人民的生活质量。全国很多地区在樱桃的采摘上依然主要靠人工，传统针对量产樱桃的采摘中存在着劳动工作量大、作业范围广，果实分布高低不均，触碰力度控制要求高，樱桃易碰伤，以及需选择性采摘，单果成熟期不一致等问题。因此，如何降低人工成本，提高劳动效率，保证樱桃的新鲜程度，樱桃采摘的自动化成为亟待解决的问题。

目前国内外针对这些问题纷纷提出了自己的想法，目前现在国内市场上大多数是辅助采摘装置，有少量樱桃自动采摘收集装置,但是由于这些装置比较笨重，不适合应用所有的地区，受采摘地区的限制，因此这种樱桃采摘装置不适合推广。现在市场上大多数的樱桃采摘装置都是辅助人工采摘，比如滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器，属于机械手式辅助型采摘机器。都是通过人工提供动力，由于樱桃树较高，人在长时间进行采摘之外还要承受着机械手的重量，对于人的负荷比较大，很容易造成人的疲劳，会产生一种现象，人摘一会儿便会休息一会儿，不仅没有提升采摘效率，反而降低了采摘效率，反而得不偿失。

对于国外来说，如美国，由于美国地域辽阔，其种植的樱桃属于小樱桃，树与树之间的间距较大，可以将整个机器开进农场，其采摘机是集采摘收集于一体的一个超大的农用机械。采摘之前先用一块布覆盖在樱桃树下，然后用卡具将果树卡住，用机械摇晃树干，最后将布收回，打包整理。这样效率非常高，几乎实现了全自动化，但是这样用力摇晃树枝对于树干的伤害较高，而且我国的种植的条件也不利于将这种大农用机械直接开进果园，另一方面这种大的农用机械产生的废气也会污染果实，对果农造成一定的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是解决如下问题：在摘下樱桃的同时不能损坏樱桃和樱桃树，采摘樱桃时要做到安全舒适，提高采摘效率，降低樱桃采摘的成本。

本发明提供了高压气体樱桃采摘装置，所述高压气体樱桃采摘装置包括采摘头、喷气嘴、气管、三通、空气放大器连接器、空气放大器、空气开关、气泵、收集管道、收集箱、45°接头，采摘头上面设置有喷气嘴，采摘头下方通过45°接头与收集管道的一端相连，收集管道的另一端与收集箱相连；喷气嘴与气泵之间有两路连接，喷气嘴通过气管与气泵相连，用于喷出高压气体，采摘樱桃；在喷气嘴与气泵之间设置空气放大器，空气放大器有三端，A端进气用以连接气泵，B端吹气，将放大的气体输出，C端产生吸力，C端连接到收集管道，防止收集管道被樱桃阻塞；气泵的出气管道通过三通与喷气嘴连接；气泵上有空气开关；所述采摘头包括采摘头壳体、三通、导气管，喷气嘴通过三通与导气管相连。

优选的，所述采摘头上面有一个凸台，用以安放喷气嘴。

优选的，所述采摘头上面开了凹槽。

优选的，所述采摘头的形状为锥状。

优选的，所述采摘头上有插枝口。

优选的，所述采摘头、喷气嘴采用3D打印技术。

优选的，所述喷气嘴向下倾斜约30°。

优选的，所述喷气嘴为6个。

优选的，所述喷气嘴的直径为2mm。

优选的，所述收集管道为硬质塑料管和软管连接组成的管道。

优选的，所述收集箱的底部有一层软质海绵，收集箱的外面有海绵垫。

优选的，所述收集箱的一端做成合叶式。

由以上本发明提供的技术方案可见，本发明具有以下技术效果：

利用高压气体对果实一个剪力，采用非接触式的气体，既有吸又有喷气，可以减少对果实的损坏。自带收集功能，可以减少果农收集果实的时间，另外本发明采用了空气放大器，通过其增压作用，增加了采摘的高压气体的剪力，使采摘更加可靠迅速。通过收集管道的调整作用，可以对不同高度的果实进行采摘。移动方便，采摘效率高，方便操作。收集箱内部有海绵垫，减少对果实的损害，上部透明，果农可以方便的查看果实收集情况。解放了劳动力，提高了樱桃采摘的效率。

附图说明

图1为本发明提供的高压气体樱桃采摘装置的采摘头的示意图。

图2为本发明提供的高压气体樱桃采摘装置的结构示意图。

1－喷气嘴 2－采摘头 3－气管 4－三通

5－空气放大器连接器 6－空气放大器 7－空气开关 8－气泵

9－收集箱 10－软管 11－硬质塑料管 12－45°接头

13-采摘头壳体 14－三通 15－导气管 16－插枝口

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

所述高压气体樱桃采摘装置包括采摘头2、喷气嘴1、气管3、三通4、空气放大器连接器5、空气放大器6、空气开关7、气泵8、收集管道、收集箱9、45°接头12，采摘头2上面设置有喷气嘴1，采摘头2下方通过45°接头12与收集管道的一端相连，收集管道的另一端与收集箱9相连；喷气嘴1与气泵8之间有两路连接，喷气嘴1通过气管3与气泵8相连，用于喷出高压气体，采摘樱桃；在喷气嘴1与气泵8之间设置空气放大器6，空气放大器6有三端，A端进气用以连接气泵8，B端吹气，将放大的气体输出，C端产生吸力，C端连接到收集管道，防止收集管道被樱桃阻塞；气泵8的出气管道通过三通4与喷气嘴1连接；气泵8上有空气开关7；所述采摘头2包括采摘头壳体13、三通14、导气管15，喷气嘴1通过三通14与导气管15相连。

所述采摘头2上面有一个凸台，用以安放喷气嘴1。所述采摘头2上面开了凹槽。所述采摘头2的形状为锥状。所述采摘头2上有插枝口16。

所述采摘头2、喷气嘴1采用3D打印技术。所述喷气嘴1向下倾斜约30°。所述喷气嘴1为6个。所述喷气嘴1的直径为2mm。

所述收集管道为硬质塑料管11和软管10连接组成的管道。所述收集箱9的底部有一层软质海绵，收集箱9的外面有海绵垫。所述收集箱9的一端做成合叶式。

在解决采摘樱桃的问题时，本发明选用的是高压气体采摘。发明人通过多次实验测出了喷头采摘时最适宜角度，可以有效的通过高速流动的气体所产生的剪切力使樱桃下落。输送樱桃主要通过樱桃的重力自主下落，再加上一定的吸力以保证输送管的不堵塞。使用亚克力箱体收集樱桃，收集箱9有一定的倾斜角度，以保证樱桃不会在收集箱9内堆积堵塞，并且箱体有良好的密封性以保证吸力。采摘装置在采摘时会喷出小风，轻轻吹开采摘头2旁多余的叶子再进行采摘，不会对树枝造成伤害，也不会对樱桃造成伤害。在采摘头2、收集箱9及部分较凹凸的连接处粘有海绵软板，避免樱桃下落时的冲击对其本身造成损伤。所述采摘装置在使用时是绝对安全的，除了气泵8是要用电工作以外，其他部件如采摘头2、喷气嘴1、收集管道、收集箱9等都是纯机械结构，使用时方便安全。收集箱9是背在身后的，在收集箱9上加了海绵软板，保证收集箱9背在背后的舒适性。采摘头2吹下樱桃的速率很快，只需轻松移动采摘头2，打开阀门就可吹下樱桃，所述采摘装置与人工采摘及其他传统的樱桃采摘装置相比有着很高的采摘效率。收集箱9的容量比较大，收集箱9可以装下十多斤的樱桃，装满樱桃后就可进行下一次采摘。

一个樱桃的质量大约为10g，一簇樱桃大约有4到5个。一簇樱桃受到的重力大约是0.4N到0.5N，樱桃在采摘的时候需要的力大约是0.2公斤，本发明使用六个喷气嘴1，平均分到每个喷气嘴1大约出0.034公斤的力，再考虑到每个喷气嘴1是斜向下喷气，考虑到损失，因此每个喷气嘴1大约出0.05公斤的力，因此总共是0.3公斤的力。再考虑到气泵8的工作时长，需要在0.3兆帕以上的条件下才能工作，因此选择额定排气压力为0.7兆帕的气泵8，让气泵8在集满一次气的情况下让其工作5min按照气体流速为60m/s。喷气嘴1的直径为2mm可得。在五分钟内出的气体的体积为3.4L。由于另外还有机械损失，机械损失比较严重，其他地方漏气，将机械效率与容积效率考虑在内，整个效率为60％，为5.7L，只有一半在工作，因此容积应为12L。选择50L的气泵8。气泵8的铭牌参数见表1。

表1

要求采摘头2一次可以容纳至少一簇的樱桃，而一簇樱桃大概有4-5个，而樱桃的直径大约为0.9-1.3cm。一簇樱桃大约为6cm左右，考虑到还有其他枝叶，一簇樱桃大概为10cm。在采摘头2上面设计了一个凸台，用以安放喷气嘴1。为了避免树枝的遮挡使采摘效果下降，在采摘头2上面开了凹槽，一方面可以减轻采摘头2的重量，降低成本，另一方面提高了采摘效果。为了被采摘下来的樱桃能顺着采摘头2更好的进入收集管道，将采摘头2设计为锥状。采摘头2的最大直径为150cm。考虑到这种采摘头为非标准件，而且需要人工承受采摘头的重量，采摘头2采用3D打印技术。3D打印机所能打印的最高为150mm，而采摘头2的总高超过了150mm，所以采用双段打印。打印两段，最后再拼接在一起。

考虑到人在采摘时候的舒适性，人不能一直竖直举着，这样会对人造成比较大的负荷，降低采摘效率。因此，采摘头2通过45°接头12与收集管道相连。收集管道采用一段硬质塑料管11与软管10相连。

收集箱9采用亚克力玻璃制作，不仅造价比较低，而且质量轻，方便携带。将收集箱9制作为长方体，其尺寸为15x15x60mm。将亚克力玻璃板分割为一块一块的板子，最后用胶水粘上。收集箱9的一端做成了合叶式，当收集箱9装满樱桃时，可以从一端打开，将樱桃倒出。在收集箱9里面铺上一层海绵垫，一方面可以增加收集箱9的密封性，另一方面可以防止樱桃沿着收集管道掉落，从而损坏樱桃。在外面贴上一层海绵可以增加人的舒适性。

喷气嘴1内径为2mm。喷气嘴1还需要弯曲一个角度，使其向下喷气。喷气嘴1采用3D打印技术。喷气嘴1的内径已经选定，根据气泵8的出气管道内径为8mm，利用三通4将气泵8的出气管道与喷气嘴1连接在一起。

为了使出气的气体流速更加快，在气泵8与喷气嘴1之间增加了一个空气放大器6，空气放大器6一共有三端，A端进气用以连接气泵8，B端吹气，将放大的气体输出，C端可以产生吸力，C端连接到收集管道，这样就可以充分利用能源，防止收集管道被樱桃阻塞，为保障整个装置的运行又提供了一道保障。为了使果农可以随身携带收集箱9，设计了一条背带，在收集箱9上面设计了几个粘钩，类似于喷雾器上面的粘钩，使果农可以更加轻松地携带。高压气体樱桃采摘装置的结构示意图见图2。

利用气泵8产生高压气体，将高压气体分成两路，一路与采摘头2、喷气嘴1相连，将采摘头2对准樱桃，随时调整吹樱桃的气流，根据樱桃的尺寸大小，调整气流的大小，进行樱桃的采摘。另一路连接空气放大器6，产生吸力，保持采摘管道畅通。采摘头2上方的喷气嘴1向下倾斜约30°，使高压气体产生水平方向和竖直方向两个分力，利用竖直方向分力将樱桃吹落，进入收集管道。空气放大器6的负压端在管道内产生吸力，防止樱桃堵塞管道，使果实顺力落入收集箱内。收集箱9由亚克力板制成，侧边具有开口，收集箱9装满时可将开口打开，倾倒果实。收集箱9内壁有软质海绵，防止箱内樱桃产生磨损。收集箱9外壁有海绵垫，保证了人体的舒适性。

由以上本发明提供的技术方案可见，本发明具有以下技术效果：利用高压气体对果实一个剪力，采用非接触式的气体，既有吸又有喷气，可以减少对果实的损坏。自带收集功能，可以减少果农收集果实的时间，另外本发明采用了空气放大器，通过其增压作用，增加了采摘的高压气体的剪力，使采摘更加可靠迅速。通过收集管道的调整作用，可以对不同高度的果实进行采摘。移动方便，采摘效率高，方便操作。收集箱内部有海绵垫，减少对果实的损害，上部透明，果农可以方便的查看果实收集情况。解放了劳动力，提高了樱桃采摘的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述高压气体樱桃采摘装置包括采摘头、喷气嘴、气管、三通、空气放大器连接器、空气放大器、空气开关、气泵、收集管道、收集箱、45°接头，采摘头上面设置有喷气嘴，采摘头下方通过45°接头与收集管道的一端相连，收集管道的另一端与收集箱相连；喷气嘴与气泵之间有两路连接，喷气嘴通过气管与气泵相连，用于喷出高压气体，采摘樱桃；在喷气嘴与气泵之间设置空气放大器，空气放大器有三端，A端进气用以连接气泵，B端吹气，将放大的气体输出，C端产生吸力，C端连接到收集管道，防止收集管道被樱桃阻塞；气泵的出气管道通过三通与喷气嘴连接；气泵上有空气开关；所述采摘头包括采摘头壳体、三通、导气管，喷气嘴通过三通与导气管相连。

2.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述采摘头上面有一个凸台，用以安放喷气嘴。

3.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述采摘头上面开了凹槽。

4.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述采摘头的形状为锥状。

5.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述采摘头上有插枝口。

6.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述采摘头、喷气嘴采用3D打印技术。

7.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述喷气嘴向下倾斜约30°。

8.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述喷气嘴为6个。

9.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述喷气嘴的直径为2mm。

10.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述收集管道为硬质塑料管和软管连接组成的管道。

11.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述收集箱的底部有一层软质海绵，收集箱的外面有海绵垫。

12.根据权利要求1所述的高压气体樱桃采摘装置，其特征在于：所述收集箱的一端做成合叶式。