CN108901350B - 柑橘助力采摘器及其采摘方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种柑橘助力采摘器及其采摘方法，柑橘助力采摘器包括采摘部分(1)、收集部分(2)和助力部分(3)，相互开合以采摘柑橘的一对摇杆滑块机构(5)设在采摘头(4)上，可伸缩杆(16)包括手柄(17)、可伸缩筒壁(18)和设在所述可伸缩筒壁(18)内部的钢丝绳，用于收集柑橘的可拆卸收集单元(19)布置在采摘头(4)下方；连接可伸缩筒壁(18)的万向连接器(23)包括在第一方向上转动的第一转动副(24)和在第二方向上转动的第二转动副(25)；用于调节角度的角度调节仪(26)一端连接万向连接器(23)，另一端可调节地布置在工字形框架(27)上；一体式背带(29)可折叠地连接所述工字型框架(27)。

Description

柑橘助力采摘器及其采摘方法

技术领域

本发明涉及一种农业机械技术领域，特别是一种柑橘助力采摘器及其采摘方法。

背景技术

柑橘作为一种产量大且成熟期长的水果，在中国的南方地区拥有着广大的种植面积，但目前我国国内的柑橘采摘业十分依赖于人工采摘，效率极低且工人的工作环境较为恶略，不仅耗费了大量的人力和财力，还严重影响了柑橘的果品品质。目前在我国国内柑橘采摘方面上十分缺乏符合国内种植实情的采摘装置。

国外的同类型装置主要为：

以全自动化智能机器人为核心的采摘方法：这种方法的特点在于无人化作业，智能识别水果，并自动采摘和收集，但是这种采摘方法十分受限于机器人庞大的体积和采摘的时间、金钱成本。仅适用于种植间距大和果品要求质量高的柑橘。对于国内的小面积、大密度式的种植十分不适合。

以直接摇晃树枝主干为核心的采摘方法：这种方法的特点是采摘效率很高，但果实容易在脱落过程中受损，不利于运输、售卖。国内小面积、大密度式的种植方式也让该方法的收集装置无处施展。另外，由于对果树直接撞击，会对果树枝干造成损伤。

目前国内的采摘装置多为日常利用的简单剪切工具，采摘者爬上果梯进行手工操作，利用篮子单个收集。此采摘方法虽价格低廉但采摘效率低下，且工人的工作环境十分恶劣。

因此，针对我国这种小面积、大密度式的柑橘种植提出一种全新的穿戴式助力采摘装置，从效率和成本的权衡方面、工人的工作环境等方面来提升农户采摘柑橘的效率、改善工人的工作环境。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种柑橘助力采摘器及其采摘方法，通过拉扯钢丝驱动采摘部分由摇杆滑块机构运动，实现采摘部分前端刀片沿圆弧的往复运动以实现对柑子果柄的切割运动，可满足对不同高度，不同位置柑子的高效采摘和收集，本发明能够高效采摘收集水果，改善工人的工作环境。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种柑橘助力采摘器包括采摘部分、收集部分和助力部分，

采摘部分包括：

采摘头；

一对摇杆滑块机构，相互开合以采摘柑橘的一对摇杆滑块机构设在采摘头上，摇杆滑块机构包括，

一对相对布置的刀片连接杆，其上固定用于剪切柑橘的刀片，

一对相对布置的弯曲连杆，其分别连接刀片连接杆两端，

一对相对布置的短连杆，其一端分别连接所述弯曲连杆，另一端分别可转动地连接在采摘头的两个相对侧壁上，

一对相对布置的侧面T形杆，其分别致动一对摇杆滑块机构使得刀片相互开合，

滑动杆，其两端分别连接且同步移动一对相对布置的侧面T形杆，

滑块，连接滑动杆的滑块可移动地布置在滑轨上，

连杆孔底座，连杆孔底座固定在采摘头上；

连杆孔，设在连杆孔底座的连杆孔连接可伸缩杆；

收集部分包括：

可伸缩杆，其包括手柄、可伸缩筒壁和设在所述可伸缩筒壁内部的钢丝绳，经由手柄驱动的所述钢丝绳连接所述滑块；

可拆卸收集单元，用于收集柑橘的可拆卸收集单元布置在采摘头下方；

伸缩收集杆，用于连接可拆卸收集单元的伸缩收集杆包括三级可伸缩筒壁；

推杆，用于调节收集高度的推杆致动伸缩收集杆；

助力部分包括：

万向连接器，连接可伸缩筒壁的万向连接器包括在第一方向上转动的第一转动副和在第二方向上转动的第二转动副；

角度调节仪，用于调节角度的角度调节仪一端连接万向连接器，另一端可调节地布置在工字形框架上；

腿部支撑，其一端连接在所述工字形框架上，另一端支撑在腿部；

一体式背带，其可折叠地连接所述工字型框架。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述工字形框架包括连接座和双直角框架，角度调节仪包括连接在连接座的支撑滑块，铰接在支撑滑块上的侧壁连接杆和支撑所述侧壁连接杆的中间支撑杆。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述可伸缩杆和可伸缩杆经由固定项圈连接。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述伸缩收集杆内置用于传递动力的钢条，所述钢条连接所述推杆。

在所述的柑橘助力采摘器中，一体式背带经由自锁铰链连接所述工字型框架。

在所述的柑橘助力采摘器中，90度自锁铰链一端经由背带连接件连接一体式背带，另一端连接所述双直角框架。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述采摘头为上下贯穿的空心四面体结构，刀片布置在其上方，可拆卸收集单元布置在其下方。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述腿部支撑经由弧形套套合在腿部，所述推杆为电动推杆。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述可拆卸收集单元为可拆卸的收集筐或可拆卸的收集网，多个可伸缩筒壁经由弹簧压板连接。

根据本发明的另一方面，一种利用所述的柑橘助力采摘器的采摘方法步骤包括：

第一步骤中，穿戴一体式背带，调整腿部支撑支撑在腿部的位置，调节角度调节仪使得可伸缩杆处于预定角度，可伸缩杆伸长或缩短到预定长度，

第二步骤中，按动手柄，手柄带动可伸缩杆内部钢丝驱动滑块，滑块带动滑动杆移动，滑动杆同步移动一对相对布置的侧面T形杆，使得摇杆滑块机构运动使得刀片开合将柑橘果柄割断，

第三步骤中，切断的柑橘导引进入可拆卸收集单元，待收集满后，伸缩收集杆控制可拆卸收集单元下降，将果实取出后再通过伸缩收集杆将可拆卸收集单元上升至原位，实现连续的采摘工作。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用机械控制，使用简单，运行稳定，只需按下手柄前端连杆就可控制刀片切断果柄，采摘效果好，效率高；通过手动伸缩杆与角度调节仪可以实现对不同位置，不同高度果实的有效采摘；通过可拆卸收集单元可以一次性采摘收集大量果实，并且收集满后可以下降取出而无需取下整个装置，保证采摘过程的连续性，可以有效提高采摘效率；通过助力部分可以有效分担受力，减轻使用者的劳动负担，同时本装置穿戴后使用者可以保持灵活运动，可以适应各种地形下的采摘。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的采摘部分的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的收集部分的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的助力部分的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的使用柑橘助力采摘器的采摘方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至附图5更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的结构示意图，如图1所示，柑橘助力采摘器包括采摘部分1、收集部分2和助力部分3。

图2是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的采摘部分的结构示意图，如图所示，采摘部分1包括：

采摘头4；

一对摇杆滑块机构5，相互开合以采摘柑橘的一对摇杆滑块机构5设在采摘头4上，摇杆滑块机构5包括，

一对相对布置的刀片连接杆6，其上固定用于剪切柑橘的刀片7，

一对相对布置的弯曲连杆8，其分别连接刀片连接杆6两端，

一对相对布置的短连杆9，其一端分别连接所述弯曲连杆8，另一端分别可转动地连接在采摘头4的两个相对侧壁上，

一对相对布置的侧面T形杆10，其分别致动一对摇杆滑块机构5使得刀片7相互开合，

滑动杆11，其两端分别连接且同步移动一对相对布置的侧面T形杆10，

滑块12，连接滑动杆11的滑块12可移动地布置在滑轨13上，

连杆孔底座14，连杆孔底座14固定在采摘头4上；

连杆孔15，设在连杆孔底座14的连杆孔14连接可伸缩杆16；

图3是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的收集部分的结构示意图，如图所示，收集部分2包括：

可伸缩杆16，其包括手柄17、可伸缩筒壁18和设在所述可伸缩筒壁18内部的钢丝绳，经由手柄17驱动的所述钢丝绳连接所述滑块12；

可拆卸收集单元19，用于收集柑橘的可拆卸收集单元19布置在采摘头4下方；

伸缩收集杆20，用于连接可拆卸收集单元19的伸缩收集杆20包括三级可伸缩筒壁21；

推杆22，用于调节收集高度的推杆22致动伸缩收集杆20；

图4是根据本发明一个实施例的柑橘助力采摘器的助力部分的结构示意图，如图所示，助力部分3包括：

万向连接器23，连接可伸缩筒壁18的万向连接器23包括在第一方向上转动的第一转动副24和在第二方向上转动的第二转动副25；

角度调节仪26，用于调节角度的角度调节仪26一端连接万向连接器23，另一端可调节地布置在工字形框架27上；

腿部支撑28，其一端连接在所述工字形框架27上，另一端支撑在腿部；

一体式背带29，其可折叠地连接所述工字型框架27。

本发明连接助力部分和采摘部分的万向连接器和角度调节仪实现助力和角度调节，采摘部分利用对称摇杆滑块机构实现刀具开合，采摘部分利用可伸缩杆和可拆卸收集单元完成采摘后的收集工作，助力机构采用腿部支撑、一体式背带工字形框架结构实现整体力的分散。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，采摘部分包括：采摘框，用于导引采摘果实使其进入收集部分，刀片，用于切割果实柄部，刀片连接杆，用于固定刀片位置，曲柄，一端连接转轴一端连接弯曲连杆，弯曲连杆，一端连接曲柄，一端连接刀片连接杆，滑块，用于传动和减少运动过程摩擦力，T形杆，和弯曲连杆、曲柄、滑块连接，垫块，用于调整装配间隙保证零件相对位置，手动伸缩杆，实现多级伸缩以满足不同高度采摘需要，手柄，按动手柄通过内部钢丝驱动连杆机构运动，连接套，将所述采摘框和所述手动伸缩杆连接。

收集部分包括：果实收集装置，利用一收集网收集采摘的多个果实，自动伸缩杆，连接所述果实收集装置，利用内部推杆电机控制果实收集装置升降，角度调节仪，调节所述手动伸缩杆的角度，且自身具有自锁能力可以保持角度不变，

助力部分包括：背带，用于穿戴以支撑整个装置，铝型材支架，和所述背带及所述角度调节仪连接，万向节，用于和所述手动伸缩杆和所述角度调节仪连接，90度自锁铰链，用以折叠和展开所述铝型材支架，便于携带，腿撑和铝型材支架连接并支撑到使用者腿部，起一定助力作用。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述采摘框由激光切割后粘接而成，各连杆由雕铣机铣削而成。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述采摘框两侧的连杆结构对称布置。

在所述的柑橘助力采摘器中，所述两块刀片的刀刃布置方向相反以增加重合度。

在所述的柑橘助力采摘器中，连杆转动副由螺钉和防松螺母组成，控制装配间隙，保证运动过程摩擦较小。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述工字形框架27包括连接座和双直角框架，角度调节仪26包括连接在连接座的支撑滑块，铰接在支撑滑块上的侧壁连接杆和支撑所述侧壁连接杆的中间支撑杆。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述可伸缩杆和可伸缩杆经由固定项圈30连接。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述伸缩收集杆20内置用于传递动力的钢条，所述钢条连接所述推杆22。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，一体式背带29经由自锁铰链31连接所述工字型框架27。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，90度自锁铰链一端经由背带连接件连接一体式背带29，另一端连接所述双直角框架。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述采摘头4为上下贯穿的空心四面体结构，刀片7布置在其上方，可拆卸收集单元19布置在其下方。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述腿部支撑28经由弧形套套合在腿部，所述推杆22为电动推杆。

本发明所述的柑橘助力采摘器的优选实施例中，所述可拆卸收集单元19为可拆卸的收集筐或可拆卸的收集网，多个可伸缩筒壁18经由弹簧压板连接。

图5是根据本发明一个实施例的使用柑橘助力采摘器的采摘方法的步骤示意图。一种利用所述的柑橘助力采摘器的采摘方法步骤包括：

第一步骤S1中，穿戴一体式背带29，调整腿部支撑28支撑在腿部的位置，调节角度调节仪26使得可伸缩杆16处于预定角度，可伸缩杆16伸长或缩短到预定长度，

第二步骤S2中，按动手柄17，手柄17带动可伸缩杆16内部钢丝驱动滑块12，滑块12带动滑动杆11移动，滑动杆11同步移动一对相对布置的侧面T形杆10，使得摇杆滑块机构6运动使得刀片7开合将柑橘果柄割断，

第三步骤S3中，切断的柑橘导引进入可拆卸收集单元19，待收集满后，伸缩收集杆20控制可拆卸收集单元19下降，将果实取出后再通过19将19上升至原位，实现连续的采摘工作。

在一个实施例中，本发明将90度自锁铰链打开，使铝型材的工字型框架27展开，将可伸缩杆和角调节仪通过万向节连接，使用者通过背带穿戴好整个装置，将腿撑调至舒适位置，选定采摘的目标。若目标高度和角度不合适，调节可伸缩杆伸长或缩短到合适长度，调节角度调节仪使可伸缩杆调整并保持在一合适采摘的角度，使用者按动手柄，手柄带动可伸缩杆内部钢丝驱动采摘部分的连杆滑块机构运动，实现刀片沿圆弧闭合将果实果柄割断，采摘框将切断的果实导引进入果实收集装置中，待装置收集满果实后，通过电动伸缩杆控制果实收集装置下降，将果实取出后再通过电动伸缩杆将果实收集装置上升至原位，实现连续的采摘工作。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种柑橘助力采摘器，其包括采摘部分(1)、收集部分(2)和助力部分(3)，其特征在于，

采摘部分(1)包括：

采摘头(4)；

一对摇杆滑块机构(5)，相互开合以采摘柑橘的一对摇杆滑块机构(5)设在采摘头(4)上，摇杆滑块机构(5)包括，

一对相对布置的刀片连接杆(6)，其上固定用于剪切柑橘的刀片(7)，两块刀片的刀刃布置方向相反以增加重合度，

一对相对布置的弯曲连杆(8)，其分别连接刀片连接杆(6)两端，

一对相对布置的短连杆(9)，其一端分别连接所述弯曲连杆(8)，另一端分别可转动地连接在采摘头(4)的两个相对侧壁上，

一对相对布置的侧面T形杆(10)，其分别驱动一对摇杆滑块机构(5)使得刀片(7)相互开合，

滑动杆(11)，其两端分别连接同步移动的一对相对布置的侧面T形杆(10)，

滑块(12)，连接滑动杆(11)的滑块(12)可移动地布置在滑轨(13)上，

连杆孔底座(14)，连杆孔底座(14)固定在采摘头(4)上；

连杆孔(15)，设在连杆孔底座(14)的连杆孔(15)连接可伸缩杆(16)；

收集部分(2)包括：

可伸缩杆(16)，其包括手柄(17)、可伸缩筒壁(18)和设在所述可伸缩筒壁(18)内部的钢丝绳，经由手柄(17)驱动的所述钢丝绳连接所述滑块(12)，可伸缩杆(16)经由固定项圈(30)连接；

可拆卸收集单元(19)，用于收集柑橘的可拆卸收集单元(19)布置在采摘头(4)下方；

伸缩收集杆(20)，用于连接可拆卸收集单元(19)的伸缩收集杆(20)包括三级可伸缩筒壁(21)；

推杆(22)，用于调节收集高度的推杆(22)致动伸缩收集杆(20)；

助力部分(3)包括：

万向连接器(23)，连接可伸缩筒壁(18)的万向连接器(23)包括在第一方向上转动的第一转动副(24)和在第二方向上转动的第二转动副(25)；

角度调节仪(26)，用于调节角度的角度调节仪(26)一端连接万向连接器(23)，另一端可调节地布置在工字形框架(27)上；

腿部支撑(28)，其一端连接在所述工字形框架(27)上，另一端支撑在腿部；

一体式背带(29)，其可折叠地连接所述工字形 框架(27)。

2.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：所述工字形框架(27)包括连接座和双直角框架，角度调节仪(26)包括连接在连接座的支撑滑块，铰接在支撑滑块上的侧壁连接杆和支撑所述侧壁连接杆的中间支撑杆。

3.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：所述伸缩收集杆(20)内置用于传递动力的钢条，所述钢条连接所述推杆(22)。

4.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：一体式背带(29)经由自锁铰链(31)连接所述工字形 框架(27)。

5.根据权利要求2所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：90度自锁铰链一端经由背带连接件连接一体式背带(29)，另一端连接所述双直角框架。

6.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：所述采摘头(4)为上下贯穿的空心四面体结构，刀片(7)布置在其上方，可拆卸收集单元(19)布置在其下方。

7.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：所述腿部支撑(28)经由弧形套套合在腿部，所述推杆(22)为电动推杆。

8.根据权利要求1所述的柑橘助力采摘器，其特征在于：所述可拆卸收集单元(19)为可拆卸的收集筐或可拆卸的收集网，多个可伸缩筒壁(18)经由弹簧压板连接。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的柑橘助力采摘器的采摘方法，其步骤包括：

第一步骤(S1)中，穿戴一体式背带(29)，调整腿部支撑(28)支撑在腿部的位置，调节角度调节仪(26)使得可伸缩杆(16)处于预定角度，可伸缩杆(16)伸长或缩短到预定长度，

第二步骤(S2)中，按动手柄(17)，手柄(17)带动可伸缩杆(16)内部钢丝驱动滑块(12)，滑块(12)带动滑动杆(11)移动，滑动杆(11)同步移动一对相对布置的侧面T形杆(10)，使得摇杆滑块机构(5)运动使得刀片(7)开合将柑橘果柄割断，

第三步骤(S3)中，切断的柑橘导引进入可拆卸收集单元(19)，待收集满后，伸缩收集杆(20)控制可拆卸收集单元(19)下降，将果实取出后再通过伸缩收集杆(20)将可拆卸收集单元(19)上升至原位，实现连续的采摘工作。

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