CN109005911B - 一种便携式高空串果高适应性采摘装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于，其特征在于，它由三脚架、三个伸缩摆杆、电动推杆、支撑板、拼接套管、拼接杆和采收机构组成，其中电动推杆以球形铰链方式与三脚架连接；三脚架、伸缩摆杆、电动推杆以及支撑板构成空间铰链四杆机构。伸缩摆杆带有电磁铁，可在电磁铁通电时保持位置锁定，实现装置中间支撑杆任意角度定位。采收机构为一个含有周向旋转关节、收集框关节、一号转动关节、二号转动关节、三号转动关节、顶部切割机构的多自由度机械手。本发明结构简单，工作范围广，体积小，重量轻，安装方便，满足了荔枝、龙眼等高空串果采摘要求，对于提高我国农业机械水平具有重要意义。

Description

一种便携式高空串果高适应性采摘装置

技术领域

本发明涉及一种农业机械，尤其是一种高空串果类果品采摘装置，具体地说是一种适合荔枝、龙眼等的便携式高空串果高适应性采收装置。

背景技术

荔枝、龙眼等，是我国南方的特色水果，也是当地主要的农业经济作物。众所周知，荔枝、龙眼等水果多成串生长，俗称为串果。其一般生长在高约10米的树上，串果生长位置在果树上部的3-5米，而且枝繁叶茂，且种植区域多为山地（即地表崎岖不平），同时采摘后水果的品相直接影响着售价。目前，这类水果的采摘以人工手动采摘为主，不仅劳动强度大而且采摘难度也大，尤其是人工采摘高空作业危险性极高，可以说采摘成本已成为这类水果种植户的主要开销。为减轻采摘劳动强度、降低种植成本、提高采摘效率，大力推广串果采摘机械已是必然趋势。

现有的串果采摘机械，主要分为人工手持采摘工具和落地移动式采摘机械两种。中国专利（申请号为201611029716.X）中公开了一种人工手持采摘工具，其配合采摘人员的手臂可实现多自由度灵活采摘，然而对于高处的串果需要配合梯子甚至爬树才能完成采摘，不仅采摘效率低而且存在较大的危险性。中国专利（申请号为201810342980.1）中公开了一种荔枝采摘机，通过旋转机构能够将同一水平高度上的果实采摘，通过升降机构和旋转机构的联动配合，可以将不同高度且水平面不同位置的果实采摘，此装置所述支撑架无法调节，故其采收范围仅限于机械手长度范围内，不仅需要频繁移动装置，而且漏采率较高。中国专利（申请号为201810393512.7）中提供使用可伸缩臂作为主体，通过支撑承重的三脚架的伸缩改变使用状态和初始高度，可实现更大范围的采摘，但装置为横向摆动，占地面积大，不适合在果树茂密的区域作业。另外，荔枝、龙眼等串果的生长环境多为崎岖不平的山林，前述装置在这种环境中作业的适应性较差。

因此，发明一种适合荔枝、龙眼等的便携式高空串果高适应性采摘装置显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的是针对目前荔枝、龙眼等串果采摘难度大、采摘效率低、高空采摘危险性大等问题，发明一种便携式高空串果高适应性采摘装置。

本发明的技术方案是：

一种便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于，它由三脚架1、三个伸缩摆杆2、电动推杆3、支撑板4、拼接套管5、拼接杆6和采收机构7组成，其中电动推杆3的下端以球形铰链方式与三脚架上端的连接盘连接，以实现采收机构7的空间位置的调节；电动推杆3内的活塞杆通过拼接套管5与拼接杆6相连，相邻的拼接杆6通过拼接套管5相连以实现高度调节，最后一根拼接杆6与采收机构7相连，通过电动推杆3的活塞杆的伸缩可以实现采收机构7高度方向上的二次调节；三脚架1的三条腿各连接有长度可调的伸缩摆杆2，每个伸缩摆杆的下端与对应的三脚架的腿相连，上端与支撑板4相连，通过随动调整三个伸缩摆杆2的长度可以实现采收机构7在可调节范围内空间任何位置的锁定。

所述伸缩摆杆2由导杆2-1、导杆连接套管2-8以及锁定装置构成；其中，导杆2-1插入导杆连接套管2-8内部构成可滑动的连接；锁定装置包括中间套筒2-7、电磁铁2-3、回位弹簧2-6、调整螺钉2-5以及盖板2-4；中间套筒2-7为一三通圆管，其一端与导杆连接套管2-8上的螺纹连接，另一端内置一直线轴承2-2与导杆2-1配合安装；盖板2-4与中间套筒2-7凸台端面通过螺钉连接，调整螺钉2-5穿过盖板2-4中心孔与电磁铁2-3内部螺纹孔连接，回位弹簧2-6置于盖板2-4和调整螺钉2-5之间。

所述采收机构7包括周向旋转关节中心轴7-1、周向旋转关节7-2，收集框关节7-3，一号转动关节7-4，二号转动关节7-5，三号转动关节7-6、顶部切割机构7-7和收集框支架7-8，周向旋转关节中心轴7-1的一端与拼接杆6相连，另一端插入周向旋转关节7-2中，周向旋转关节7-2控制采收机构的整体朝向，一号转动关节7-4和二号转动关节7-5实现采集过程中垂直面内的定位，三号转动关节7-6实现采集过程中水平面的定位，最后由顶部切割机构7-7完成切割；收集框关节7-3实现收集框支架7-8在垂直面内的运动及定位，工作时使其始终位于顶部切割机构7-7的正下方，不工作时使其向下运动贴近周向旋转关节中心轴7-1，采收机构各组件动作通过无线手柄控制各自的电机完成。

所述拼接杆6为梅花状铝管，铝管的前后两端设有多个用于与拼接套管5锁定的连接侧孔。

所述收集框支架7-8缝合接果帆布袋或帆布筒。

所述的导杆为磁性材料，其余部件均为铝合金构件。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述一种便携式高空串果高适应性采摘装置，通过增加中间支撑杆摆动自由度，打破了传统高空串果只能单点采摘的局限性，扩大了作业范围，提高了劳动效率。

（2）本发明所述一种便携式高空串果高适应性采摘装置，电动推杆的摆动配合采收机构各关节的俯仰运动可实现垂直和水平方向上的交叉定位，能够准确定位到果柄处完成切割。

（3）本发明所述一种便携式高空串果高适应性采摘装置，收集框始终位于顶部切割机构的下方，便于对切割下来的荔枝及时收集，有效避免果实损伤。

（4）本发明所述一种便携式高空串果高适应性采摘装置，结构简单，体积小，重量轻，在不工作时可折叠，方便携带。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的工作状态示意图。

图3是本发明的采收装置示意图。

图4是本发明的伸缩摆杆剖视图。

图5是本发明的拼接机构示意图。

其中，三脚架1，伸缩摆杆2，电动推杆3，支撑板4，拼接套管5，拼接杆6，采收机构7；周向旋转关节中心轴7-1、周向旋转关节7-2，收集框关节7-3，一号转动关节7-4，二号转动关节7-5，三号转动关节7-6、顶部切割机构7-7，收集框支架7-8；导杆2-1，直线轴承2-2，电磁铁2-3，盖板2-4，调整螺钉2-5，回位弹簧2-6，中间套筒2-7，导杆连接套管2-8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。

如图1~5所示。

一种便携式高空串果高适应性采摘装置，它由三脚架1、三个伸缩摆杆2、电动推杆3、支撑板4、拼接套管5、拼接杆6和采收机构7组成，如图1所示，其中电动推杆3的下端以球形铰链方式与三脚架上端的连接盘连接，以实现采收机构7的空间位置的调节；电动推杆3内的活塞杆通过拼接套管5与拼接杆6相连，相邻的拼接杆6通过拼接套管5相连以实现高度调节，最后一根拼接杆6与采收机构7相连，通过控制拼接套管5和拼接杆6的数量可实现采摘装置整体高度的调节，拼接套管5与拼接杆6的连接结构如图5所示，拼接杆6采用外形呈梅花状（横截面）的铝管，铝管的前后两端设有多个用于与拼接套管5锁定的连接侧孔。使用过程中还可通过电动推杆3的活塞杆的伸缩实现采收机构7高度方向上的二次调节；三脚架1的三条腿各连接有长度可调的伸缩摆杆2，每个伸缩摆杆2的下端与对应的三脚架的腿相连，上端与支撑板4相连，支撑板4固定在电动推杆3的壳体上。伸缩摆杆2的结构可采用图4所示的结构，它由导杆2-1、导杆连接套管2-8以及锁定装置构成；导杆连接套管2-8的一端与支撑板4铰接相连，另一端插入导杆2-1的一端，导杆2-1的另一端与三脚架1对应的腿铰接相连，导杆2-1插入导杆连接套管2-8内部构成可滑动的连接，实现三条腿之间夹角的调整；锁定装置包括中间套筒2-7、电磁铁2-3、回位弹簧2-6、调整螺钉2-5以及盖板2-4；中间套筒2-7为一三通圆管，其一端与导杆连接套管2-8上的螺纹连接，另一端内置一直线轴承2-2与导杆2-1配合安装；盖板2-4与中间套筒2-7凸台端面通过螺钉连接，调整螺钉2-5穿过盖板2-4中心孔与电磁铁2-3内部螺纹孔连接，回位弹簧2-6置于盖板2-4和调整螺钉2-5之间。

具体实施时，采收机构7可采用图3所示的结构，它包括周向旋转关节中心轴7-1、周向旋转关节7-2、收集框关节7-3、一号转动关节7-4、二号转动关节7-5、三号转动关节7-6、顶部切割机构7-7和收集框支架7-8。周向旋转关节中心轴7-1一端与最后一根拼接杆6的上端相连，另一端插入周向旋转关节7-2中，收集框关节7-3的一端与周向旋转关节7-2相连，另一端与一号转动关节7-4相连，收集框支架7-8的一端铰装在收集框关节7-3的径向轴上并能绕径向轴上下摆动，收集框支架7-8上可套接或缝合接果用的帆布袋或帆布筒。二号转动关节7-5安装在一号转动关节7-4上端的径向轴上并能绕该径向轴摆动，实现其在垂直面内的摆动。三号转动关节7-6整体铰装在二号转动关节7-5的上端，顶部切割机构7-7安装在三号转动关节7-6上并能在其带动下作水平面内的回转。工作时，果农根据果实的大致高度确定拼接杆6和拼接套管5的数量完成拼接后将采收机构7与最后一根拼接杆6连接，通过球形铰链的来调节采收机构空间位置，并由伸缩摆杆2的随动调整来锁定采收机构空间位置，再调节周向旋转关节7-2控制采收机构的整体朝向，一号转动关节7-4和二号转动关节7-5实现在垂直面内的定位，三号转动关节7-6实现水平面的定位，最后由顶部切割机构7-7完成切割。当需要改变作业位置时，断开伸缩摆杆2的控制电源，电磁铁2-3失去吸力，回位弹簧2-6舒展，通过回位弹簧2-6上抬调整螺钉2-5使得电磁铁2-3与导杆2-1产生间隙，恢复了导杆2-1与导杆连接套管2-8的相对移动。如图2所示，在摆动θ°达到指定作业位置时，接通伸缩摆杆2的控制电源，电磁铁2-3产生吸力，与导杆2-1吸合，阻碍了导杆2-1与导杆连接套管2-8的相对移动，伸缩摆杆2处于锁紧状态，实现了顶部切割机构在摆动θ°后的定位，此时回位弹簧2-6处于压缩状态。工作期间，可控制电动推杆的活塞杆的伸缩实现采收机构高度方向上的微调；收集框关节7-3实现收集框支架7-8在垂直面内的运动及定位，使其始终位于顶部切割机构7-7的正下方。

本发明各部件除导杆为磁性材料外，其余均可采用铝合金材料制作。

各关节和运动机构均可通过无线手柄控制，采用蓄电池供电。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于，它由三脚架（1）、三个伸缩摆杆（2）、电动推杆（3）、支撑板（4）、拼接套管（5）、拼接杆（6）和采收机构（7）组成，其中电动推杆（3）的下端以球形铰链方式与连接三脚架上端的连接盘连接，以实现采收机构（7）的空间位置的调节；电动推杆（3）内的活塞杆通过拼接套管（5）与拼接杆（6）相连，相邻的拼接杆（6）通过拼接套管（5）相连以实现高度调节，最后一根拼接杆（6）与采收机构（7）相连，通过电动推杆（3）的活塞杆的伸缩可以实现采收机构（7）高度方向上的二次调节；三脚架（1）的三条腿各连接有长度可调的伸缩摆杆（2），每个伸缩摆杆（2）的下端与对应的三脚架的腿相连，上端与支撑板（4）相连，通过随动调整三个伸缩摆杆（2）的长度可以实现采收机构（7）在可调节范围内空间任何位置的锁定；所述伸缩摆杆（2）由导杆（2-1）、导杆连接套管（2-8）以及锁定装置构成；其中，导杆（2-1）插入导杆连接套管（2-8）内部构成可滑动的连接；锁定装置包括中间套筒（2-7）、电磁铁（2-3）、回位弹簧（2-6）、调整螺钉（2-5）以及盖板（2-4）；中间套筒（2-7）为一三通圆管，其一端与导杆连接套管（2-8）上的螺纹连接，另一端内置一直线轴承（2-2）与导杆（2-1）配合安装；盖板（2-4）与中间套筒（2-7）凸台端面通过螺钉连接，调整螺钉（2-5）穿过盖板（2-4）中心孔与电磁铁（2-3）内部螺纹孔连接，回位弹簧（2-6）置于盖板（2-4）和调整螺钉（2-5）之间。

2.根据权利要求1所述的便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于所述采收机构（7）包括周向旋转关节中心轴（7-1）、周向旋转关节（7-2）、收集框关节（7-3）、一号转动关节（7-4）、二号转动关节（7-5）、三号转动关节（7-6）、顶部切割机构（7-7）和收集框支架（7-8），周向旋转关节中心轴（7-1）的一端与拼接杆（6）相连，另一端插入周向旋转关节（7-2）中，周向旋转关节（7-2）控制采收机构的整体朝向，一号转动关节（7-4）和二号转动关节（7-5）实现采集过程中垂直面内的定位，三号转动关节（7-6）实现采集过程中水平面的定位，最后由顶部切割机构（7-7）完成切割；收集框关节（7-3）实现收集框支架（7-8）在垂直面内的运动及定位，工作时使其始终位于顶部切割机构（7-7）的正下方，不工作时使其向下运动贴近周向旋转关节中心轴（7-1），采收机构各组件动作通过无线手柄控制各自的电机完成。

3.根据权利要求1所述的便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于所述拼接杆（6）为梅花状铝管，铝管的前后两端设有多个用于与拼接套管（5）锁定的连接侧孔。

4.根据权利要求2所述的便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征在于所述收集框支架（7-8）缝合接果帆布袋或帆布筒。

5.根据权利要求1、2或3所述的便携式高空串果高适应性采摘装置，其特征是所述的导杆为磁性材料，其余部件均为铝合金构件。

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