CN109089543A - 一种爪式苹果采摘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水果采摘技术领域，尤其是一种爪式苹果采摘装置，包括夹紧机构、剪切结构、倾倒机构及收集机构；所述夹紧机构包括支架筒、夹紧架、第一支撑杆、电机及牵引绳，并用于苹果的夹紧；所述剪切结构包括切割刀及气缸，并用于苹果的剪切；所述倾倒机构包括第一电动伸缩杆、第二支撑杆、感应板及重量传感器，并用于将剪切后的苹果倾倒至收集机构；所述收集机构包括引导管、缓冲管、收集箱及运送车，并用对剪切后的苹果进行收集。本发明的一种爪式苹果采摘装置，能够在采摘苹果避免苹果受到伤害，而且具有苹果收集功能。
Description
技术领域
本发明涉及水果采摘技术领域，尤其是一种爪式苹果采摘装置。
背景技术
对于林业而言，苹果这一类水果在市场中一直都很受欢迎，也是人们喜爱的水果之一，而产量也不断增加。我国是苹果生产大国，苹果种植已成为西北丘陵地区一大主要产业。然而，当前我国水果采摘基本上都是手工进行的，采摘效率较低。
采用人工采摘方法既耗费大量人力物力由不容易够到高处的苹果，即使借用其他辅助工具登到高处，也容易发生跌落事故造成人员伤亡。另外现有一些简单的苹果采摘装置虽然能够摘下苹果，但是由于它们设计问题经常会损伤苹果造成质量损失并且会对苹果书造成伤害。而且传统的苹果采摘方式，需要在摘下苹果后，弯腰将苹果放入置于地上的果篮中，这样的采摘过程严重消耗果农体力，效率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种爪式苹果采摘装置，能够在采摘苹果避免苹果受到伤害，而且具有苹果收集功能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种爪式苹果采摘装置，包括夹紧机构、剪切结构、倾倒机构及收集机构；
所述夹紧机构包括支架筒、夹紧架、第一支撑杆、电机及牵引绳，所述夹紧架设有四个并分别设于所述支架筒上，所述夹紧架中部与所述支架筒一端铰接；所述支架筒远离所述夹紧架的一端与所述第一支撑杆导通连接，所述牵引绳位于所述第一支撑杆内，所述牵引绳一端穿出所述第一支撑杆并分别与四个所述夹紧架靠近所述第一支撑杆的一端固定连接，另一端通过飞盘与所述电机连接；
所述剪切结构包括切割刀及气缸，所述切割刀设有两个并相对地设于所述夹紧架中，所述切割刀的中部与所述夹紧架铰接，所述切割刀的一端通过所述气缸与所述夹紧架连接，另一端设有棱形刀头；
所述倾倒机构包括第一电动伸缩杆、第二支撑杆、感应板及重量传感器，所述第二支撑杆一端与所述第一支撑杆远离所述支架筒的一端铰接，所述第一电动伸缩杆一端与所述支架筒铰接，另一端与所述第二支撑杆铰接；所述感应板设有与所述夹紧架契合的放置槽，所述感应板设于所述支架筒内并通过弹性伸缩杆与所述支架筒滑动连接，所述重量传感器设于所述感应板与所述支架筒之间；
所述收集机构包括引导管、缓冲管、收集箱及运送车，所述引导管与所述第二支撑杆固定连接并与所述第一支撑杆倾倒的方向相同，所述缓冲管为螺旋结构并内部设有缓冲海绵，所述缓冲管一端与所述引导管导通连接，另一端与所述收集箱导通连接，所述缓冲管靠近所述收集箱的一端设有若干缓冲板，所述缓冲板分别通过弹性合页与所述缓冲管内壁连接；所述运送车用于所述夹紧机构、所述剪切结构及所述倾倒机构的支撑和用于所述收集箱的放置，所述运送车设有万向轮。
进一步地，还包括复位弹簧，所述复位弹簧一端与所述夹紧架靠近所述支架筒的一端固定连接，另一端与所述夹紧架固定连接。
进一步地，所述夹紧架及所述切割刀为弧状爪式结构。
进一步地，所述支架筒设有引导槽，所述引导槽位于与所述引导管相同的一侧并一端与所述支架筒的固定连接。
进一步地，所述引导管靠近所述缓冲管的一端内设有倾斜的缓冲网，另一端为伸缩折叠结构。
进一步地，还包括第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆一端与所述第二支撑杆固定连接，另一端通过球铰与所述运送车固定连接。
进一步地，所述运送车设有推把，所述推把设有卡环，所述卡环用于所述第二支撑杆的固定。
进一步地，还包括控制器及控制按钮，所述控制器通过螺旋电线分别与所述电机、所述气缸、所述第一电动伸缩杆、所述重量传感器、所述第二电动伸缩杆所述控制按钮电连接；所述重量传感器用于苹果是否被剪下的判断，并将苹果被剪下的信息发送到所述控制器，所述控制器控制所述夹紧机构及所述剪切结构释放苹果及控制所述第一电动伸缩杆伸缩。
进一步地，所述收集箱设有若干缓冲层，所述缓冲层包括相互交错的弹性绳，所述缓冲层与所述收集箱固定并具有倾斜的角度，所述缓冲层靠近于所述缓冲管的一端为高端；所述收集箱的一侧设有开关门；每层所述缓冲层垂直方向的所述弹性绳不重叠。
进一步地，所述夹紧架及所述切割刀朝向所述支架筒圆心的一面设有防压海绵。
本发明的有益效果是：
1.夹紧架为弧状爪式结构，并在在绳子的作用下绕支架筒旋转，使得夹紧架朝中间收紧，做到将苹果的3/4部分夹紧，由于夹紧架存在防压海绵，使得被夹紧的苹果不至于损伤。通过气缸，推动切割刀工作，即气缸活塞推动切割刀剪切苹果的茎，以45度最具破坏性的切割方式，将茎剪断，刀头为棱形刀头，以防误伤其他苹果，实现了对苹果的有效采摘。
2.当苹果被切割刀剪下后，苹果落入到感应板中，重量传感器感应到设定的重量后，将其信息发送到控制器，控制器控制气缸将切割刀打开，同时控制器控制电机，牵引绳取消对夹紧架的牵动，使得夹紧架张开，在控制器的延时后第一电动伸缩杆收缩；在第一电动伸缩杆的作用下，第一支撑杆能够绕着第二支撑杆转动，支架筒被倾斜，使得苹果通过引导槽滑入至引导管，实现苹果的释放。
3.引导管内的缓冲网能够减少苹果滑入到缓冲管时的冲量；缓冲管为螺纹结构，并内部设有缓冲海绵，在缓冲管的作用下，苹果由垂直下落变为螺旋滚动运动，减缓了苹果的运动速度，降低了苹果的冲量；在滚动的过程中，在缓冲海绵的作用，避免苹果因撞击缓冲管而受到损坏，并且增加了苹果的摩擦力，进一步减缓了苹果的运动速度；缓冲管靠近收集箱的一端设有若干缓冲板，通过缓冲板大大减缓苹果排出缓冲管时的速度，避免苹果因为撞击而损坏；收集箱内的缓冲层能够避免苹果直接撞击收集箱或苹果之间碰撞而导致的损伤，缓冲层与具有倾斜的角度，能避免苹果堆积在缓冲管的排出苹果处，避免因苹果堆积而导致碰伤的情况发生。
附图说明
图1是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的结构示意图。
图2是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的顶部结构示意图。
图3是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的支架筒俯视图。
图4是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的第一支撑杆内部结构示意图。
图5是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的引导管结构示意图。
图6是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的收集箱结构示意图。
图7是本发明一较佳实施方式的爪式苹果采摘装置的收集箱内部结构示意图。
图中，11-支架筒，12-夹紧架，13-第一支撑杆，14-电机，141-飞盘，15-牵引绳，16-复位弹簧，21-切割刀，211-棱形刀头，22-气缸，31-第一电动伸缩杆，32-第二支撑杆，33-感应板，331-放置槽，34-重量传感器，35-弹性伸缩杆，36-引导槽，41-引导管，411-缓冲网，42-缓冲管，421-缓冲板，422-弹性合页，43-收集箱，431-开关门，44-运送车，441-万向轮，5-第二电动伸缩杆，51-球铰，6-缓冲层，61-弹性绳，7-控制器，71-控制按钮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种爪式苹果采摘装置，包括夹紧机构、剪切结构、倾倒机构、收集机构、控制器7及控制按钮71。
夹紧机构包括支架筒11、夹紧架12、第一支撑杆13、电机14及牵引绳15。夹紧架12设有四个并分别设于支架筒11上，夹紧架12中部与支架筒11一端铰接，在本实施例中，夹紧架12通过一类轴与轴承配合件与支架筒11铰接。夹紧架12
支架筒11远离夹紧架12的一端与第一支撑杆13导通连接，牵引绳15位于第一支撑杆13内，牵引绳15一端穿出第一支撑杆13并分别与四个夹紧架12靠近第一支撑杆13的一端固定连接，另一端通过飞盘141与电机14连接。在本实施例中，还包括复位弹簧16，复位弹簧16一端与夹紧架12靠近支架筒11的一端固定连接，另一端与夹紧架12固定连接。
剪切结构包括切割刀21及气缸22，切割刀21设有两个并相对地设于夹紧架12中，切割刀21的中部与夹紧架12铰接，在本实施例中，切割刀通过二类轴与轴承配合件与夹紧架12铰接。切割刀21的一端通过气缸22与夹紧架12连接，另一端设有棱形刀头211。
在本实施中，夹紧架12及切割刀21为弧状爪式结构，夹紧架12及切割刀21朝向支架筒11圆心的一面设有防压海绵。
在复位弹簧16的作用下，夹紧架12呈打开的状态，当电机14带动飞轮141转动时，牵引绳15绕飞轮141旋转并拉动夹紧架12，夹紧架12挣脱复位弹簧16的拉力并向朝中间收紧，做到将苹果的3/4部分夹紧，由于夹紧架12存在防压海绵，使得被夹紧的苹果不至于损伤。通过气缸22推动切割刀22工作，即气缸22的活塞推动切割刀22剪切苹果的茎，以45度最具破坏性的切割方式，将茎剪断，刀头为棱形刀头，以防误伤其他苹果，实现了对苹果的有效采摘。
倾倒机构包括第一电动伸缩杆31、第二支撑杆32、感应板33及重量传感器34，第二支撑杆32一端与第一支撑杆13远离支架筒11的一端铰接，第一电动伸缩杆31一端与支架筒11铰接，另一端与第二支撑杆32铰接；感应板33设有与夹紧架12契合的放置槽331，感应板33设于支架筒11内并通过弹性伸缩杆35与支架筒11滑动连接，重量传感器34设于感应板33与支架筒11之间。在第一电动伸缩杆31的收缩作用下，第一支撑杆13以铰接处为轴进行转动，使得支架筒11进行倾斜，实现苹果的倒出。
收集机构包括引导管41、缓冲管42、收集箱43及运送车44。引导管41与第二支撑杆32固定连接并与第一支撑杆13倾倒的方向相同，在本实施例中，引导管41靠近缓冲管42的一端内设有倾斜的缓冲网411，另一端为伸缩折叠结构。在缓冲网411的作用下，能够减少苹果滑入到缓冲管时的冲量。
缓冲管42为螺旋结构并内部设有缓冲海绵，缓冲管42一端与引导管41导通连接，另一端与收集箱43导通连接，缓冲管42靠近收集箱43的一端设有若干缓冲板421，缓冲板421分别通过弹性合页422与缓冲管42内壁连接。在缓冲管42的作用下，苹果由垂直下落变为螺旋滚动运动，减缓了苹果的运动速度，降低了苹果的冲量；在滚动的过程中，在缓冲海绵的作用，避免苹果因撞击缓冲管42而受到损坏，并且增加了苹果的摩擦力，进一步减缓了苹果的运动速度；缓冲管42靠近收集箱42的一端设有若干缓冲板421，通过缓冲板421大大减缓苹果排出缓冲管时的速度，避免苹果因为撞击而损坏。
收集箱43设有若干缓冲层6，缓冲层6包括相互交错的弹性绳61，缓冲层6与收集箱43固定并具有倾斜的角度，缓冲层6靠近于缓冲管42的一端为高端；收集箱43的一侧设有开关门431；每层缓冲层6垂直方向的弹性绳61不重叠。收集箱43内的缓冲层6能够避免苹果直接撞击收集箱43或苹果之间碰撞而导致的损伤，缓冲层6与具有倾斜的角度，能避免苹果堆积在缓冲管42的排出苹果处，避免因苹果堆积而导致碰伤的情况发生。由于每层缓冲层6垂直方向的弹性绳61不重叠，苹果滑落到收集箱43后，苹果能够经过每一层的缓冲层6，从而卸除苹果下降时的冲量。
运送车44用于夹紧机构、剪切结构及倾倒机构的支撑和用于收集箱43的放置，运送车44设有万向轮441。在本实施例中，还包括第二电动伸缩杆5，第二电动伸缩杆5一端与第二支撑杆32固定连接，另一端通过球铰51与运送车44固定连接。在球铰51的作用下，使用者能够自由操控第二电动伸缩杆5，使夹紧机构和剪切结构靠近所需采摘的苹果附近，并通过操控第二电动伸缩杆5进行伸缩，使支架筒11位于苹果的底部。
运送车44设有推把442，推把442设有卡环443，卡环443用于第二支撑杆32的固定。当不需要进行采摘苹果时，将第二支撑杆32卡入卡环443内固定，避免第二支撑杆32随意晃动，而导致夹紧机构、剪切结构及倾倒机构被碰撞损坏。
控制器7通过螺旋电线分别与电机14、气缸22、第一电动伸缩杆31、重量传感器34、第二电动伸缩杆5及控制按钮71电连接；重量传感器34用于苹果是否被剪下的判断，并将苹果被剪下的信息发送到控制器7，控制器7控制夹紧机构及剪切结构释放苹果及控制第一电动伸缩杆31伸缩。在本实施例中，控制按钮71装设在第二电动伸缩杆5中。
本发明的操作流程：
将运送车44推到合适的位置，踩下万向轮441的轮刹，同时摆动第二电动伸缩杆5和控制第二电动伸缩杆5的伸缩量，使支架筒11位于苹果的底部。按动控制按钮71，电机14带动飞轮141转动，牵引绳15绕飞轮141旋转并拉动夹紧架12，夹紧架12挣脱复位弹簧16的拉力并向朝中间收紧，做到将苹果的3/4部分夹紧。夹紧到位后，通过按动控制按钮71，气缸22推动切割刀22工作，气缸22的活塞推动切割刀22剪切苹果的茎，以45度最具破坏性的切割方式，将茎剪断。
随之，苹果落到感应板33中，重量传感器34感应到设定的重量后，将其信息发送到控制器7，控制器7控制气缸22将切割刀21打开，同时控制器7控制电机14，牵引绳15取消对夹紧架12的牵动，在复位弹簧16的作用下，使得夹紧架12张开。在控制器7在经过延时后控制第一电动伸缩杆31收缩，在第一电动伸缩31的作用下，第一支撑杆13能够绕着第二支撑杆32转动，支架筒11被倾斜，使得苹果通过引导槽36滑入至引导管，并依次经过缓冲网411、缓冲管42、缓冲板421、缓冲层6落入到收集箱43内。
Claims (10)
1.一种爪式苹果采摘装置，其特征在于，包括夹紧机构、剪切结构、倾倒机构及收集机构；
所述夹紧机构包括支架筒(11)、夹紧架(12)、第一支撑杆(13)、电机(14)及牵引绳(15)，所述夹紧架(12)设有四个并分别设于所述支架筒(11)上，所述夹紧架(12)中部与所述支架筒(11)一端铰接；所述支架筒(11)远离所述夹紧架(12)的一端与所述第一支撑杆(13)导通连接，所述牵引绳(15)位于所述第一支撑杆(13)内，所述牵引绳(15)一端穿出所述第一支撑杆(13)并分别与四个所述夹紧架(12)靠近所述第一支撑杆(13)的一端固定连接，另一端通过飞盘(141)与所述电机(14)连接；
所述剪切结构包括切割刀(21)及气缸(22)，所述切割刀(21)设有两个并相对地设于所述夹紧架(12)中，所述切割刀(21)的中部与所述夹紧架(12)铰接，所述切割刀(21)的一端通过所述气缸(22)与所述夹紧架(12)连接，另一端设有棱形刀头(211)；
所述倾倒机构包括第一电动伸缩杆(31)、第二支撑杆(32)、感应板(33)及重量传感器(34)，所述第二支撑杆(32)一端与所述第一支撑杆(13)远离所述支架筒(11)的一端铰接，所述第一电动伸缩杆(31)一端与所述支架筒(11)铰接，另一端与所述第二支撑杆(32)铰接；所述感应板(33)设有与所述夹紧架(12)契合的放置槽(331)，所述感应板(33)设于所述支架筒(11)内并通过弹性伸缩杆(35)与所述支架筒(11)滑动连接，所述重量传感器(34)设于所述感应板(33)与所述支架筒(11)之间；
所述收集机构包括引导管(41)、缓冲管(42)、收集箱(43)及运送车(44)，所述引导管(41)与所述第二支撑杆(32)固定连接并与所述第一支撑杆(13)倾倒的方向相同，所述缓冲管(42)为螺旋结构并内部设有缓冲海绵，所述缓冲管(42)一端与所述引导管(41)导通连接，另一端与所述收集箱(43)导通连接，所述缓冲管(42)靠近所述收集箱(43)的一端设有若干缓冲板(421)，所述缓冲板(421)分别通过弹性合页(422)与所述缓冲管(42)内壁连接；所述运送车(44)用于所述夹紧机构、所述剪切结构及所述倾倒机构的支撑和用于所述收集箱(43)的放置，所述运送车(44)设有万向轮(441)。
2.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：还包括复位弹簧(16)，所述复位弹簧(16)一端与所述夹紧架(12)靠近所述支架筒(11)的一端固定连接，另一端与所述夹紧架(12)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述夹紧架(12)及所述切割刀(21)为弧状爪式结构。
4.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述支架筒(11)设有引导槽(36)，所述引导槽(36)位于与所述引导管(41)相同的一侧并一端与所述支架筒(11)的固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述引导管(41)靠近所述缓冲管(42)的一端内设有倾斜的缓冲网(411)，另一端为伸缩折叠结构。
6.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：还包括第二电动伸缩杆(5)，所述第二电动伸缩杆(5)一端与所述第二支撑杆(32)固定连接，另一端通过球铰(51)与所述运送车(44)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述运送车(44)设有推把(442)，所述推把(442)设有卡环(443)，所述卡环(443)用于所述第二支撑杆(32)的固定。
8.根据权利要求1和6所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：还包括控制器(7)及控制按钮(71)，所述控制器(7)通过螺旋电线分别与所述电机(14)、所述气缸(22)、所述第一电动伸缩杆(31)、所述重量传感器(34)、所述第二电动伸缩杆(5)及所述控制按钮(71)电连接；所述重量传感器(34)用于苹果是否被剪下的判断，并将苹果被剪下的信息发送到所述控制器(7)，所述控制器(7)控制所述夹紧机构及所述剪切结构释放苹果及控制所述第一电动伸缩杆(31)伸缩。
9.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述收集箱(43)设有若干缓冲层(6)，所述缓冲层(6)包括相互交错的弹性绳(61)，所述缓冲层(6)与所述收集箱(43)固定并具有倾斜的角度，所述缓冲层(6)靠近于所述缓冲管(42)的一端为高端；所述收集箱(43)的一侧设有开关门；每层所述缓冲层(6)垂直方向的所述弹性绳(61)不重叠。
10.根据权利要求1所述的一种爪式苹果采摘装置，其特征在于：所述夹紧架(12)及所述切割刀(21)朝向所述支架筒(11)圆心的一面设有防压海绵。
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