CN109168601B - 一种草莓采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草莓采摘装置，包括把手、手柄和采摘头，所述把手的前端与手柄的后端相连，在把手上设有一握臂；在手柄的前端设有一呈Y形的安装叉架，在安装叉架上设有一贯穿安装叉架两支臂的连接轴，所述采摘头的两侧分别通过一连接架与该连接轴的两端相连；所述采摘头包括刀片安装架、刀片、定位压板以及后挡板；在刀片安装架的下侧设有一辅助切割装置，该辅助切割装置包括底座、驱动凸轮、旋转叶轮以及簧片；在两连接架的后侧支架设有多条弹性带，且多条弹性带的中部与一连接块相连，所述连接块通过拉索与握臂相连。本发明结构简单，使用方便，能够极大程度地减小劳动者弯腰佝偻摘取草莓的工作量，同时保证草莓采摘品质。

Description

一种草莓采摘装置

技术领域

本发明涉及草莓采摘技术领域，尤其涉及一种草莓采摘装置。

背景技术

草莓因其较高营养价值和香甜诱人的口感而广受青睐，是早春消费者最喜爱水果品种之一。由于草莓是草本植物，高度只有30cm左右，果实贴躺在地面；在草莓的采摘过程中，果农只能弯腰、蹲下或半蹲姿势采摘，作业异常劳累；同时，由于草莓具有脆弱、易损等特点，在采摘的过程中，容易出现受损的情况，从而影响销售，给果农带来较大损失。因此，改进采摘方式显得尤为重要，这也对于农业农村农民的发展提供了良好的经济环境。

随着机械创新的快速发展，国内各大高校正在研究果蔬采摘技术，如中国农业大学张铁中教授团队研发的草莓采摘机器人“采摘童1号”；在日本，近藤等人研制出了一种五自由度气吸式草莓采摘机械人。这种设备不但可以减小对果实的定位误差，而且能够在最大程度上减少果实表皮与设备之间的摩擦。但是目前的机械化设备仍然存在整体结构庞大、结构复杂、操作麻烦、成本高等诸多缺点。尤其在我国的草莓种植中，主要以大棚种植为主，这类大型设备的实用效果较差。

因此，提供一种能够极大程度地减小劳动者弯腰佝偻摘取草莓的工作量，同时保证草莓采摘品质的一种草莓采摘装置，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有采摘装置不便，采摘效率低，采摘设备体积大、操作不便且成本高的问题，提供一种草莓采摘装置，能够极大程度地减小劳动者弯腰佝偻摘取草莓的工作量，同时保证草莓采摘品质。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种草莓采摘装置，包括把手、手柄和采摘头，所述把手的前端与手柄的后端相连，在把手上设有一握臂，该握臂的前端与把手可转动连接；在手柄的前端设有一呈Y形的安装叉架，在安装叉架上设有一贯穿安装叉架两支臂的连接轴，所述采摘头的两侧分别通过一连接架与该连接轴的两端相连；其特征在于：所述采摘头包括刀片安装架、刀片、定位压板以及后挡板；所述刀片安装架的后侧与后挡板相连，且刀片安装架与后挡板形成的整体呈V形；在刀片安装架上设有一下导向槽，该下导向槽的前端贯穿刀片安装架的前侧，且下导向槽从前端到后端的开度逐渐减小，使下导向槽整体呈V形；在刀片安装架的上侧设有两刀片安装槽，两刀片安装槽分别位于下导向槽的两侧，并靠近下导向槽的后端，且两刀片安装槽均与下导向槽相连通；所述刀片为两块，并分别安装于两刀片安装槽内，其中，两刀片的刀刃伸入下导向槽内，并呈V形分布，且两刀片的后端相接触；所述定位压板位于两刀片安装槽内，并与刀片安装架固定连接，且将刀片压紧在刀片安装槽内，该定位压板对应下导向槽的位置设有与下导向槽相对应的上导向槽；

在刀片安装架的下侧设有一辅助切割装置，所述辅助切割装置位于下导向槽的一侧，并靠近下导向槽的后端；该辅助切割装置包括底座、驱动凸轮、旋转叶轮以及簧片；所述底座通过数根连接臂与刀片安装架固定连接，在底座的上侧设有一凸轮槽，所述驱动凸轮的下部位于该凸轮槽内，并能够自由转动；所述旋转叶轮与驱动凸轮的上侧固定连接，该旋转叶轮具有数根绕其一周均匀分布的推杆；所述驱动凸轮具有数量与推杆的数量一致的凸齿，且所述凸齿的位置与推杆的位置相对应，其中，相邻两凸齿之间弧形过度；所述旋转叶轮、驱动凸轮通过一穿过底座、驱动凸轮和旋转叶轮的定位轴与刀片安装架相连，且驱动凸轮和旋转叶轮能够绕定位轴的轴心线转动；在旋转叶轮转动过程中，其推杆的移动方向为从下导向槽的前端向后端移动，且推杆在移动过程中能够推动草莓梗向下导向槽的后端移动，并与两刀片的后部配合进行切割；在凸轮槽的侧壁上设有至少一卡槽，在该卡槽内设有一簧片，其中，所述簧片的一端卡设于该卡槽内，另一端伸入驱动凸轮的两凸齿之间并朝一侧方向倾斜，使驱动凸轮形成单向凸轮，且当驱动凸轮的凸齿压缩并越过簧片后，凸齿能够在簧片的回复力作用下加速旋转；在定位轴远离刀片安装架的一端设有一挡块，在底座上，对应该挡块的位置设有一过孔，所述挡块位于该过孔内，并对驱动凸轮和旋转叶轮进行支撑定位；

在两连接架的后侧支架设有多条弹性带，所述弹性带靠近连接架的下部，且多条弹性带的中部与一连接块相连，通过所述弹性带能够将草莓阻挡；所述连接块通过拉索与握臂相连。

进一步地，所述连接架套设在连接轴上，并与连接轴可转动连接；在连接架与安装叉架之间设有一扭臂连接件，所述扭臂连接件包括套管和套管两端的支臂，所述套管可转动套设在连接轴上，其中一支臂与连接架固定连接，另一支臂向前倾斜，并且在该支臂上设有一弹簧柱；在安装叉架上也设有一弹簧柱，且该弹簧柱位于扭臂连接件上方；在两弹簧柱之间设有一复位弹簧，该复位弹簧的两端分别于两弹簧柱固定连接。

进一步地，所述刀片安装架、定位压板和后挡板的上侧均设有硅胶垫。

进一步地，在下导向槽的后端设有一扩孔，所述扩孔的直径大于下导向槽后端的开度，且下导向槽的后端与该扩孔相连通。

进一步地，在握臂的前端设有一连接臂，该连接臂与握臂之间形成一大于90°的夹角；初始状态，在弹性带的作用下，握臂与把手之间形成一夹角，且该夹角为30—60°。

进一步地，在手臂上靠近其两端处分别套设有一导向套筒，两导向套筒上均设有一拉索孔，所述拉索的一端与握臂相连，另一端依次穿过两导向套筒上的拉索孔后与连接块相连。

进一步地，所述下导向槽的前端向刀片安装架的两侧弯曲并延伸至刀片安装架的两侧；所述上导向槽的形状与下导向槽的形状一致。

进一步地，所述刀片安装槽的前侧延伸至刀片安装架的前侧；所述定位压板的形状与两刀片安装槽形成的整体形状一致，并安装于该两刀片安装槽内。

进一步地，所述定位压板的中部向上凸起，使定位压板的前后两端低中间高，且其上侧面呈弧形。

进一步地，所述弹性带为牛皮筋。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过刀片安装架上的V形下导向槽对草莓梗进行导向，能使草莓梗顺利进入刀片的切割区域，同时与旋转叶轮配合，能使草莓梗定位精度更高，从而保证高效准确地进行切割，提高草莓采摘效率。

2、在刀片上方设有定位压板，通过定位压板的作用，能够保证切割位置与草莓之间的距离，从而避免了常规采摘过程中使用剪刀导致采摘部位不一、损伤草莓的缺点；能有效提高草莓的品质。

3、通过设置辅助切割装置，能够保证草莓梗的切割效果，当草莓梗进入下导向槽后，通过上提采摘头，使草莓梗向下移动，并带动草莓梗下方的一根推杆转动，当该推杆脱离刀片切割区域时，驱动凸轮的凸齿正好越过簧片，这时，簧片的回复力带动凸轮加速转动，驱动凸轮再带动旋转叶轮加速转动，从而通过推杆将草莓梗推动至刀片切割区域并完成切割；整个切割过程精确度高，稳定性好，能保证草莓的顺利切割。

4、切割后的草莓滑落到后挡板上，并由弹性带挡住，这是只需要按压把手上的握臂，通过拉索拉动弹性带，使弹性带与后挡板之间形成供草莓滑出的通孔即可完成草莓采摘后的收集。

5、整个装置结构简单，体积小巧，并且使用方便，根据需要选择或调节手柄长度，从而能够在直立或蹲下的姿势下进行草莓的采摘，大大降低了劳动强度，提高劳动效率，并且适用于大棚种植的草莓园的采摘工作，辅助人工对草莓进行采摘。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为采摘头的结构示意图。

图3为定位压板、刀片安装架以及辅助切割装置的装配分解结构示意图。

图中：1—把手，2—手柄，3—握臂，4—安装叉架，5—连接架，6—刀片安装架，7—定位压板，8—后挡板，9—底座，10—驱动凸轮，11—旋转叶轮，12—簧片，13—定位轴，14—弹性带，15—连接块，16—拉索，17—扭臂连接件，18—复位弹簧，19—扩孔，20—导向套筒。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种草莓采摘装置，包括把手1、手柄2和采摘头，所述把手1的前端与手柄2的后端相连，在把手1上设有一握臂3，该握臂3的前端与把手1可转动连接。为便于在不同姿势下进行草莓的采摘，所述手柄2为伸缩结构，从而便于采摘人员根据实际需要调节手柄2的长度，以达到最舒适的采摘姿势。在手柄2的前端设有一呈Y形的安装叉架4，在安装叉架4上设有一贯穿安装叉架4两支臂的连接轴，所述采摘头的两侧分别通过一连接架5与该连接轴的两端相连。具体实施时，所述连接架5套设在连接轴上，并与连接轴可转动连接。在连接架5与安装叉架4之间设有一扭臂连接件17，所述扭臂连接件17包括套管和套管两端的支臂，所述套管可转动套设在连接轴上，其中一支臂与连接架5固定连接，另一支臂向前倾斜，并且在该支臂上设有一弹簧柱。在安装叉架4上也设有一弹簧柱，且该弹簧柱位于扭臂连接件17上方；在两弹簧柱之间设有一复位弹簧18，该复位弹簧18的两端分别于两弹簧柱固定连接。这样，能使到头与安装叉架4之间形成柔性连接，设计过程中，结合农业种植规范所推荐的草莓植株的间距，计算出柔性连接的起始角度，再根据计算后的结果，选择合适的弹簧，这样当使用者在进行切割的时候，弹簧在刀具重力的作用下拉伸，刀口会调整到最合适的切割角度，从而更加准确、有效地对草莓进行切割。其中，所述连接架5的一端与支臂相连，另一端具有数个连接叉头，且整个连接架5呈三角形，通过该连接叉头与采摘头相连，这样有效减轻整个装置的重量，更便于携带及使用。为进一步减轻重量，该连接架5可采用塑料板加工制成。

所述采摘头包括刀片安装架6、刀片、定位压板7以及后挡板8；所述刀片安装架6的后侧与后挡板8相连，且刀片安装架6与后挡板8形成的整体呈V形；这样，便于在草莓采摘后将草莓兜住，防止草莓掉落到地上。在刀片安装架6上设有一下导向槽，该下导向槽的前端贯穿刀片安装架6的前侧，且下导向槽从前端到后端的开度逐渐减小，使下导向槽整体呈V形。在刀片安装架6的上侧设有两刀片安装槽，两刀片安装槽分别位于下导向槽的两侧，并靠近下导向槽的后端，且两刀片安装槽均与下导向槽相连通。所述刀片为两块，并分别安装于两刀片安装槽内，其中，两刀片的刀刃伸入下导向槽内，并呈V形分布，且两刀片的后端相接触。实际装配过程中，在刀片槽内设有两定位柱，在刀片上对应定位柱设有定位孔，所述刀片通过定位孔与定位柱的配合实现定位。所述定位压板7位于两刀片安装槽内，并与刀片安装架6固定连接，且将刀片压紧在刀片安装槽内，该定位压板7对应下导向槽的位置设有与下导向槽相对应的上导向槽。

通过刀片安装架6上的V形下导向槽对草莓梗进行导向，能使草莓梗顺利进入刀片的切割区域，同时与旋转叶轮11配合，能使草莓梗定位精度更高，从而保证高效准确地进行切割，提高草莓采摘效率。通过定位压板7的作用，能够保证切割位置与草莓之间的距离，从而避免了常规采摘过程中使用剪刀导致采摘部位不一、损伤草莓的缺点；能有效提高草莓的品质。实际加工过程中，所述刀片安装槽的前侧延伸至刀片安装架6的前侧；所述定位压板7的形状与两刀片安装槽形成的整体形状一致，并安装于该两刀片安装槽内，从而更便于加工和装配。并且，定位压板7的中部向上凸起，使定位压板7的前后两端低中间高，且其上侧面呈弧形；这样，更有利于保证草莓梗的切割长度。所述下导向槽的前端向刀片安装架6的两侧弯曲并延伸至刀片安装架6的两侧；所述上导向槽的形状与下导向槽的形状一致；从而能够更好地提高草莓梗的导向效果，并且避免对草莓造成损伤。所述刀片安装架6、定位压板7和后挡板8的上侧均设有硅胶垫，使草莓与采摘头之间的接触较为柔和；通过柔软的硅胶在支撑草莓的同时能防止草莓与硬质采摘头接触造成损伤，保证草莓切割后的品质；并且，硅胶材质有助于收集时草莓的滚落。

在刀片安装架6的下侧设有一辅助切割装置，所述辅助切割装置位于下导向槽的一侧，并靠近下导向槽的后端；该辅助切割装置包括底座9、驱动凸轮10、旋转叶轮11以及簧片12。所述底座9通过数根连接臂与刀片安装架6固定连接，在底座9的上侧设有一呈圆形的凸轮槽，所述驱动凸轮10的下部位于该凸轮槽内，并能够自由转动。所述旋转叶轮11与驱动凸轮10的上侧固定连接，该旋转叶轮11具有数根绕其一周均匀分布的推杆；所述驱动凸轮10具有数量与推杆的数量一致的凸齿，且所述凸齿的位置与推杆的位置相对应，其中，相邻两凸齿之间弧形过度；所述旋转叶轮11、驱动凸轮10通过一穿过底座9、驱动凸轮10和旋转叶轮11的定位轴13与刀片安装架6相连，且驱动凸轮10和旋转叶轮11能够绕定位轴13的轴心线转动。在旋转叶轮11转动过程中，其推杆的移动方向为从下导向槽的前端向后端移动，且推杆在移动过程中能够推动草莓梗向下导向槽的后端移动，并与两刀片的后部配合进行切割。在凸轮槽的侧壁上设有至少一卡槽，在该卡槽内设有一簧片12，其中，所述簧片12的一端卡设于该卡槽内，另一端伸入驱动凸轮10的两凸齿之间并朝一侧方向倾斜，使驱动凸轮10形成单向凸轮，且当驱动凸轮10的凸齿压缩并越过簧片12后，凸齿能够在簧片12的回复力作用下加速旋转。具体实施时，所述卡槽为两条，并对称分布于驱动凸轮10两侧，两卡槽内均设有簧片12，从而使驱动凸轮10的转动稳定性更好，进一步保证草莓梗切割的稳定性。在定位轴13远离刀片安装架6的一端设有一挡块，在底座9上，对应该挡块的位置设有一过孔，所述挡块位于该过孔内，并对驱动凸轮10和旋转叶轮11进行支撑定位。

通过设置辅助切割装置，能够保证草莓梗的切割效果，当草莓梗进入下导向槽后，通过上提采摘头，使草莓梗向下移动，并带动草莓梗下方的一根推杆转动，当该推杆脱离刀片切割区域时，驱动凸轮10的凸齿正好越过簧片12，这时，簧片12的回复力带动凸轮加速转动，驱动凸轮10再带动旋转叶轮11加速转动，从而通过推杆将草莓梗推动至刀片切割区域并完成切割；整个切割过程精确度高，稳定性好，能保证草莓的顺利切割。

为防止草莓切割后，草莓梗卡在下导向槽内，影响后面的草莓梗的移动；在下导向槽的后端设有一扩孔19，所述扩孔19的直径大于下导向槽后端的开度，且下导向槽的后端与该扩孔19相连通；这样，在推杆的推动作用下，能够将草莓梗推动至该扩孔19处，从而使草莓梗顺利从下导向槽中脱落。

在两连接架5的后侧支架设有多条弹性带14，所述弹性带14靠近连接架5的下部，且多条弹性带14的中部与一连接块15相连，通过所述弹性带14能够将草莓阻挡。制作时，所述弹性带14为牛皮筋，安装更加方便，并且成本更加低廉。所述连接块15通过拉索16与握臂3相连，其中，所述拉索16采用钢丝，稳定性更好。实际制作时，在握臂3的前端设有一连接臂，该连接臂与握臂3之间形成一大于90°的夹角；初始状态，在弹性带14的作用下，握臂3与把手1之间形成一夹角，且该夹角为30—60°；从而使操作更加方便。在手臂上靠近其两端处分别套设有一导向套筒20，两导向套筒20上均设有一拉索16孔，所述拉索16的一端与握臂3相连，另一端依次穿过两导向套筒20上的拉索16孔后与连接块15相连；这样能够有效提高拉索16的拉动效果。使用过程中，切割后的草莓滑落到后挡板8上，并由弹性带14挡住，这是只需要按压把手1上的握臂3，通过拉索16拉动弹性带14，使弹性带14与后挡板8之间形成供草莓滑出的通孔即可完成草莓采摘后的收集。

本发明结构简单，体积小巧，并且使用方便，根据需要选择手柄2长度，从而能够在直立或蹲下的姿势下进行草莓的采摘，大大降低了劳动强度，提高劳动效率，并且适用于大棚种植的草莓园的采摘工作，辅助人工对草莓进行采摘。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种草莓采摘装置，包括把手、手柄和采摘头，所述把手的前端与手柄的后端相连，在把手上设有一握臂，该握臂的前端与把手可转动连接；在手柄的前端设有一呈Y形的安装叉架，在安装叉架上设有一贯穿安装叉架两支臂的连接轴，所述采摘头的两侧分别通过一连接架与该连接轴的两端相连；其特征在于：所述采摘头包括刀片安装架、刀片、定位压板以及后挡板；所述刀片安装架的后侧与后挡板相连，且刀片安装架与后挡板形成的整体呈V形；在刀片安装架上设有一下导向槽，该下导向槽的前端贯穿刀片安装架的前侧，且下导向槽从前端到后端的开度逐渐减小，使下导向槽整体呈V形；在刀片安装架的上侧设有两刀片安装槽，两刀片安装槽分别位于下导向槽的两侧，并靠近下导向槽的后端，且两刀片安装槽均与下导向槽相连通；所述刀片为两块，并分别安装于两刀片安装槽内，其中，两刀片的刀刃伸入下导向槽内，并呈V形分布，且两刀片的后端相接触；所述定位压板位于两刀片安装槽内，并与刀片安装架固定连接，且将刀片压紧在刀片安装槽内，该定位压板对应下导向槽的位置设有与下导向槽相对应的上导向槽；

在刀片安装架的下侧设有一辅助切割装置，所述辅助切割装置位于下导向槽的一侧，并靠近下导向槽的后端；该辅助切割装置包括底座、驱动凸轮、旋转叶轮以及簧片；所述底座通过数根连接臂与刀片安装架固定连接，在底座的上侧设有一凸轮槽，所述驱动凸轮的下部位于该凸轮槽内，并能够自由转动；所述旋转叶轮与驱动凸轮的上侧固定连接，该旋转叶轮具有数根绕其一周均匀分布的推杆；所述驱动凸轮具有数量与推杆的数量一致的凸齿，且所述凸齿的位置与推杆的位置相对应，其中，相邻两凸齿之间弧形过渡；所述旋转叶轮、驱动凸轮通过一穿过底座、驱动凸轮和旋转叶轮的定位轴与刀片安装架相连，且驱动凸轮和旋转叶轮能够绕定位轴的轴心线转动；在旋转叶轮转动过程中，其推杆的移动方向为从下导向槽的前端向后端移动，且推杆在移动过程中能够推动草莓梗向下导向槽的后端移动，并与两刀片的后部配合进行切割；在凸轮槽的侧壁上设有至少一卡槽，在该卡槽内设有一簧片，其中，所述簧片的一端卡设于该卡槽内，另一端伸入驱动凸轮的两凸齿之间并朝一侧方向倾斜，使驱动凸轮形成单向凸轮，且当驱动凸轮的凸齿压缩并越过簧片后，凸齿能够在簧片的回复力作用下加速旋转；在定位轴远离刀片安装架的一端设有一挡块，在底座上，对应该挡块的位置设有一过孔，所述挡块位于该过孔内，并对驱动凸轮和旋转叶轮进行支撑定位；

在两连接架的后侧支架设有多条弹性带，所述弹性带靠近连接架的下部，且多条弹性带的中部与一连接块相连，通过所述弹性带能够将草莓阻挡；所述连接块通过拉索与握臂相连。

2.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述连接架套设在连接轴上，并与连接轴可转动连接；在连接架与安装叉架之间设有一扭臂连接件，所述扭臂连接件包括套管和套管两端的支臂，所述套管可转动套设在连接轴上，其中一支臂与连接架固定连接，另一支臂向前倾斜，并且在该支臂上设有一弹簧柱；在安装叉架上也设有一弹簧柱，且该弹簧柱位于扭臂连接件上方；在两弹簧柱之间设有一复位弹簧，该复位弹簧的两端分别于两弹簧柱固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述刀片安装架、定位压板和后挡板的上侧均设有硅胶垫。

4.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：在下导向槽的后端设有一扩孔，所述扩孔的直径大于下导向槽后端的开度，且下导向槽的后端与该扩孔相连通。

5.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：在握臂的前端设有一连接臂，该连接臂与握臂之间形成一大于90°的夹角；初始状态，在弹性带的作用下，握臂与把手之间形成一夹角，且该夹角为30—60°。

6.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：在手臂上靠近其两端处分别套设有一导向套筒，两导向套筒上均设有一拉索孔，所述拉索的一端与握臂相连，另一端依次穿过两导向套筒上的拉索孔后与连接块相连。

7.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述下导向槽的前端向刀片安装架的两侧弯曲并延伸至刀片安装架的两侧；所述上导向槽的形状与下导向槽的形状一致。

8.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述刀片安装槽的前侧延伸至刀片安装架的前侧；所述定位压板的形状与两刀片安装槽形成的整体形状一致，并安装于该两刀片安装槽内。

9.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述定位压板的中部向上凸起，使定位压板的前后两端低中间高，且其上侧面呈弧形。

10.根据权利要求1所述的一种草莓采摘装置，其特征在于：所述弹性带为牛皮筋。

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