CN109328632A - 一种节能型辅助人工菠萝采摘机 - Google Patents

Abstract

本专利公布了一种辅助人工菠萝采摘机，本发明属于水果采摘机械领域。现阶段菠萝采摘方式仍停留在传统的人工采摘，本发明能够有效解决人工采摘面临的劳动量大、采摘效率低、并具有一定危险性等问题。本发明主要包括运载车体（3）、装在运载车顶的太阳能发电模块（4）提供电能、设置在运载车前段的四丝杆机构（12）、四丝杆机构上装载采摘平台（6）和双导轨（21）横向切割推力机构进行定位和切割，采摘平台和双导轨横向切割推力机构可沿丝杆（12）方向上下平行移动，运载车右侧设置有爬坡传送带（2）运载菠萝至设置在车体后端的收集箱（41），机器控制端设计为车把（42）式设置在运载车后端。本发明操作方便、采摘效率、质量高，环保节能，适用性强。

Description

一种节能型辅助人工菠萝采摘机

技术领域

本发明属于水果采摘机械领域，涉及一种可用于大规模菠萝采摘节能型辅助人工菠萝采摘机。

背景技术

中国是世界上最大的水果出产国，居全球13个产量超1000万吨的国家之首，其中，菠萝的产量也稳居世界前列。而果园生产全过程中的一个重要环节便是水果采收，其具有季节性强和劳动密集型的特点。所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的35％～45％，现阶段菠萝采摘方式仍停留在传统的人工采摘，通常有两种方法，一种是人背着篮子，将菠萝从茎上用镰刀切下来，然后轻放在篮子里，一个篮子通常只能装几个到十几个菠萝，当篮子装满后，将篮子运到收集处；另一种是多人合作，一个人专门切下菠萝，几个人组成队列传递采摘下的菠萝到收集处。因此人工采摘面临的劳动量大、采摘效率低、并具有一定危险性等问题。就此我们公开了一种节能型辅助人工菠萝采摘机能够减轻菠农的劳动强度、节省成本、提高采摘效率、质量，操作简单，能量来源清洁环保。

目前，国内外菠萝采摘主要采用人工方式，利用运送设备实现辅助搬运，也有人开始研制菠萝采摘机械，在中国专利申请201711480954.7，公开了一种快速菠萝采摘机。其特征：括收集模块I、收集模块II、连接模块、剪切模块、压叶块和升降机构。收集模块I通过连接模块连接收集模块II。剪切模块剪断菠萝的茎，压叶块压下菠萝叶片，升降机构调整剪切模块高度。剪切模块通过若干根横梁和若干根柱连接在收集模块和压叶块之间，采摘菠萝时，采摘菠萝时，压叶片和压叶块将菠萝叶片压到硬质合金锯片下方。菠萝通过采摘前端板的自动导向作用，通过三叉杆到达硬质合金圆锯片。根据菠萝植株高低和菠萝

田地势高低，升降机构调整所述剪切模块的高低，从而使硬质合金圆锯片能切断菠萝的茎。电机驱动器驱动电机I，从而带动锥齿轮对旋转。旋转的锥齿轮对带动硬质合金圆锯片高速旋转，从而将菠萝的茎切断。切断茎后的菠萝落在滑轨I或滑轨II上，从而进入收集框。采摘菠萝期间，光电传感器记录菠萝通过滑轨时的光感变化，并将光感变化信号传递给电机驱动器。所述电机驱动器记录光感变化信号的个数，并将信号的个数值通过LED显示屏显示出来。虽然在一定程度上能够辅助人工采摘菠萝。但是，该发明升降机构采用单丝杆滑块导轨，行程较短，不能适应菠萝众多品种的采摘，使用到光电传感装置计数，使其对使用的环境要求较高，结构复杂，使用滑轨下滑运输导致收集箱容积小影响采摘效率。菠萝为热带水果，产地有丰富的太阳能可以加以利用，但是该发明只使用了电池供电，使机械工作连续性难以保证，且加大了生产成本。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，设计了一种结构简单、使用方便、运行平稳可靠、绿色节能的一种节能型辅助人工菠萝采摘机。本发明的使用能够改变传统手工采摘菠萝的方式，实现机械化，解决人工采摘过程中采摘效率低、劳动量大以及安全隐患等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供了一种节能型辅助人工菠萝采摘机，所述采摘车包括采摘部件、收集部件、动力传动部件、支撑部件、太阳能发电模块。

所述采摘部分由采摘平台、用于切断的采摘锯片、双滑块导轨机构组成，采摘平台为2mm厚的铝板，中间开有一个V形的缺口，用于固定菠萝，采摘平台固定于右侧两根竖直布置丝杆的螺母上。采摘锯片平行安装在采摘平台下方，与平台间隙为3mm，锯片下方连接直流电机，电机通过电机座固定于水平的双导轨的滑块上，可以水平往返运动。

所述的收集部件包括爬坡传送带及两侧的挡板、固定于双导轨上的推力叉，

和运载小车后端的收集箱。

所述的动力传动部分包括内置于驱动轮的轮毂电机，提供菠萝采摘机前进的动力；包括采摘锯片下连接有直流电机，提供锯片高速旋转的扭矩；包括运载小车前端用于安装采摘部分的四丝杆联动机构，采用两级同步带传动，第一级带传动为电机和丝杆I之间，将动力分开至两条路径，第二级带传动为左右两侧丝杆I和丝杆II之间，第二级带传动为平速传动，电机的正反转可以带动丝杆的正反转，进而实现采摘平台和采摘锯片的上下往返运动；包括爬坡传送带的驱动电机和带传动；包括固定在导轨上的步进电机，电机的输出轴通过挠性联轴器固定丝杆，与丝杆啮合的螺母固定在滑块上，使用ardiuno控制模块控制步进电机的正转和反转的时间，锯片往返运动一次完成一次切割动作。

所述支撑部分为空间立体铝架，前段下端空间较大，以减少采摘机在前进过程中与菠萝植株发生干扰所产生的阻力，支撑体的承重部分为底部的四个车轮，前轮为万向轮，后轮为内置电机的驱动轮。

所述的太阳能发电模块为设置在菠萝采摘机的上方，两块天阳能电板通过串联输出36V电压，电量储存至蓄电池中，蓄电池给后轮持续供电。

优选的，所述驱动后轮中的轮毂电机使用无极调速电机，通过改变电流大小，改变电机的转速进而改变菠萝采摘前进的速度，以适应不同的操作人员和不同的地形。

优选的，所述的控制部分，设置为车把式，车把的右扶手为车轮无极调速器，通过旋转不同的角度可以改变前进速度；右扶手旁设置采摘平台和采摘刀片的上下位置调节开关，左扶手旁设置切割部分横向切割运动的启动按钮，为常开按钮。

优选的，所述锯片下端的直流电机和滑块导轨上的步进电机同步启动同步停止，轻触启动按钮，完成一次横向切割运动，然后返回到起点位置。

优选的，所述的采摘平台以及箱体等与菠萝接触的地方都贴有一层保护膜。优选的，所述的四丝杆联动机构中的丝杆为多丝螺杆。

本发明的有益效果是：

其一，具有结构简单、制作成本低、控制部分设计为车把式，使用方便，符合人们的操作习惯，体现人机工程学，且运行平稳安全可靠的特点。

其二，本发明为一种节能型辅助人工菠萝采摘机，实现了菠萝的机械化的采摘，既节省了人力物力，又提高了采摘效率,保证了采摘质量。

其三，本发明设计有天阳能发电模块，充分利用菠萝产地丰富的太阳能资源，能够节约能源，同时减低生产成本。

其四，本发明采用四个充气轮子，保证机器在作业过程中的稳定性，可以适应多种地形的作业。

其五，当节能型辅助人工菠萝采摘机在菠萝地里运行时，中间列的菠萝位于车架框内，采摘部分通过横向切割将菠萝与茎部分离，分离后的菠萝会沿着引导板再经过爬坡传送带到收集箱中，达到收集的目的，且一次收集容量大。

附图说明：

图1为本发明的正面整体视图；

图2为本发明的采摘部件局部结构图；

图3为本发明的采摘部件中采摘锯片横向运动机构局部放大图；

图4为本发明的后侧面整体视图；

图5为本发明传送运输部件局部结构图；

图中标记：1-车后轮；2-爬坡传送带；3-铝型材支撑架；4-天阳能电板；5-推力叉；6-采摘平台；7-采摘锯片；8-车前轮；11-丝杆轴承座；12-T12丝杆；13-T12螺母；14-螺母转换器；15-同步带I；16-直流电机I；17-双层同步轮；18-直流电机I支座；19-直流电机II；20-滑块；21-导轨；22-联轴器I；23-直流电机II；24-单层同步轮I；25-同步带II;31-直流电机II支座；32-锯片紧固螺母；33-T8丝杆；34-联轴器II；35-步进电机；40-锯片启动横向运动开关；41-收集箱；42-车把；43-旋转无极加速器；44-采摘平台和采摘锯片上下运动调节开关；45-轮毂电机；46-小型减速箱；50-斜板；51-主动轴；52-传送带凸起；53-左侧挡板；54-从动轴轴承座；55-从动轴；56-右侧挡板；57-单层同步轮II；58-同步带III；59-单层同步轮III；60-直流电机III。

具体实施方式

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可以依照说明书内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的节能型辅助人工菠萝采摘机可以实现辅助人工采摘菠萝的功能，如图1、图4所示它包括采摘部件、收集部件、动力传动部件、支撑部件、太阳能发电模块。如图2所示其中采摘部分由采摘平台（6）、用于切断的采摘锯片（7）、双导轨滑块机构（20、21）、四丝杆联动机构（12、13）、固定在导轨上的推力叉（5）以及2级带传动（15、25）组成，采摘平台为2mm厚的铝板，中间开有一个V形的缺口，用于固定菠萝，采摘平台固定于右侧两根竖直布置丝杆的螺母上。采摘锯片平行安装在采摘平台下方，与平台间隙为3mm，锯片下方连接直流电机（23），电机通过电机支座固定于水平的双导轨的滑块（20）上，可以水平往返运动。整个采摘平台（6）和采摘锯片（7）在2级同步带的正反传动下可以实现上下运动，以定位不同品种，不同高度的菠萝。定位菠萝过程完成后，如图3所示，采摘锯片在双导轨滑块机构上由步进电机（35）带动丝杆（33）正转横向运动切割菠萝的茎部，同时同位于双滑块机构上的推力叉（5）也横向与锯片同步运动，将切断茎部的菠萝推到旁边的运输收集装置中的爬坡传送带上（2）。如图5所示，收集部件包括爬坡传送带及两侧的挡板（53、56）、和运载小车后端的收集箱（41）。爬坡传送带由一个单独的直流电机（60）带动，斜向上方运动持续运输掉落下来的菠萝果实。动力传动部分包括内置于驱动轮的轮毂电机（45），提供菠萝采摘机前进的动力；包括采摘锯片下连接有直流电机（23），提供锯片高速旋转的扭矩；包括运载小车前端用于安装采摘部分的四丝杆联动机构，采用两级同步带（15、25）传动，第一级带传动（15）为电机和丝杆I之间，将动力分开至两条路径，第二级带传动（25）为左右两侧丝杆I和丝杆II之间，第二级带传动为平速传动，电机的正反转可以带动丝杆的正反转，组成一个完整的传动线路；包括爬坡传送带的驱动电机和带传动；包括固定在导轨上的步进电机（35），电机的输出轴通过挠性联轴器（34）固定丝杆，与丝杆（33）啮合的螺母固定在滑块上，使用ardiuno控制模块控制步进电机的正转和反转的时间，锯片完成一次切割动作。

支撑部分为空间立体铝架，前段下端空间较大，以减少采摘机在前进过程中与菠萝植株发生干扰所产生的阻力，支撑体的承重部分为底部的四个车轮（1、8）。太阳能发电模块为设置在菠萝采摘机的上方，两块天阳能电板（4）通过串联输出36V电压，电量储存至蓄电池中，蓄电池给后轮驱动电机等全部电机持续供电。

本发明一种节能型辅助人工菠萝采摘机的使用方法：

将该机器运行到菠萝种植地，让车轮（1、8）行驶在一垄一垄菠萝植株的间隙中，调整方向使采摘平台（6）的V形开口对准菠萝果实，打开调整采摘平台和采摘锯片的开关（44）让采摘平台卡好菠萝的茎部，然后按下启动切割的开关（40），锯片横向切割菠萝的茎部，同时推力叉（5）将切断的菠萝推至右侧的爬坡传送带（2）上，运输到后面的收集箱（41）内，随着机器的运行，不断地采摘菠萝，直至将菠萝收集箱装满时，将机器开到菠萝水果存放点将菠萝拿出来，继续运行机器全部完成采摘任务。在运行的同时，天气好辐射强的时候太阳能电板（4）一直工作，为整个机器供电。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种节能型辅助人工菠萝采摘机，它主要依靠车体为载体，包括采摘部件、收集部件、动力传动部件、支撑部件、控制部分以及针对菠萝种植地丰富太阳能而设计的太阳能发电模块，其特征在于：所述的采摘部分由可以调节上下高度的采摘平台（6）、用于切断的采摘锯片（7）、双导轨滑块机构（20、21）、四丝杆联动机构、固定在导轨上的推力叉（5）以及2级带传动（15）组成；所述的收集部件包括爬坡传送带（2）及两侧的挡板（53、56）、固定于双导轨上的推力叉，和运载小车后端的收集箱（41）；所述的动力传动部分包括内置于驱动轮的轮毂电机（45），提供菠萝采摘机前进的动力，包括采摘锯片连接的提供锯片高速旋转扭矩的直流电机（23）、带传动驱动爬坡传送带的直流电机（60）、运载小车前端用于安装采摘部分的四丝杆联动机构的驱动装置以及驱动双导轨滑块机构的丝杆传动步进电机（35）；所述的太阳能发电模块为设置在菠萝采摘机的上方，两块太阳能电板（4）通过串联输出36V电压。

2.根据权利要求1所述的采摘部分其特征在于：采摘平台（6）为2mm厚的铝板，中间开有一个V形的缺口，起导向作用并用于固定菠萝果柄及压叶，采摘平台固定于右侧两根竖直布置丝杆（12）的螺母（13、14）上；采摘锯片平行安装在采摘平台下方，与平台间隙为3mm，锯片（7）下方连接直流电机（23），电机通过电机支座固定于水平的双导轨（21）的滑块（20）上，可以水平往返运动；采摘锯片（7）在双导轨滑块机构上由电机带动丝杆正转进行横向运动切割菠萝的茎部，同时位于双滑块机构上的推力叉（5）也横向与锯片同步运动。

3.根据权利要求1所述的收集部件其特征在于：采用爬坡传送带（2）将菠萝从较低的位置运送到后面的收集箱（41），增加收集箱的容纳量。

4.根据权利要求书1所述的支撑部件其特征在于：前段下端空间较大，以

减小采摘机在行进过程中与菠萝植株发生干扰产生的阻力，支撑体的承重部位为底部的四个车轮（1、8）。

5.根据权利要求1和权利要求2所述的太阳能发电模块其特征在于：太阳

能发电模块将电量储存至蓄电池中，蓄电池给后轮等整个机器的电机持续供电。

6.根据权利要求1所述的控制部分其特征在于：控制平台的设计方式为车把（42）式，控制开关（40、43、44）设计在把手旁。

7.根据权利要求1和权利所述的轮毂电机（45）其特征在于：电机为无极调速，有较大的调速范围。

8.根据权利要求1和权利2要求所述的采摘部件中用于调节位置高度的丝杆（12）螺母（13、14）其特征在于：四根丝杆平行布置在车体前端的2侧，每侧布置两根，采用2级同步带传动，使四根丝杆以相同的转速和方向同时运动，构成四丝杆联动。