CN109819773A - 一种钩爪循环式水果采摘装置 - Google Patents
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Abstract
一种钩爪循环式水果采摘装置包括长杆(1)、动力驱动单元(8)、钩爪(16)、采摘机构(23)、输送机构(40)、自卸机构(36)、水果收集机构(34)、支承握杆(29)、腰带支承(39)组成；动力驱动单元为水果的采摘、输送提供动力；水果采摘动作由采摘机构、输送机构和钩爪组合产生的提拉与翻转运动来实现；水果输送由输送机构、钩爪及水果的自重实现；通过自卸机构、输送机构的组合使钩爪产生翻转，将水果与钩爪分离实现自卸；水果收集机构(34)将卸下的水果缓冲和导流到相应的收纳装置中，整个工作过程循环进行并且设置有多个钩爪。
Description
技术领域
本发明涉及一种水果采摘辅助装置，特别是一种结构紧凑、采摘效率高的钩爪循环式水果采摘装置。
背景技术
我国水果种植多分布在山地、丘陵等不平整的地区，地形起伏、路面狭窄等因素使得大型机器无法正常运动。低矮处的果实多为人工采摘，而高处的果实一般采用内含绳驱动剪切机构的长杆式辅助采摘装置，连续采摘效果不佳。因此，设计一款结构紧凑、采摘效率高、价格相对较低的水果辅助采摘装置成为解决当前问题的有效途径。
发明内容
为解决背景技术中的问题，本发明提出了一种钩爪循环式水果采摘装置，能够实现水果采摘、输送的连续循环运动，提升采摘效率的同时减轻了果农劳动强度。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括长杆(1)、动力驱动单元(8)、钩爪(16)、采摘机构(23)、输送机构(40)、自卸机构(36)、水果收集机构(34)、支承握杆(29)、腰带支承(39)。
采摘支撑架用来支撑采摘与输送装置，安装在采摘支撑架两端的同步轮及同步带在电机的驱动下实现循环回转运动，其中底端同步轮为主动轮；驱动电机采用无刷电机，锂电池供电。同步带上均匀分布多个连接块，连接块上安装有钩爪，通过更换不同的钩爪可以适应不同特点的水果采摘。
在同步带的带动下，钩爪做循环式回转运动，钩爪在上升时对准水果，在提拉力作用下钩爪上的V型刀口可将水果枝割掉；在旋转到顶部时候通过一个定凸轮的作用使钩爪产生一个翻转动作(翻腕动作)，翻腕扣住水果后从最高点平滑过渡以改变水果的运动方向，在重力势能的辅助作用下水果向下传送；重力势能减轻了无刷电机的负担，有利于节能续航。
采摘的水果下落到底部时，钩爪背面的铁片被安装在底端的收集袋边缘上方的磁铁吸住，同步带的继续运动使得钩爪自动打开，水果掉入收集装置中，一个采摘过程完成。
采摘装置用C型悬挂装置固定，一端连接采摘支撑架，另一端连接支承握杆这样可以更好的保持稳定；将支承握杆插入腰部连接杆，腰部连接杆和十字架通过鱼眼关节轴承连在一起使得采摘动作左右有大于90度的幅度，上下有大于180度的幅度，加上人体移动可以进行360度的球面采摘；同时整个装置的重力均匀分布在腰部，大大减少了其他部位的疲劳强度。
本发明通过多种简单机构的组合实现复杂的运动轨迹，最终实现了摘送一体化的连续作业，同时悬挂装置能够减轻作业时的劳动强度。
附图说明
图1为一种钩爪循环式水果采摘装置的整体效果图。
图2为一种钩爪循环式水果采摘装置的中间部分的侧视图。1-长杆、16-钩爪、17-水果挡板、14-拼接管套杆、37-皮带拼接卡块、40-开口皮带、(3-11)-皮带稳定架、(3-12)-皮带稳定架半月固定块、118-行星回转轴、(3-15)-导轮套、111-径向定位牙套、112-径向定位牙套、(3-14)-深沟球轴承。
图3为一种钩爪循环式水果采摘装置中与开口皮带(40)连接的皮带拼接卡块(37)示意图。
图4为一种钩爪循环式水果采摘装置的上部分的侧视图。1-长杆、16-钩爪、17-水果挡板、23-定凸轮、32-上皮带轮、35-定凸轮滚子、37-皮带拼接卡块、40-开口皮带、50-上轴承支座。
图5为一种钩爪循环式水果采摘装置的下部分的侧视图。2-C型连接板、4-电机座、5-张紧弹簧罩、6-浮动动力机架、7-闭口传动皮带、8-电机、9-张紧弹簧、10-张紧导向轴、11-张紧导向轴套、16-钩爪、33-下皮带轮、(36-1)-磁体、40-开口皮带、(36-2)-软板、115-皮带轮轴。
图6为一种钩爪循环式水果采摘装置的机架的下长杆(1)与支承握杆(29)所成夹角的示意图。
图7为一种钩爪循环式水果采摘装置支承握杆(29)与腰带(39)连接方式和支承握杆(29)与水果收集机构(34)连接的侧视图。61-悬臂支撑座、62-支撑圈、29-支承握杆、34-水果收集袋、64-变径套头、67-缓冲垫、65-鱼眼轴承、(66)-X悬臂连接座、39-腰带。
具体实施方式
如图1所示，本发明主要包括长杆(1)、动力驱动单元(8)、钩爪(16)、采摘机构(23)、输送机构(40)、自卸机构(36)、水果收集机构(34)、支承握杆(29)、腰带支承(39)。动力驱动单元为水果的采摘、输送提供动力；水果采摘动作由采摘机构、输送机构和钩爪组合产生的提拉与翻转运动来实现；水果输送由输送机构、钩爪及水果的自重实现；通过自卸机构、输送机构及磁铁吸力的组合使钩爪产生翻转，将水果与钩爪分离实现分离，分离后的水果落入水果收集机构(34)中；水果收集机构(34)将卸下的水果缓冲和导流到相应的收纳装置中，整个工作过程循环进行并且设置有多个钩爪。
如图2所示，回转装置机架由一个拼接管套杆(14)将两个长杆(1)拼接而成，拼接管套杆(14)插于长杆(1)的中心孔；两个长杆(1)端部分别固定有径向定位牙套(111)、径向定位牙套(112)，两个牙套相对放置并且牙口交错，可以对杆径向旋转进行约束，实现长杆的拼接实现机架长度变化适应不同采摘环境。
如图2所示，钩爪(16)与皮带拼接卡块(37)通过行星回转轴(118)连接，使钩爪可以绕轴旋转；水果挡板(17)通过螺钉与皮带拼接卡块(37)连接。如图3所示，皮带拼接卡块(37)与开口皮带(40)通过皮带拼接卡块(37)上设置的槽口进行固定。皮带拼接卡块(37)可以将多个开口皮带(40)拼接成环形闭口皮带，同时固定行星回转轴(118)。皮带拼接卡块(37)与开口皮带(40)连接的优选方案为在皮带拼接卡块(37)上设置有间距2mm厚1mm的齿与开口皮带(40)的齿配合咬紧。所述的开口皮带(40)，皮带拼接卡块(37)对称分布在每个钩爪(16)的两侧。
如图2所示，回转装置机架的长杆(1)上设置了皮带稳定架(3-11)并通过皮带稳定架半月固定块(3-12)使皮带稳定架(3-11)固定于长杆(1)上，同时皮带稳定架(3-11)可以在长杆(1)上移动选着合适的位置进行固定。皮带稳定架(3-11)末端设置有导轮套(3-15)并且和皮带稳定架(3-11)之间设置深沟球轴承(3-14)，所述深沟球轴承(3-14)和导轮套(3-15)对称布置在两开口皮带(40)两端，并且各自通过螺丝与皮带稳定架(3-11)连接，起到稳定皮带防止颤动的作用。
如图4所示，回转装置机架的上端长杆(1)通过孔销固定连接上轴承支座(50)，并通过深沟球轴承与轴对称布置安装两个上皮带轮(32)；定凸轮(23)通过螺丝与上轴承支座(50)连接，定凸轮(23)末端通过销轴固定定凸轮滚子(35)，钩爪(16)在运动时末端弧形部分与定凸轮滚子(35)接触后绕自身转轴翻转扣住水果。
所述的扣住水果通过钩爪(16)与水果挡板(17)闭合实现，在通过最高点后钩爪(16)往下运动的过程钩爪(16)与水果挡板(17)由于自锁的原因继续保持闭合状态。
如图5所示，回转装置机架的下端长杆(1)通过孔销固定连接张紧导向轴套(11)，张紧导向轴套(11)上设置有两个通孔用于穿入两个张紧导向轴(10)，在张紧导向轴(10)上穿入张紧弹簧(9)。在张紧弹簧(9)的外面设置有张紧弹簧罩(5)。张紧导向轴(10)与浮动动力机架(6)通过螺纹连接固定使浮动动力机架(6)可以相对张紧导向轴套(11)浮动运动，同时张紧弹簧(9)使浮动动力机架(6)往外预紧。
浮动动力机架(6)末端设置有轴承座，通过皮带轮轴(115)对称布置两下皮带轮(33)。浮动动力机架(6)上通过螺丝连接有电机座(4)。电机座(4)上通过螺丝连接电机(8)。电机(8)通过闭口传动皮带(7)将动力传递给下皮带轮(33)。进一步地，皮带轮(33)带动开口皮带(40)旋转。所述的动力传递是传递给一侧的皮带轮(33)。
如图5所示，当钩爪(16)运动到下方时与磁体(36-1)相吸合，而钩爪(16)继续向下运动，使钩爪(16)被拖拽打开，使水果与钩爪(16)分离，落入下方设置的收集装置中。
所述磁体(36-1)为永磁铁，并且磁体(36-1)布置于软板(36-2)上，横竖排列为两列三排；软板(36-2)固定于支承握杆(29)上位置可调定。磁体(36-1)与软板(36-2)组合成磁力板。所述磁体(36-1)优选方案是用螺钉紧固于软板(36-2)上。所述软板(36-2)优选方案是采用2mm厚的pvc透明软胶。
如图6所示，回转装置机架的下长杆(1)通过C型连接板(2)与支承握杆(29)连接。长杆(1)与支承握杆(29)在同一平面内并且所成的角为锐角，所述夹角优选方案为12度，如图6所示。
如图7所示，支承握杆(29)与悬臂支撑座(61)通过半月压紧盘压紧连接可以上下移动选择紧固位置；悬臂支撑座(61)通过末端的摩擦盘与支撑圈(62)使用螺钉连接，可以调节俯仰角。水果收集袋(34)与支撑圈(62)缝合撑开圆形的开口，使水果减速，缓冲和导向的作用。
支承握杆(29)与变径套头(64)光滑套筒连接，变径套头(64)和鱼眼轴承(65)通过螺纹连接，鱼眼轴承(65)鱼眼孔通过一颗螺钉与X悬臂连接座(66)连接，X悬臂连接座(66)通过4颗螺钉与腰带(39)连接；同时在连接处有缓冲垫(67)增大接触面减少对人体的压迫；腰带(39)为弹性带，使用时套在腰部的下半段，用于承受装置和水果的大部分重量，减轻劳动者的上半身的受力和保护腰部的作用。
所述水果收集袋(34)优选方案由带弹性布料缝合而成。所述水果收集袋(34)为上下通口设计。水果收集袋(34)收口小直径处直径优选方案优选方案为所采摘水果直径的0.8倍。
Claims (4)
1.一种钩爪循环式水果采摘装置，其特征在于：它主要由长杆(1)、动力驱动单元(8)、钩爪(16)、采摘机构(23)、输送机构(40)、自卸机构(36)、水果收集机构(34)、支承握杆(29)、腰带支承(39)组成。动力驱动单元为水果的采摘、输送提供动力；水果采摘动作由采摘机构、输送机构和钩爪组合产生的提拉与翻转运动来实现；水果输送由输送机构、钩爪及水果的自重实现；通过自卸机构、输送机构及磁铁吸力的组合使钩爪产生翻转，将水果与钩爪分离，卸下的水果落入水果收集机构(34)中；水果收集机构(34)将卸下的水果缓冲和导流到相应的收纳装置中，整个工作过程循环进行并且设置有多个钩爪；机架与腰带(39)连接处有缓冲垫(67)，用于增大接触面积，以减少对人体的压迫；腰带(39)为弹性束紧带，使用时套在腰部的下半段，用于承受采摘装置和水果重量，达到减轻劳动者上半身的受力和保护腰部的效果。
2.根据权利要求1所述一种钩爪循环式水果采摘装置，其特征在于：自卸机构(36)的磁力可以吸合钩爪(16)使其相对水果挡板(17)旋转打开，同时钩爪(16)继续运动，自卸机构(36)会和钩爪(16)自动脱离吸合，实现水果自卸。
3.根据权利要求1所述一种钩爪循环式水果采摘装置，其特征在于：支承握杆(29)可以单手握紧并且控制。
4.根据权利要求1所述一种钩爪循环式水果采摘装置，其特征在于：水果的采摘、输送及分离只需要一个动力驱动单元，并且可以连续循环作业。
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