CN110214549B - 一种便携式采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水果采摘领域，本发明提供了一种能够适合山地丘陵地区，携带方便的采摘装置，包括采摘组件、收集装置、伸缩杆装置、传动装置、背架装置、Y型支架、柔性弹簧、驱动轴；伸缩杆装置的一端与Y型支架连接，伸缩杆装置的另一端通过所述柔性弹簧与背架装置连接；采摘组件安装在Y型支架上；采摘组件与收集装置连接；传动装置与驱动轴连接。有益效果：采用旋转采摘的方式，实现了装置的连续性采摘，提高了采摘的效率；采用背架式，携带方便，操作简单；剪切组件利用主剪与辅剪相配合，提高采摘准确率与效率，驱动方式采用了手动与电动组合，切换方便，延长采摘作业时间。

Description

一种便携式采摘装置

技术领域

本发明属于水果采摘领域，具体涉及一种便携式采摘装置。

背景技术

目前，柑橘类水果采摘以人工为主，对于处于高空的水果，一般是爬树手工摘取或杆子敲打的方式，采摘效率低下，劳动强度高，工作周期长，存在安全隐患。中国专利CN106105566B公开了一种智能柑橘采摘机器人及采摘方法，采用智能的履带式行走机构，实现了机器的智能采摘。但是，履带式行走机构明显不适合山地丘陵、地形变化复杂、道路狭窄的果园环境。因此急需一种能适合于山地丘陵地区，方便果农携带的人工辅助采摘装置，以提高果农采摘效率，缩短采摘周期，降低果农采摘强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够适合山地丘陵地区，果农携带方便、能够实现水果高效摘取的采摘装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种便携式采摘装置，包括采摘组件、收集装置、伸缩杆装置、传动装置、背架装置、Y型支架、柔性弹簧、驱动轴；

伸缩杆装置的一端与Y型支架连接，伸缩杆装置的另一端通过所述柔性弹簧与背架装置连接；采摘组件安装在Y型支架上；采摘组件与收集装置连接；传动装置与驱动轴连接；

所述采摘组件包括：剪切组件、轮辐支架、收拢组件、定导向板、收集笼；所述收集笼安装在所述Y型支架上；所述定导向板安装在所述收集笼上；所述轮辐支架设置在收集笼内；所述驱动轴与轮辐支架连接，用于驱动轮辐支架转动；

所述收拢组件包括动导向板、开口调节器、铰链；所述动导向板通过铰链与所述轮辐支架连接；所述开口调节器一端与所述动导向板连接，另一端与所述轮辐支架连接；所述开口调节器上设置有槽，所述动导向板可以沿着槽滑动；

所述收拢组件还设置有角度复位弹簧，所述角度复位弹簧一端固定在动导向板上，另一端固定在轮辐支架，用于动导向板的复位；并使得动导向板在角度复位弹簧的弹力作用下，动导向板能够翘起一定的角度，扩大收拢的范围。

所述剪切组件由主剪组件与辅剪组成；所述主剪组件包括主剪触发器、剪刀；所述辅剪为刀片；

所述剪刀安装在所述定导向板上，所述定导向板安装在收集笼上，所述主剪触发器安装在轮辐支架上，所述刀片安装在动导向板上。

为了便于剪刀剪切枝条后复位，所述剪切组件还设置有销轴和扭力弹簧，扭力弹簧安装在收集笼上，扭力弹簧的两端通过销轴与剪刀连接；初始时，剪刀处于张开状态，当剪刀合拢后，在扭力弹簧作用下，恢复到张开状态。

所述动导向板沿着所述开口调节器的槽滑动，可以滑动到所述主剪触发器处。

所述伸缩杆装置包括：伸缩杆Ⅰ与伸缩杆Ⅱ；所述伸缩杆Ⅰ设置在伸缩杆Ⅱ的内部；所述伸缩杆Ⅱ一端与Y型支架连接，另一端与所述柔性弹簧连接。伸缩杆Ⅱ用于采摘高度的调节，以便更好的采摘不同位置的水果。

所述伸缩杆Ⅰ包括上伸缩杆Ⅰ、下伸缩杆Ⅰ；上伸缩杆Ⅰ与下伸缩杆Ⅰ连接，上伸缩杆Ⅰ可以与下伸缩杆Ⅰ相对滑动，以便实现当伸缩杆Ⅱ进行伸缩时，位于伸缩杆Ⅱ内部的伸缩杆Ⅰ实现同步伸缩的目的。

所述传动装置包括：手摇棘轮杆、棘轮传动轴、齿轮传动轴、齿轮组件、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅱ、联轴器Ⅰ、联轴器Ⅱ；所述手摇棘轮杆与棘轮传动轴连接；所述棘轮传动轴、所述齿轮传动轴安装在所述背架装置上；所述传动杆Ⅰ、所述传动杆Ⅱ安装在Y型支架上；所述棘轮传动轴通过齿轮组件与齿轮传动轴连接；所述齿轮传动轴通过联轴器Ⅰ与下伸缩杆Ⅰ连接；所述传动杆Ⅰ的一端通过联轴器Ⅱ与上伸缩杆Ⅰ连接，所述传动杆Ⅰ的另一端通过联轴器Ⅱ与所述传动杆Ⅱ连接；所述传动杆Ⅱ通过齿轮组件与所述驱动轴连接；联轴器Ⅰ设置在柔性弹簧内部。

所述伸缩杆Ⅰ既可以起到伸缩作用，也可以起到传动的作用，随着齿轮传动轴的转动而转动。

所述背架装置包括：辅助弹簧、背带、背架；所述背带安装在背架上；所述辅助弹簧一端与背架连接，另一端与伸缩杆Ⅱ连接。棘轮传动轴、齿轮传动轴安装在背架上。

所述收集装置包括：导果器、导果管；所述导果器与所述收集笼连接，所述导果管与所述导果器连接；

本发明装置还可以设置有电机，电机与驱动轴连接，从而实现电动控制。

优选地，所述联轴器Ⅰ为万向联轴器，联轴器Ⅱ可以为万向联轴器，也可以是其他类型的联轴器。

优选地，所述导果器外形为倒锥式方形，导果管为软管。

优选地，所述角度复位弹簧为扭力弹簧。

工作原理：

通过手摇棘轮杆带动棘轮传动轴转动，然后通过齿轮组件带动齿轮传动轴转动，传动依次经过上伸缩杆Ⅰ、下伸缩杆Ⅰ、传动杆Ⅰ、传动杆Ⅱ，将动力传动到驱动轴，驱动轴转动带动轮辐支架转动。

轮辐支架旋转过程中，当轮辐支架上的开口调节器触碰到安装在收集笼上的定导向板时，动导向板沿着开口调节器上的槽，逐渐滑动到主剪触发器处，同时将需剪切水果的枝条往定导向板处收拢进行集中剪切。

当主剪触发器撞击到安装在定导向板上的剪刀的刀柄时，使剪刀合拢产生剪切力，并且安装在动导向板上的刀片对枝条有辅助式剪切作用，从而将水果采摘下来，水果进入收集笼后，在轮辐支架旋转运动下，把落果迅速带到收集笼与导果器连接处，水果掉入导果器后经导果管滑出。

本发明的有益效果：

（1）首先采摘装置采用了旋转采摘的方式，实现了装置的连续性采摘，提高了采摘的效率；利用收集笼及收集装置可以将摘下的水果及时收集；采用背架式，携带方便，操作简单，操作更加人性化；驱动方式采用了手动与电动组合，切换方便，延长采摘作业时间，适合长时间采摘。

（2）本发明便通过轮辐支架上的剪切组件对水果进行采摘，利用旋转的采摘方式实现连续性的采摘，同时剪切组件利用主剪与辅剪相配合，提高采摘准确率与效率，通过收集笼、导果器、导果管快速收集采摘下来的水果。

（3）收拢组件的动导向板在初始自然状态下翘起一个角度，增大了摘果区域，落果在轮辐支架的带动下刚好能进入到导果器，通过导果管进入到指定收集框；采摘、收集同步进行，提高果农作业效率。

（4）本发明伸缩杆装置包括伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ，伸缩杆Ⅰ包括上伸缩杆Ⅰ、下伸缩杆Ⅰ；伸缩杆Ⅱ用于采摘高度的调节，以便更好的采摘不同位置的水果；当伸缩杆Ⅱ进行伸缩时，位于伸缩杆Ⅱ内部的伸缩杆Ⅰ实现同步伸缩，同时伸缩杆Ⅰ是也是一个重要的传动零件，伸缩杆Ⅰ随伸缩杆Ⅱ一起伸缩时，不影响总体机构传动。

（5）本发明中伸缩杆Ⅱ与背架通过柔性弹簧连接，使得移动伸缩杆Ⅱ进行采摘更加便捷，可以360°移动操纵伸缩杆Ⅱ进行对果，同时由于联轴器Ⅰ（万向联轴器）设置在柔性弹簧内，不影响传动装置的传动。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为采摘组件结构示意图；

图3为收集装置与收集笼连接结构示意图；

图4为 伸缩杆装置结构示意图；

图5为图4中A处的示意图；

图6为传动装置结构示意图

图中：采摘组件：轮辐支架101、动导向板102、定导向板103、剪刀104、主剪触发器105、刀片106、开口调节器107、角度复位弹簧108、铰链109、收集笼110、销轴111、扭力弹簧112；收集装置：导果器202、导果管203；伸缩杆装置：伸缩杆Ⅱ301、上伸缩杆Ⅰ302、下伸缩杆Ⅰ303；传动装置：手摇棘轮杆401、棘轮传动轴402、齿轮传动轴403、齿轮组件404、联轴器Ⅰ405、联轴器Ⅱ407、传动杆Ⅰ408、传动杆Ⅱ409；背架装置：背架501、背带502、辅助弹簧503；6-电机；7-Y型支架；8-柔性弹簧；9-驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：如图1、2、3、4、5、6所示。

实施例

一种便携式采摘装置，如图1所示，包括采摘组件、收集装置、伸缩杆装置、传动装置、背架装置、Y型支架7、柔性弹簧8、驱动轴9；

伸缩杆装置的一端与Y型支架7连接，伸缩杆装置的另一端通过所述柔性弹簧8与背架装置连接；采摘组件安装在Y型支架7上；采摘组件与收集装置连接；传动装置与驱动轴9连接；

如图1、图2所示，所述采摘组件包括：剪切组件、轮辐支架101、收拢组件、定导向板103、收集笼110；所述收集笼110安装在所述Y型支架7上；所述定导向板103安装在所述收集笼110上；所述轮辐支架101设置在收集笼110内；所述驱动轴9与轮辐支架101连接，用于驱动轮辐支架101转动；

如图2所示，所述收拢组件包括动导向板102、开口调节器107、铰链109、角度复位弹簧108；所述动导向板102通过铰链109与所述轮辐支架101连接；所述开口调节器107一端与所述动导向板102连接，另一端与所述轮辐支架101连接；所述开口调节器107上设置有槽，所述动导向板102可以沿着槽滑动；所述角度复位弹簧108一端固定在动导向板102上，另一端固定在轮辐支架101，用于动导向板102的复位；所述动导向板102在所述角度复位弹簧108的弹力作用下，自然状态下翘起一定的角度。

所述驱动轴9与轮辐支架101连接，用于驱动轮辐支架转动；

所述收拢组件包括动导向板102、开口调节器107、铰链109；所述动导向板102通过铰链109与所述轮辐支架101连接；所述开口调节器107一端与所述动导向板102连接，另一端与所述轮辐支架101连接；所述开口调节器107上设置有槽，所述动导向板102可以沿着槽滑动。

所述收拢组件还设置有角度复位弹簧108，所述角度复位弹簧108一端固定在动导向板102上，另一端固定在轮辐支架101，用于动导向板102的复位；并使得动导向板102在角度复位弹簧108的弹力作用下，动导向板102能够翘起一定的角度，扩大收拢的范围。

所述剪切组件由主剪组件与辅剪组成；所述主剪组件包括主剪触发器105、剪刀104；所述辅剪为刀片106；

所述剪刀104安装在所述定导向板103上，所述定导向板103安装在收集笼110上，所述主剪触发器105安装在轮辐支架101上，所述刀片106安装在动导向板102上；为了便于剪刀104初始时处于张开状态，并且在剪切枝条后复位，所述剪切组件还设置有销轴111和扭力弹簧112，扭力弹簧112的两端通过销轴111与剪刀104连接；

初始时，剪刀104处于张开状态，主剪触发器105用于撞击剪刀104，使得剪刀104合拢。所述动导向板102沿着所述开口调节器107的槽滑动，可以滑动到所述主剪触发器105处。

剪刀104合拢后，当主剪触发器105不再触压剪刀104，在扭力弹簧112作用下，剪刀104恢复到张开状态。

如图4、图5所示，所述伸缩杆装置包括：伸缩杆Ⅰ与伸缩杆Ⅱ301；所述伸缩杆Ⅰ设置在伸缩杆Ⅱ301的内部；所述伸缩杆Ⅱ301一端与Y型支架7连接，另一端与所述柔性弹簧8连接。伸缩杆Ⅱ301用于采摘高度的调节，以便更好的采摘不同位置的水果。

如图5所示，所述伸缩杆Ⅰ包括上伸缩杆Ⅰ302、下伸缩杆Ⅰ303；上伸缩杆Ⅰ302与下伸缩杆Ⅰ303连接，上伸缩杆Ⅰ302可以与下伸缩杆Ⅰ303相对滑动，以便实现当伸缩杆Ⅱ301进行伸缩时，位于伸缩杆Ⅱ301内部的伸缩杆Ⅰ实现同步伸缩的目的。

如图6所示，所述传动装置包括：手摇棘轮杆401、棘轮传动轴402、齿轮传动轴403、齿轮组件404、传动杆Ⅰ408、传动杆Ⅱ409、联轴器Ⅰ405、联轴器Ⅱ407；所述手摇棘轮杆401与棘轮传动轴402连接；所述棘轮传动轴402、所述齿轮传动轴403安装在所述背架装置上；所述传动杆Ⅰ408、所述传动杆Ⅱ409安装在Y型支架7上；所述棘轮传动轴402通过齿轮组件404与齿轮传动轴403连接；所述齿轮传动轴403通过联轴器Ⅰ405与下伸缩杆Ⅰ303连接；所述传动杆Ⅰ408的一端通过联轴器Ⅱ407与上伸缩杆Ⅰ302连接，所述传动杆Ⅰ408的另一端通过联轴器Ⅱ407与所述传动杆Ⅱ409连接；所述传动杆Ⅱ409通过齿轮组件404与所述驱动轴9连接；联轴器Ⅰ405设置在柔性弹簧8内部。

所述伸缩杆Ⅰ既可以起到伸缩作用，也可以起到传动的作用，随着齿轮传动轴403的转动而转动。

如图1所示，所述背架装置包括：辅助弹簧503、背带502、背架501。背带502安装在背架501上；辅助弹簧503一端与背架501连接，另一端与伸缩杆Ⅱ301连接；棘轮传动轴402、齿轮传动轴403安装在背架501上。

如图3所示，所述收集装置包括：导果器202、导果管203；所述导果器202与所述收集笼110连接，所述导果管203与所述导果器202连接；

所述齿轮传动轴403与所述下伸缩杆Ⅰ303连接的联轴器Ⅰ405为万向联轴器；联轴器Ⅱ407可以为万向联轴器，也可以是其他类型的联轴器。

所述导果器202外形为倒锥式方形，导果管203为软管。

收集装置中的导果器202采用了倒锥式方形容器，导果管203利用软管，减少了收集过程中水果表面的损伤。

本发明装置还可以设置有电机6，电机6与驱动轴9连接，从而实现电动控制与手动控制。手动与电动切换只需调节电机6的电机轴与驱动轴9连接的松紧。

由于伸缩杆Ⅱ301与背架501通过柔性弹簧8连接，柔性弹簧8内嵌套有联轴器Ⅰ405（万向联轴器），所以360°移动操纵伸缩杆Ⅱ301进行对果时，不影响传动装置的传动。

本发明中伸缩杆装置包括伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ301，伸缩杆Ⅰ是也是一个重要的传动零件，伸缩杆Ⅰ随伸缩杆Ⅱ301一起伸缩时，不影响总体机构传动；背架装置的设计，将背架501背在果农背上，背带502扎紧在腰部，方便果农将采摘装置背起来，即使在丘陵、山地地形中采摘也不会受影响，同时，为了节省果农的劳动强度，在伸缩杆Ⅱ301与背架501之间有一根辅助弹簧503，可以将手上力转移到背上。进行手动作业时，果农摇动手摇棘轮杆401，带动棘轮传动轴402旋转，通过一对齿轮组件404带动齿轮传动轴403旋转，然后通过一序列联轴器、传动杆传动，最后带动轮辐支架101旋转。如需电动采摘时，直接按下控制电机6启动的按钮，直接带动旋转轮辐旋转，进行采摘。

工作原理：

果农背上背架装置，左手操纵手摇棘轮杆401，右手操纵伸缩杆Ⅱ301，将采摘装置与收集装置组成的采摘头移到距离水果一定位置（如10~12cm），果农通过摇动手摇棘轮杆401带动棘轮传动轴402转动，然后通过齿轮组件404带动齿轮传动轴403转动，传动依次经过下伸缩杆Ⅰ303、上伸缩杆Ⅰ302、传动杆Ⅰ408、传动杆Ⅱ409，将动力传动到驱动轴9，驱动轴9转动带动轮辐支架101转动。

轮辐支架101旋转过程中，当轮辐支架101上的开口调节器107触碰到安装在收集笼110上的定导向板103时，动导向板102沿着开口调节器107上的槽，逐渐滑动到主剪触发器105处，同时将需剪切水果的枝条往定导向板103处收拢进行集中剪切。

当主剪触发器105撞击并持续触压安装在定导向板103上的剪刀104的刀柄时，使剪刀104合拢产生剪切力，并且安装在动导向板102上的刀片106对枝条也进行撞击，起辅助剪切作用，在剪刀104和刀片106的共同作用下从而将水果采摘下来，水果进入收集笼110后，在轮辐支架101旋转运动下，把落果迅速带到收集笼110与导果器202连接处，水果掉入导果器202后经导果管203滑出，完成一次采摘。当主剪触发器105不再持续触压安剪刀104时，剪刀104在扭力弹簧112的弹力作用下，恢复到张开状态，等待下一次的采摘剪切。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种便携式采摘装置，其特征在于，包括采摘组件、收集装置、伸缩杆装置、传动装置、背架装置、Y型支架（7）、柔性弹簧（8）、驱动轴（9）；

伸缩杆装置的一端与Y型支架（7）连接，伸缩杆装置的另一端通过所述柔性弹簧（8）与背架装置连接；采摘组件安装在Y型支架（7）上；采摘组件与收集装置连接；传动装置与驱动轴（9）连接；

所述采摘组件包括：剪切组件、轮辐支架（101）、收拢组件、收集笼（110）、定导向板（103）；所述收集笼（110）安装在所述Y型支架（7）上，所述定导向板（103）安装在所述收集笼（110）上；所述轮辐支架（101）设置在收集笼（110）内；所述驱动轴（9）与轮辐支架（101）连接，用于驱动轮辐支架转动；

所述收拢组件包括动导向板（102）、开口调节器（107）、铰链（109）、角度复位弹簧（108）；所述动导向板（102）通过铰链（109）与所述轮辐支架（101）连接；所述开口调节器（107）一端与所述动导向板（102）连接，另一端与所述轮辐支架（101）连接；所述开口调节器（107）上设置有槽，所述动导向板（102）可以沿着槽滑动；所述角度复位弹簧（108）一端固定在动导向板（102）上，另一端固定在轮辐支架（101）；

所述剪切组件由主剪组件与辅剪组成；所述主剪组件包括主剪触发器（105）、剪刀（104）；所述辅剪为刀片（106）；

所述剪刀（104）安装在所述定导向板（103）上，所述定导向板（103）安装在收集笼（110）上，所述主剪触发器（105）安装在轮辐支架（101）上，所述刀片（106）安装在动导向板（102）上；

所述伸缩杆装置包括：伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ（301）；所述伸缩杆Ⅰ设置在伸缩杆Ⅱ（301）的内部；所述伸缩杆Ⅱ（301）一端与Y型支架（7）连接，另一端与所述柔性弹簧（8）连接；

所述伸缩杆Ⅰ包括上伸缩杆Ⅰ（302）、下伸缩杆Ⅰ（303）；上伸缩杆Ⅰ（302）与下伸缩杆Ⅰ（303）连接，上伸缩杆Ⅰ（302）可以与下伸缩杆Ⅰ（303）相对滑动；

所述背架装置包括：辅助弹簧（503）、背带（502）与背架（501）；所述背带（502）安装在背架（501）上；辅助弹簧（503）一端与背架（501）连接，另一端与伸缩杆Ⅱ（301）连接；

所述收集装置包括：导果器（202）、导果管（203）；所述导果器（202）与所述收集笼（110）连接，所述导果管（203）与所述导果器（202）连接。

2.根据权利要求1所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述传动装置包括：手摇棘轮杆（401）、棘轮传动轴（402）、齿轮传动轴（403）、齿轮组件（404）、传动杆Ⅰ（408）、传动杆Ⅱ（409）、联轴器Ⅰ（405）、联轴器Ⅱ（407）；

所述手摇棘轮杆（401）与棘轮传动轴（402）连接；所述棘轮传动轴（402）、所述齿轮传动轴（403）安装在所述背架装置上；所述传动杆Ⅰ（408）、所述传动杆Ⅱ（409）安装在Y型支架（7）上；所述棘轮传动轴（402）通过齿轮组件（404）与齿轮传动轴（403）连接；所述齿轮传动轴（403）通过联轴器Ⅰ（405）与下伸缩杆Ⅰ（303）连接；所述传动杆Ⅰ（408）的一端通过联轴器Ⅱ（407）与上伸缩杆Ⅰ（302）连接，所述传动杆Ⅰ（408）的另一端通过联轴器Ⅱ（407）与所述传动杆Ⅱ（409）连接；所述传动杆Ⅱ（409）通过齿轮组件（404）与所述驱动轴（9）连接；联轴器Ⅰ（405）设置在柔性弹簧（8）内部。

3.根据权利要求2所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述联轴器Ⅰ（405）、联轴器Ⅱ（407）为万向联轴器。

4.根据权利要求1所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述导果器（202）外形为倒锥式方形，导果管（203）为软管。

5.根据权利要求1所述的便携式采摘装置，其特征在于，还设置有电机（6），电机（6）与驱动轴（9）连接。

6.根据权利要求1所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述剪切组件还设置有销轴（111）和扭力弹簧（112），扭力弹簧（112）安装在收集笼（110）上，扭力弹簧（112）的两端通过销轴（111）与剪刀（104）连接。

7.根据权利要求1所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述收拢组件还设置有角度复位弹簧（108），所述角度复位弹簧（108）一端固定在动导向板（102）上，另一端固定在轮辐支架（101），用于动导向板（102）的复位。

8.根据权利要求7所述的便携式采摘装置，其特征在于，所述角度复位弹簧（108）为扭力弹簧。