CN111011001B - 一种水果采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水果采摘装置，包括采摘部件、收集部件、握持部件和控制部件，采摘部件包括机箱，在机箱上设有树枝固定装置和滚轮装置，固定装置和滚轮装置沿同一条中轴线布置；收集部件包括设置于树枝固定装置前方的收集斗，用于接收从树枝固定装置端掉落的果实；收集斗的底部连接有多段能够对果实大小进行筛选的硬管，每一段硬管包括主管和软管，软管连接收集部件，主管与下一段主管连接；握持部件用于支撑、托举采摘部件；控制部件用于控制采摘部件中树枝固定装置和滚轮装置的工作启停。本发明的设计可以弥补大型机械无法在山区做业的缺陷，同时可以有效降低人工采摘的劳动强度，提高采摘效率，保护果实不受损伤。

Description

一种水果采摘装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，尤其是一种水果采摘装置。

背景技术

目前，水果采摘通常以人工采摘为主。对于大面积水果种植的区域，已经有了大型的果实采摘机械，但是大型机械体积大，行走笨重，通常用在平原地区的果园大面积的果实采摘，但是在一些山区以及丘陵地带，地势崎岖不平，大型机械难以施展开，仍然要以人工采摘为主，人工采摘方式存在采摘效率低、劳动强度大、高空采摘难度大、安全隐患高等缺点。因此，研发设计一款高效的果实采摘装置很有必要。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明设计了一种易于携带、操作简单的水果采摘装置，可以弥补大型机械无法在山区做业的缺陷，同时可以有效降低人工采摘的劳动强度，提高采摘效率，保护果实不受损伤。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水果采摘装置，包括采摘部件、收集部件、握持部件和控制部件，所述采摘部件包括机箱，在所述机箱上设有树枝固定装置和滚轮装置，所述固定装置和滚轮装置沿同一条中轴线布置；所述收集部件包括设置于树枝固定装置前方的收集斗，用于接收从树枝固定装置端掉落的果实；所述收集斗的底部连接有多段能够对果实大小进行筛选的筛选管，每一段筛选管包括主管和软管，所述软管连接收集部件，所述主管与下一段主管连接；所述握持部件用于支撑、托举采摘部件；所述控制部件用于控制采摘部件中树枝固定装置和滚轮装置的工作启停。

进一步，所述树枝固定装置包括平行设置的第二导轨和第二矩形齿条，在第二导轨的一端安装有第一夹棒，在另一端固定安装有第二夹棒，所述第一夹棒上设置夹棒电机，所述夹棒电机的输出轴上套装有第二圆形驱动齿轮，第二圆形驱动齿轮与第二矩形齿条啮合；通过夹棒电机驱动第二圆形驱动齿轮沿第二矩形齿条移动，进而实现第一夹棒向第二夹棒移动。

进一步，所述滚轮装置包括平行设置的第一导轨和第一矩形齿条，且第一导轨与第二导轨平行；在第一导轨的一端安装有第一滑块，在另一端固定安装有第二滑块；在第一滑块和第二滑块的顶端分别安装有第一滚轮和第二滚轮，所述第一滚轮设有滚轮横向电机；在第一滑块朝向第二夹棒的侧壁上装有滚轮纵向电机，纵向电机的动力输出轴上装有第一圆形驱动齿轮，所述第一圆形驱动齿轮与第一矩形齿条啮合，通过纵向电机带动第一滚轮垂直于树枝侧移动，再通过滚轮横向电机使得第一滚轮沿树枝移动。

进一步，所述主管之间通过连接头连接，所述连接头包括连接上头和连接下头，在连接上头的通孔处设有四块独立的扇形阻尼隔板，每一块扇形阻尼隔板的周向边沿处设有扭簧，四块独立的扇形阻尼隔板可以沿主管的中心线方向打开；实现了对果实大小的初步筛选。

进一步，所述收集部件为收集箱，所述收集箱的内部根据软管的位置进行分层，且在每一层的底部铺设有海绵，在海绵上部设有交叉的橡皮弹绳，可有效缓冲果实下降时的冲击力。

进一步，所述握持部件包括伸缩外杆，伸缩外杆的上端与机箱的底端固连，伸缩外杆内配有伸缩内杆，最后一节伸缩内杆的底部为握把，握把设置有弧形弯曲，与人手指握住时手指的弯曲相匹配，可增大握把与手的摩擦力。

进一步，在所述握把处设有控制面板，控制面板上设置有多个控制按键，所述控制按键分别连接控制器，所述控制器分别连接夹棒电机、滚轮纵向电机和滚轮横向电机，进而分别对固定装置和滚轮装置进行控制。

进一步，在所述第二滚轮上设置压力传感器，所述压力传感器连接控制器，当压力传感器所检测的压力值低于设定值时，说明滚轮装置之间夹持过松需要驱动滚轮纵向电机带动第一滑块朝向第二滑块移动夹紧树枝；当所检测的压力值高于设定值时，说明滚轮装置之间夹持过紧需要驱动滚轮纵向电机带动第一滑块远离第二滑块移动松开树枝。以便第一滚轮沿树枝能够轻松地移动。

本发明的有益效果：

1、本装置的体积小，易携带，可实现现场采摘，适用于大型采摘机械无法作用的区域。

2、本装置在采摘过程中，仅需将待采摘树枝的底部大概放置在固定装置和滚轮装置中间，通过操作控制面板上相应的按钮建，既可以自动控制第一夹棒向第二夹棒移动，第一滑块向第二滑块靠近，进而对待采摘树枝进行固定，且通过两个滚轮之间的带动两个夹棒沿树枝顶端移动，将果实捋下，果实通过夹棒旁边的收集斗进行收集，并且在硬管内进行初步的大小筛选，整个装置在工作过程中操作简单，且本产品的制造成本易于实现。不仅仅适用于果园内的大批量采摘，也适用于个人家庭中的小范围的采摘。

3、在采摘的同时还能实现果实分级，进一步节省了人力。且在收集部件中设置减震措施，有效地防止采摘过程中发生的碰撞等损害。

附图说明

图1是本发明装置的前视图；

图2是本发明装置采摘部局部视图；

图3是本发明装置采摘部侧视图；

图4是本发明装置的连接头前视图；

图5是本发明装置的连接头俯视图；

图6是本发明装置的收集桶内部示意图；

图7是本发明装置的控制连接关系示意图；

图中，1、收集箱，2、套环，3、背带，4、软管，5、连接头，6、筛选管，7、矩形通孔，8、收集斗，9a、第一夹棒，9b、第二夹棒，10、夹棒电机，11、圆形驱动轮齿，12、滚轮纵向电机，13、滚轮横向电机，14、滚轮，15、滑块，16、箱门，17、控制器，18、机箱，19、锂电池，20、伸缩外管，21、锁紧旋钮，22、伸缩内管，23、控制面板，24、握把，25a、第一矩形齿条，25b、第二矩形齿条，26、压力传感器，27a、第一导轨，27b、第二导轨，28、六角螺栓，29、扭簧，30、阻尼隔板，31、六角螺母，32、防震海绵，33、橡皮绳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种水果采摘装置包括采摘部件、收集部件和握持部件，如图2、3所示的采摘部件包括机箱18，在机箱18的上表面固定安装有一组平行的第一导轨27a和第二导轨27b，平行于第一导轨27a和第二导轨27b中间还设有第一矩形齿条25a、第二矩形齿条25b；在第二导轨27b的一端安装有可以移动的第一夹棒9a，在另一端固定安装有第二夹棒9b，垂直于第一夹棒9a的壁面装有夹棒电机10，夹棒电机10的动力输出轴上套装有第二圆形驱动齿轮11b，第二圆形驱动齿轮11b与第二矩形齿条25b啮合，通过夹棒电机10带动第二圆形驱动齿轮11b在第二矩形齿条25b上移动，进而实现第一夹棒9a向第二夹棒9b方向移动。

在第一导轨27a的一端安装有可移动的第一滑块15a，在第一滑块15a的顶端安装有第一滚轮14a，且第一滚轮14a内固定安装有滚轮横向电机13，通过滚轮横向电机13带动第一滚轮14a旋转；第一滑块15a朝向第二夹棒9b的侧壁上装有滚轮纵向电机12，纵向电机12的动力输出轴上安装有第一圆形驱动齿轮11a，在第一导轨27a另一端固定安装有第二滑块15b，在第二滑块15b的顶端安装有第二滚轮14b，在第二滚轮14b内安装有压力传感器26，通过压力传感器26可实时监测第二滚轮14b所受到的纵向挤压的压力值。第一圆形驱动齿轮11a与第一矩形齿条25a啮合，通过纵向电机12带动第一圆形驱动齿轮11a在第一矩形齿条25a上移动，进而实现第一滚轮14a向第二滚轮14b方向移动。

收集部件包括收集斗8，收集斗8安装在第一夹棒9a和第二夹棒9b所在的机箱18侧壁面上，收集斗8呈斗状，在本实施例中，收集斗8采用非弹性布料制成，例如帆布材料，在收集斗8上开口部的外圈通过钢圈作为支撑，在收集斗8的侧面上设有交错布置的矩形通孔7(矩形通孔7通过拉伸变形形成圆形孔后的最大直径小于果实的最小直径。)当果实下落至收集斗8上时，收集斗8的矩形通孔7会发生变形，形成对果实的缓冲，避免了果实的弹起，保证果实沿着收集斗8内壁下滑，在下滑的过程中，矩形通孔发生形变，形成的托举力会阻碍果实的下落，从而实现果实的减速，避免果实速度较大而撞坏。收集斗8的底部连接有多段筛选管6，每一段筛选管6包括主管和软管，每一段筛选管6的主管之间通过连接头5连接在一起，如图4、5所示，连接头5分为两个独立的连接上头5a和连接下头5b，连接上头5a和连接下头5b之间通过六角螺母31和六角螺栓28实现固连，且连接上头5a和连接下头5b的中间位置上开有与上下两段主管大小一致的通孔；在连接上头5a的通孔处设有四块独立的扇形阻尼隔板30，每一块扇形阻尼隔板30的周向边沿处设有扭簧29，四块独立的扇形阻尼隔板30可以沿主管的中心线方向打开；当有果实下落至扇形阻尼隔板30处，果实下落对阻尼隔板的冲击力需要克服扭簧29的弹力，大的果实会撑开阻尼隔板30，经过连接下头5b，进入下一段硬管，小的果实由于对阻尼隔板30的冲击力不够，撑不开阻尼隔板30，进而进入软管4，这样就实现了果实的分级。软管4接口也可设置不同大小的口径，实现对果实的分级。每一段软管4的出口连接收集部件，在本实施例中，收集部件为收集箱1，在收集箱1的底部铺设有海绵32，如图6海绵32上部设有交叉的橡皮弹绳33，可有效缓冲果实下降时的冲击力。由于本申请所设计的水果采摘装置适用于智能化采摘机器无法到达的地区，因此需要人工采摘，为了能够让采摘时更方便，可以在收集箱1顶部设置套环2，套环2上连接有背带3.延伸至收集箱1下侧，采摘作业人员可以将收集箱1背在身上，在作业过程中更为便捷。

考虑到在实际作业时，植物的果实生长的高度可能不同因此需要设计一种可以调节高度的握持部件，在本实施例中，握持部件包括伸缩外杆20，伸缩外杆20的上端与机箱18的底端固连，伸缩外杆20内配有伸缩内杆22，伸缩外杆20内部沿轴线方向设有一段滑槽，伸缩内杆22沿着滑槽滑动，伸缩外杆20外侧一侧安装有锁紧旋钮21，当确定好伸缩外杆20与伸缩内杆22的相对位置后(即可根据果实的高度拉伸到需要的长度时)，锁紧锁紧旋钮21，固定伸缩外杆20与伸缩内杆22的相对位置。也可以设置多根伸缩内杆22，每节杆子之间通过螺纹实现固定。在最后一节伸缩内杆22的底部为握把24，握把24设置有弧形弯曲，与人手指握住时手指的弯曲相匹配，可增大握把与手的摩擦力，保证在操作过程中机器不会从手中脱落。还可以在握把24处设有控制面板23，控制面板23上设置有多个控制按键，通过控制按键来控制采摘部件的工作启停。

为了更清楚地说明本发明的控制过程，如图7所示，在本实施例中，控制面板23与控制器17之间通过信号连接，控制器17的输出端分别连接夹棒电机10、滚轮纵向电机12和滚轮横向电机13，通过锂电池19分别为夹棒电机10、滚轮纵向电机12和滚轮横向电机13提供电源。控制器17和锂电池19安装在机箱18内，机箱18配有箱门16。

本装置在使用时，操作人员手持握把24将机器放置在需要采摘的果树枝条上(即将长有果实的树枝卡在两个夹棒和两个滑块中间)再根据果实的大小通过控制面板23，使第一夹棒9a向第二夹棒9b移动，进而调节两个夹棒之间的距离，使两个夹棒之间的距离小于任一果实的直径。再通过控制面板23控制第一滑块15a向第二固定滑块15b靠近；进一步，通过控制滚轮横向电机13工作带动第一滚轮14a横向转动，在第一滚轮14a和第二滚轮14b的作用下，采摘装置可以沿着树枝移动，通过第一夹棒9a和第二夹棒9b的侧面将果实捋下，果实对应落进收集斗8，落入收集斗8的果实继续下落至硬管6，在第一段硬管6的底部连接头处，若果实很大，会冲破阻尼隔板30，下落至第二段硬管，否则会直接进入第一段硬管的软管4，最后落至收集箱1，实现了果实的分级。随着两滚轮沿着树枝方向向前转动，树枝的直径会变小，相应的压力传感器26检测到的压力值也会变小，压力传感器26会将检测到的数值反馈给控制器17，控制器17会做出调整，控制滚轮纵向电机12转动，继续夹紧树枝，这样采摘过程滚轮始终是夹紧树枝的，保证了运行过程中的稳定性，不会脱离树枝。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水果采摘装置，其特征在于，包括采摘部件、收集部件、握持部件和控制部件，所述采摘部件包括机箱(18)，在所述机箱(18)上设有树枝固定装置和滚轮装置，所述树枝固定装置和滚轮装置沿同一条中轴线布置；所述收集部件包括设置于树枝固定装置前方的收集斗(8)，用于接收从树枝固定装置端掉落的果实；所述收集斗(8)的底部连接有多段能够对果实大小进行筛选的筛选管(6)，每一段筛选管(6)包括主管和软管，所述软管连接收集部件，所述主管与下一段主管连接；所述握持部件用于支撑和托举采摘部件；所述控制部件用于控制采摘部件中树枝固定装置和滚轮装置的工作启停；所述滚轮装置包括平行设置的第一导轨(27a)和第一矩形齿条(25a)，且第一导轨(27a)与第二导轨(27b)平行；在第一导轨(27a)的一端安装有第一滑块(15a)，在另一端固定安装有第二滑块(15b)；在第一滑块(15a)和第二滑块(15b)的顶端分别安装有第一滚轮(14a)和第二滚轮(14b)，所述第一滚轮(14a)设有滚轮横向电机(13)；在第一滑块(15a)朝向第二夹棒(9b)的侧壁上装有滚轮纵向电机(12)，纵向电机(12)的动力输出轴上装有第一圆形驱动齿轮(11a)，所述第一圆形驱动齿轮(11a)与第一矩形齿条(25a)啮合，通过纵向电机(12)带动第一滚轮(14a)垂直于树枝侧移动，再通过滚轮横向电机(13)使得第一滚轮(14a)沿树枝移动。

2.根据权利要求1所述的一种水果采摘装置，其特征在于，所述树枝固定装置包括平行设置的第二导轨(27b)和第二矩形齿条(25b)，在第二导轨(27b)的一端安装有第一夹棒(9a)，在另一端固定安装有第二夹棒(9b)，所述第一夹棒(9a)上设置夹棒电机(10)，所述夹棒电机(10)的输出轴上套装有第二圆形驱动齿轮(11b)，第二圆形驱动齿轮(11b)与第二矩形齿条(25b)啮合；通过夹棒电机(10)驱动第二圆形驱动齿轮(11b)沿第二矩形齿条(25b)移动，进而实现第一夹棒(9a)向第二夹棒(9b)移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种水果采摘装置，其特征在于，所述主管之间通过连接头(5)连接，所述连接头(5)包括连接上头(5a)和连接下头(5b)，在连接上头(5a)的通孔处设有四块独立的扇形阻尼隔板(30)，每一块扇形阻尼隔板(30)的周向边沿处设有扭簧(29)，四块独立的扇形阻尼隔板(30)可以沿主管的中心线方向打开；实现了对果实大小的初步筛选。

4.根据权利要求3所述的一种水果采摘装置，其特征在于，所述收集部件为收集箱(1)，所述收集箱(1)的内部根据软管的位置进行分层，且在每一层的底部铺设有海绵(32)，在海绵(32)上部设有交叉的橡皮弹绳(33)，可有效缓冲果实下降时的冲击力。

5.根据权利要求4所述的一种水果采摘装置，其特征在于，所述握持部件包括伸缩外杆(20)，伸缩外杆(20)的上端与机箱(18)的底端固连，伸缩外杆(20)内配有伸缩内杆(22)，最后一节伸缩内杆(22)的底部为握把(24)，握把(24)设置有弧形弯曲，与人手指握住时手指的弯曲相匹配，可增大握把与手的摩擦力。

6.根据权利要求5所述的一种水果采摘装置，其特征在于，在所述握把(24)处设有控制面板(23)，控制面板(23)上设置有多个控制按键，所述控制按键分别连接控制器(17)，所述控制器(17)分别连接夹棒电机(10)、滚轮纵向电机(12)和滚轮横向电机(13)，进而分别对固定装置和滚轮装置进行控制。

7.根据权利要求6所述的一种水果采摘装置，其特征在于，在所述第二滚轮(14b)上设置压力传感器(26)，所述压力传感器(26)连接控制器(17)，当压力传感器(26)所检测的压力值低于设定值时，说明滚轮装置之间夹持过松需要驱动滚轮纵向电机(12)带动第一滑块(15a)朝向第二滑块(15b)移动夹紧树枝；当所检测的压力值高于设定值时，说明滚轮装置之间夹持过紧需要驱动滚轮纵向电机(12)带动第一滑块(15a)远离第二滑块(15b)移动松开树枝；以便第一滚轮(14a)沿树枝能够轻松地移动。

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