CN111296071B - 一种便携式冬枣采摘收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种便携式冬枣采摘收集装置，解决了现有技术中冬枣采摘效率较低、易对冬枣产生损坏的问题。该便携式冬枣采摘收集装置，包括分体式结构的采摘机构和收集机构；采摘机构包括通过牙杯相连接的前杆体和后杆体，牙杯与后杆体之间螺纹配合并将前杆体压紧固定在后杆体的内腔中，牙杯与后杆体之间脱离后，前杆体能够在后杆体中自由移动；前杆体的前端安装有电机，电机通过偏心块连接有手爪壳，手爪壳在电机和偏心块的作用下沿前杆体、后杆体的长度方向往复震动；手爪壳上固定有多个L型的弯齿，每个的弯齿上均固定有防滑套，每个防滑套上套装有至少一个滚针轴承，滚针轴承用于在采摘时与冬枣之间形成滚动摩擦。

Description

一种便携式冬枣采摘收集装置

技术领域

本发明涉及冬枣采摘收集技术领域，特别是指一种结构简单、使用方便，不会对冬枣产生损坏的采摘收集装置。

背景技术

冬枣的果实表皮很脆，容易碰伤，影响果肉的质感，因此，传统的打枣方法采摘会导致冬枣果实的损伤，人工化学试剂催熟的方法也不好控制熟度，因此目前最主要的方式仍然是人工采摘。纵使人工采摘是冬枣损伤率最低的方法，但是人工采收冬枣时,也要轻摘、轻放，尽最大可能避免冬枣之间的挤碰或者冬枣果实掉落在地上，以来保持冬枣果实的完整。果肉的暴露损伤不仅会导致使外形变得不美观，也会使得冬枣果实的保鲜难度增大。现有的冬枣采摘技术中，大部分都不能够适用于我国的密植型冬枣种植情况。

当前，国外对于果蔬采摘机械的研究已经从人工采摘、振落式发展到了利用机器人进行采摘。20世纪末，日本高校研制出了具有7个自由度，且能够模仿工人的采摘动作的机械手。虽然随着智能制造的进一步发展，采摘机械手的自由度和可操作性会越来越高，但针对冬枣果实来说，这种果实的体积较小，外观呈现圆形，不适合机械爪的定向抓取，且数目较多，相比较机器人的高精度采摘，以及制作机器人的高成本，机器人采摘并不能大规模运用，且采摘的冬枣并不能形成相应的利益价值。

发明内容

本发明提出一种便携式冬枣采摘收集装置，解决了现有技术中冬枣采摘效率较低、易对冬枣产生损坏的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：便携式冬枣采摘收集装置，包括分体式结构的采摘机构和收集机构；

所述采摘机构包括通过牙杯相连接的前杆体和后杆体，所述牙杯与所述后杆体之间螺纹配合并将所述前杆体压紧固定在所述后杆体的内腔中，所述牙杯与后杆体之间脱离后，所述前杆体能够在后杆体中自由移动；

所述前杆体的前端安装有电机，所述电机通过偏心块连接有手爪壳，所述手爪壳在电机和偏心块的作用下沿前杆体、后杆体的长度方向往复震动；

所述手爪壳上固定有多个L型的弯齿，每个所述的弯齿上均固定有防滑套，每个防滑套上套装有至少一个滚针轴承，所述滚针轴承用于在采摘时与冬枣之间形成滚动摩擦。

作为一种优选的实施方式，所述后杆体的端部包括前后布置的锁紧段和外螺纹段，所述锁紧段由多个具有弹性的锁紧片组成，多个所述的锁紧片在后杆体的周向上均匀布置，所述锁紧片的前端呈倒勾型；

所述牙杯由前后布置的圆台段和内螺纹段组成，所述锁紧片位于所述圆台段内，所述后杆体的外螺纹段与牙杯的内螺纹段逐渐旋紧时，所述圆台段将锁紧片向内挤压。

作为一种优选的实施方式，所述牙杯的圆台段与内螺纹段的连接处设有向内突出的凸台，所述凸台与锁紧片的倒勾型前端相对应，以防止后杆体从牙杯中脱离。

作为一种优选的实施方式，所述收集机构包括

支架，所述支架可自由移动，所述支架的前部设有用于容纳枣树的凹型槽；

绳线拉伸式伞面，安装于所述支架上，能够折叠在所述支架的两侧或在用于收集冬枣时张开；

齿形锁紧器，安装于所述支架上，用于在收集冬枣时固定支架。

作为一种优选的实施方式，所述绳线拉伸式伞面包括布置在支架两侧的两组，两组之间结构相同并具有高度差，两组之间在张开后具有重叠区域，以实现对枣树下方空间的全覆盖；

每一组绳线拉伸式伞面包括两根伞杆，两根伞杆通过轴承安装在支架上并能够在水平面内旋转，两根伞杆之间、伞杆与对应一侧的支架之间均设有伞布，伞布外侧的高度高于内侧的高度，以保证冬枣的顺利收集；

所述支架的上方也设有外高内低的伞布，收集冬枣时，所有的伞布环绕枣树一周。

作为一种优选的实施方式，所述支架上设有锁紧杆，所述锁紧杆的前端伸入所述凹型槽内并固定有推杆头，所述推杆头与支架之间设有套设于锁紧杆上的弹簧，所述推杆头用于在收集冬枣时顶靠在枣树上并压缩所述的弹簧；

所述锁紧杆上贯穿有与伞杆之间一一对应的绳线，所述绳线绕过两侧的挡杆并缠绕在对应伞杆的底部，所述锁紧杆移动时，通过绳线带动伞杆摆动。

作为一种优选的实施方式，所述齿形锁紧器包括并排设置在锁紧杆上的多个斜块，还包括设置在支架上的卡块；

所述斜块通过弹簧安装在锁紧杆上，所有的斜块与卡块之间相对设置，收集冬枣时，其中的一个斜块与卡块之间卡合，实现伞杆的固定。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：本发明的便携式冬枣采摘收集装置由多个不同功能的装置集成，结构紧凑，降低了机器的制造成本，机器的尺寸根据实地调研的冬枣种植地行列间距和枣树高度等数据来设计，因此机器的体积得到了优化，工作占地面积减小，使得机器能够广泛的应用到我国的各大冬枣种植区域中。对比人工采摘增加了机械辅助，能有效提高冬枣采收效率，对于纯机械采摘，机械尺寸合理，更为灵活，可以适应我国密植型冬枣的采摘。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明采摘机构的结构示意图；

图2为图1的左视示意图；

图3为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图4为图1中Ⅱ处的局部放大图；

图5为图2中Ⅲ处的局部放大图；

图6为本发明收集机构的结构示意图；

图7为收集机构的俯视示意图；

图8为收集机构的侧视示意图；

图9为图7中Ⅳ处的局部放大图；

图10为图7中Ⅴ处的局部放大图；

图11为图6中Ⅵ处的局部放大图；

图中：1-采摘机构；2-收集机构；3-牙杯；4-前杆体；5-后杆体；6-电机；7-偏心块；8-手爪壳；9-弯齿；10-防滑套；11-滚针轴承；12-外螺纹段；13-锁紧片；14-倒勾型前端；15-圆台段；16-内螺纹段；17-凸台；18-支架；19-凹型槽；20-绳线拉伸式伞面；21-第一伞杆；22-第二伞杆；23-第三伞杆；24-第四伞杆；25-第五斜杆；26-第六斜杆；27-轴承；28-锁紧杆；29-推杆头；30-弹簧；31-绳线；32-挡杆；33-斜块；34-卡块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1和图6所示，为本发明便携式冬枣采摘收集装置的两个主要组成部分，其中，图1为采摘机构1，图6为收集机构2，这两部分在使用时是相互独立的，工作人员手持采摘机构1对树上的冬枣进行采摘，而收集机构2布置在枣树下方，用于收集掉落下来的冬枣，从而提高收集的效率。在不使用时，可以将采摘机构1放置在收集机构2上，便于储存。下面就这两部分的结构做详细描述。

如图1至图5所示，为采摘机构1的结构示意图及多个部位的局部结构示意图，该采摘机构1呈长杆形，此处为了便于说明，将图1的上端定义为采摘机构1的前端。其主体部分包括通过牙杯3连接的前杆体4和后杆体5，通过牙杯3的操作可以调节前杆体4和后杆体5的相对位置并将两者固定，从而改变采摘机构1的长度，方便工作人员进行操作，具体如下：如图4所示，后杆体5的内部是中空的，前杆体4贯穿入后杆体5的内腔中，在前杆体4和后杆体5相连接部位的外部还套设有一个牙杯3，该牙杯3包括圆台段15和内螺纹段16，其中，圆台段15的尺寸由前向后逐渐增大。而后杆体5的前端设有外螺纹段12和锁紧段，其中，外螺纹段12能够与内螺纹段16螺纹配合，锁紧段则包括多个周向布置的锁紧片13，该实施例中锁紧片13的个数为四个，锁紧片13具有一定的弹性。锁紧片13的前端呈倒勾型，即图4中的倒勾型前端14，相对应的在圆台段15和内螺纹段16相连接的部位设置有位于牙杯3内壁上的、向内突出的凸台17，凸台17的作用是为了与倒勾型前端14相卡合，防止后杆体5从牙杯3中脱离。当需要调整采摘机构1整体的长度时，需要先旋转牙杯3，使得外螺纹段12与内螺纹段16脱离，此时，前杆体4、后杆体5和牙杯3三者之间相对处于独立状态，可以随意调节相对位置，但无论如何，在凸台17和倒勾型前端14存在的情况下，后杆体5都不会从牙杯3中脱离。当将采摘机构1的长度调节至合适后，再旋转牙杯3，使得内螺纹段16与外螺纹段12慢慢结合，此时，牙杯3相对于后杆体5向后移动，圆台段15会慢慢地向内挤压锁紧片13，进而将前杆体4压紧在后杆体5内，实现采摘机构1长度的固定。

如图3和图5所示，在前杆体4的前端安装有电机6，该电机6通过偏心块7连接有手爪壳8，手爪壳8在电机6和偏心块7的作用下沿前杆体4、后杆体5的长度方向往复震动；同时在手爪壳8上固定有多个L型的弯齿9，每个弯齿9上均固定有防滑套10，每个防滑套10上套装有至少一个（该实施例中为两个）滚针轴承11，当工作人员将该手爪壳8靠近冬枣时，在手爪壳8的震动作用下，冬枣会与滚针轴承11之间形成滚动摩擦，以减小对冬枣表皮的损坏，同时还能够将冬枣震落下来。

如图6、图7和图8共同所示，为收集机构2的结构示意图，该收集机构2在使用时放置在枣树下方，可以直接收集被采摘机构1震落下来的冬枣，下面即对收集机构2的结构做详细描述。

收集机构2首先包括一个由多个杆体组成的支架18，该支架18的底部安装有轮子，可以方便对其进行移动，在支架18的前部设有凹型槽19，采摘冬枣时将支架18推至枣树嵌入凹型槽19内为止。如图9所示，在支架18上设有锁紧杆28，该锁紧杆28的前端伸入到凹型槽19内并固定有推杆头29，推杆头29的作用是直接顶靠在枣树上，推杆头29与支架18之间设有套设于锁紧杆28上的弹簧30，弹簧30的作用是实现锁紧杆28的复位，同时实现伞布的收起。

如图10和图11所示，在支架18上还安装有齿形锁紧器，其包括并排设置在锁紧杆28上的多个斜块33，还包括设置在支架18上的卡块34；这些斜块33均通过弹簧（图中未示出）安装在锁紧杆28上，因此，斜块33能够沿垂直于锁紧杆28的方向往复运动。所有的斜块33与卡块34之间相对设置，当锁紧杆28向后移动时，斜块33会依次滑过卡块34，直至锁紧杆28停止移动，此时，其中一个斜块33会与卡块34之间卡合，抵消弹簧30的弹力，从而实现锁紧杆28的固定。当收集完成后，只需旋转锁紧杆28，即可实现斜块33与卡块34之间的脱离，在弹簧30的作用下，锁紧杆28复位。

在支架18上还安装有绳线拉伸式伞面20，该绳线拉伸式伞面20包括两组并分别设置在凹型槽19的两侧，收集冬枣时，这两组绳线拉伸式伞面20能够张开，而其张开或收合的动作即由锁紧杆28控制，具体来说，当锁紧杆28向后移动时，两组绳线拉伸式伞面20张开，当锁紧杆28向前移动时，两组绳线拉伸式伞面20收合。

图7和图9中，其中的一组绳线拉伸式伞面20包括设置在凹型槽19左侧的第一伞杆21和第二伞杆22，另一组包括设置在凹型槽19右侧的第三伞杆23和第四伞杆24，如图8所示，这四根伞杆均通过轴承27实现安装，因此，四根伞杆能够在水平面内实现旋转，而且四根伞杆均呈外高内低的形式，在第一伞杆21和第二伞杆22之间设置有伞布，第三伞杆23和第四伞杆24之间设置有伞布，为了便于说明，图中均未示出所述的伞布。当两组绳线拉伸式伞面20完全张开后，第二伞杆22和第三伞杆23之间需要具有一定的重叠区域，以防止漏枣，因此，第二伞杆22和第三伞杆23之间在安装时需要具有一定的高度差。

而实现两组绳线拉伸式伞面20动作的关键部件为贯穿锁紧杆28的绳线31，绳线31与伞杆之间一一对应，所有的绳线31均绕过两侧的挡杆32后缠绕在对应伞杆的底部，当然，为了实现四根伞杆的复位，还可以在伞杆的底部加装扭簧等部件。当不进行收集作业时，第一伞杆21和第二伞杆22贴附在支架18的左侧，即贴附在第五斜杆25上，而第三伞杆23和第四伞杆24贴附在支架18的右侧，即贴附在第六斜杆26上，这样能够避免其占用过多的空间。当进行收集作业时，工作人员推动支架18至推杆头29顶靠在枣树上，此时推杆头29压缩弹簧30，锁紧杆28后移，锁紧杆28会带动绳线31，绳线31进而拉动四根伞杆实现旋转，直至旋转至图7所示的状态，当然，四根伞杆的旋转角度是由多个因素决定的，最主要的即是图9中挡杆32的位置和间距，这些均可以通过详细的计算得出，在此不再赘述。在旋转至图7所示的状态后，其中的一个斜块33会与卡块34相卡合，实现整个支架18的定位。这样，利用采摘机构1震落下来的冬枣即会直接落到枣树下方张开的伞布上，进而滚落至凹型槽19处，实际操作时，可在凹型槽19处放置一个盆用于容纳冬枣。

另一方面，在第一伞杆21和第五斜杆25之间、第四伞杆24和第六斜杆26之间、第五斜杆25和第六斜杆26之间也需分别布置一片伞布，以承接此处上方的冬枣，也就是伞布总共是五片，第五斜杆25和第六斜杆26之间的伞布始终处于张开状态，不收集冬枣时，由于伞杆呈收合状态，因此其余的四片伞布均是折叠起来的，收集冬枣时，伞杆张开，其余的四片伞布也同步张开，五片伞布包围在枣树的下方。

收集完成后，工作人员转动锁紧杆28，使得斜块33与卡块34分离，在弹簧30的作用下，锁紧杆28复位，在绳线31和对应扭簧的作用下，四根伞杆也同步复位，结束收集工作，最后将采摘机构1和收集机构2归位即可，由于采摘机构1长度较长，可直接存放在收集机构2的下方，便于存储。

本发明的便携式冬枣采摘收集装置结构简单、使用方便，能够实现冬枣的高效率采摘、收集作业，而且不易对冬枣的表皮产生破坏，采摘、收集作业的自动化程度较高，减轻了工作人员的劳动强度，具有很好的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.便携式冬枣采摘收集装置，其特征在于：包括分体式结构的采摘机构和收集机构；

所述采摘机构包括通过牙杯相连接的前杆体和后杆体，所述牙杯与所述后杆体之间螺纹配合并将所述前杆体压紧固定在所述后杆体的内腔中，所述牙杯与后杆体之间脱离后，所述前杆体能够在后杆体中自由移动；

所述前杆体的前端安装有电机，所述电机通过偏心块连接有手爪壳，所述手爪壳在电机和偏心块的作用下沿前杆体、后杆体的长度方向往复震动；

所述手爪壳上固定有多个L型的弯齿，每个所述的弯齿上均固定有防滑套，每个防滑套上套装有至少一个滚针轴承，所述滚针轴承用于在采摘时与冬枣之间形成滚动摩擦；

所述后杆体的端部包括前后布置的锁紧段和外螺纹段，所述锁紧段由多个具有弹性的锁紧片组成，多个所述的锁紧片在后杆体的周向上均匀布置，所述锁紧片的前端呈倒勾型；

所述牙杯由前后布置的圆台段和内螺纹段组成，所述锁紧片位于所述圆台段内，所述后杆体的外螺纹段与牙杯的内螺纹段逐渐旋紧时，所述圆台段将锁紧片向内挤压；

所述收集机构包括

支架，所述支架可自由移动，所述支架的前部设有用于容纳枣树的凹型槽；

绳线拉伸式伞面，安装于所述支架上，能够折叠在所述支架的两侧或在用于收集冬枣时张开；

齿形锁紧器，安装于所述支架上，用于在收集冬枣时固定支架；

所述绳线拉伸式伞面包括布置在支架两侧的两组，两组之间结构相同并具有高度差，两组之间在张开后具有重叠区域，以实现对枣树下方空间的全覆盖；

每一组绳线拉伸式伞面包括两根伞杆，两根伞杆通过轴承安装在支架上并能够在水平面内旋转，两根伞杆之间、伞杆与对应一侧的支架之间均设有伞布，伞布外侧的高度高于内侧的高度，以保证冬枣的顺利收集；

所述支架的上方也设有外高内低的伞布，收集冬枣时，所有的伞布环绕枣树一周；

所述支架上设有锁紧杆，所述锁紧杆的前端伸入所述凹型槽内并固定有推杆头，所述推杆头与支架之间设有套设于锁紧杆上的弹簧，所述推杆头用于在收集冬枣时顶靠在枣树上并压缩所述的弹簧；

所述锁紧杆上贯穿有与伞杆之间一一对应的绳线，所述绳线绕过两侧的挡杆并缠绕在对应伞杆的底部，所述锁紧杆移动时，通过绳线带动伞杆摆动；

所述齿形锁紧器包括并排设置在锁紧杆上的多个斜块，还包括设置在支架上的卡块；

所述斜块通过弹簧安装在锁紧杆上，所有的斜块与卡块之间相对设置，收集冬枣时，其中的一个斜块与卡块之间卡合，实现伞杆的固定。

2.如权利要求1所述的便携式冬枣采摘收集装置，其特征在于：所述牙杯的圆台段与内螺纹段的连接处设有向内突出的凸台，所述凸台与锁紧片的倒勾型前端相对应，以防止后杆体从牙杯中脱离。