CN111512774B - 仿生型海带采收装置及采收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生型海带采收装置，包括限位器单元，夹持单元，拖曳单元；限位框上边框上设置若干单向向后翻转开启的挡板，其长度向下可被限位框下边沿遮挡，限位框与苗绳接触的侧边沿设有一缺口，在缺口所在的上端安装有旋转轴，旋转轴上安装有挡片，挡片的叶片可以遮蔽缺口，以免绠绳卡入到缺口中；夹持单元由前机械手与后机械手构成，前机械手固定设于机械前臂的伸缩杆的部位，用于纵向与前楔块插入式固定并横向夹持绠绳；后机械手固定设置于后机械臂的伸缩杆部位，用于纵向与后楔块插入式固定并横向夹持绠绳。本发明提供仿生型海带采收装置，采用了机械化的系统性设计考虑，以充分发挥人工采收方法的合理性，并大幅降低劳动强度。

Description

仿生型海带采收装置及采收方法

技术领域

本发明涉及一种海带采收装置及采收方法，具体来说，是一种用于采收以筏架养殖方式繁育的海带用的仿生型海带采收装置及其工作方法，属于海带采收技术领域。

背景技术

筏架养殖的海带系扣于苗绳之上，苗绳系扣于绠绳之上。实际中，系扣海带的苗绳与吊绳相连接，吊绳再与绠绳相连接，在本专利中，苗绳是指系扣在一起的吊绳与苗绳的统称，下文同。人工采收法动作分解如下：首先船员在舷侧站定，左手首先握住绠绳，随后，船员身体前倾、弯腰，右手前伸至左手之前，握住绠绳，随后身体后仰，右臂回曲，待右臂回曲到位后，左手松开绠绳，准备前伸。两手交替进行，绠绳便被不断拉向身后。

可见，在拉动绠绳过程中，船员的动作具有四个特点：1）限位——握绠绳的手的横截面是一个封闭的圈，对绠绳形成360°限位，绠绳不会从此圈中滑脱。2）阻断——握成拳的手心、指肚与绠绳全面密切接触，绳与手之间几无间隙，使得绠绳不仅不会从手心滑脱，而且不会在手心晃荡，从而将位于手前方的绠绳在风浪作用下产生的运动阻断，使得手后绠绳不受手前绠绳运动的影响。3）连续——双手交替进行，使得绠绳始终处于被限位与被阻断的状态，从而保证稳定地收取绠绳。目前，人工采收海带法仍然占主流，可见其采收方法具有极大的合理性，但劳动强度大。

鉴于此，现有技术设计了不少海带采收船。海带采收船多采用由马达、传送带/链、安装于传送带/链上的爪具或钩具组成的传送系统勾取养殖海带的绠绳上的浮球、绠绳、或苗绳来收取海带，并拖曳船舶前进。该法虽有工作连续的特点，但也存在着以下问题：1）限位器为非封闭式，如公开日2014年1月1日，公开号CN10347796A，以及公开日2017年4月26日，公开号CN106576585A的中国专利文献；2）无限位器，如公开日2017年1月4日，公开号CN106258191A，以及公开日2017年7月14日，公开号CN106941865A的中国专利文献。对于上述两种情况，在收割海带时，海带绠绳随潮汐、风浪会出现上下较大幅度的起落，导致绠绳易于从嵌槽上方滑出、钩具无法顺利勾取苗绳，从而造成作业效率没有得到显著提升。3）由于存在绠绳大幅起落的状况，会连带扣于其上的浮球与船体或其他物品碰撞，造成浮球损坏。

上述专利之所以无限位器或采用非封闭式限位器，遇到的难题是因为在养殖用筏架的苗绳两端分别与两根平行的绠绳连接成工字型，若采用常规的封闭限位器，则会因绠绳与苗绳的工字型连接而受阻，需要解开或切割苗绳，使得收割的连续性不强，且切割苗绳，会使得苗绳不能再次使用，造成养殖成本升高。

发明内容

本发明的目的是模仿人工采收的方法，提供仿生型海带采收装置，以充分发挥人工采收方法的合理性，并大幅降低劳动强度，从而解决上述技术问题。

本发明采取以下技术方案：

一种仿生型海带采收装置，包括基座1，基座上安装有沿绠绳方向的导轨2，基座两侧各设有一套限位器单元10，一套夹持单元30，一套拖曳单元20；限位器单元10包括限位框12，限位框12上边框上设置若干单向向后翻转开启的挡板13，其长度向下可被限位框12下边沿遮挡，限位框12与苗绳4接触的侧边沿设有一缺口，在缺口所在的上端安装有旋转轴16，旋转轴16上安装有挡片14，挡片14的叶片可以遮蔽所述缺口，以免绠绳3卡入到所述缺口中；拖曳单元20包括：能向前伸出的主机械前臂21、安装在主机械前臂21的伸缩杆前部的副机械前臂23，安装在副机械前臂23的伸缩杆前部的前锲块25，以及能向后伸出的主机械后臂22、安装在主机械后臂22的伸缩杆前部的副机械后臂24，安装在副机械后臂24的伸缩杆前部的后锲块26；所述主机械前臂21、主机械后臂22、副机械前臂23、副机械后臂24、前锲块25和后锲块26位于同一水平轴线；夹持单元30由前机械手31与后机械手32构成，前机械手31固定设于主机械前臂21的伸缩杆的部位，用于纵向与前楔块25插入式固定并横向夹持绠绳；后机械手32固定设置于主机械后臂22的伸缩杆部位，用于纵向与后楔块26插入式固定并横向夹持绠绳；所述副机械前臂23、副机械后臂24、前机械手31、后机械手32随各自所依附主机械前臂、主机械后臂的伸缩杆同步进退，前锲块25、后锲块26随各自所依附的副机械前臂、副机械后臂的伸缩杆同步进退。

优选的，前机械手上片311固定安装于主机械前臂21的伸缩杆之上，不能绕主机械前臂21的伸缩杆旋转，前机械手下片312安装于主机械前臂21的伸缩杆之上，可以绕主机械前臂21的伸缩杆旋转，在前机械手下片312自身重力作用之下，可使带齿的前机械手上片311与前机械手下片312的夹片区域张开，前机械手上片311与前机械手下片312的压柄区域均设置有万向滚珠33；后机械手上片321固定安装于主机械后臂22的伸缩杆之上，不能绕主机械后臂22的伸缩杆旋转，后机械手下片322安装于主机械后臂22的伸缩杆之上，可以绕主机械后臂22的伸缩杆旋转，在后机械手下片322自身重力作用之下，可使带齿的后机械上上片与后机械手下片的夹片区域张开，后机械手上片321与后机械手下片322的压柄区域均设置有万向滚珠33。

优选的，所述旋转轴16安装于一滚动轴承15之上，滚动轴承15内圈与旋转轴6过盈配合。

优选的，挡片14至少有2片沿旋转轴周向均布的叶片，挡片14中相邻叶片之间的间隙的宽度小于限位框12的缺口的高度。

优选的，所述限位框12的外形为矩形、顶点向下的三角形、下沿短而上沿长的梯形，或为三角形在下、矩形在上的组合图形。

优选的，基座1、底座11、限位框12、挡板13均包覆有弹性材料，降低对浮球的冲击和对绠绳3、苗绳4的磨损。

优选的，导轨2的尾部有向上的弯钩201，以阻止苗绳4直接滑落到甲板之上，摔坏浮球。

一种上述的仿生型海带采收装置的采收方法，工作状态下：工作状态下：将两侧拖绳从后向首依次穿过后机械手32、前机械手31、限位框12后与绠绳3的一端连接，然后将绠绳3远离采收装置的一端从海中的固定桩上解开；绠绳3穿过限位框12后，一块挡板13被绠绳3向后抬起，前机械手31和后机械手32均处于张开状态，启动副机械后臂24，将后锲块26插入后机械手32，后机械手32中的齿夹紧绠绳3，而主机械后臂22向后伸出，向后拉动绠绳3；与此同时，主机械前臂21向前伸出，待后机械手32拉到预设位置时，主机械前臂21也伸出至限位器单元10后面，前机械手31在前锲块25的插入后，夹紧绠绳3，并向后拉动绠绳3，在主机械前臂21回缩，带动前机械手31向后拉动的同时，副机械后臂24开始带动后锲块26回缩，后机械手32张开，与此同时，主机械后臂22也回缩，待主机械前臂21回缩到预设位置时，主机械后臂22也回到预设位置，后机械手32再次夹紧绠绳3的同时，前机械手31张开，主机械后臂22向后伸出，向后拉动绠绳3，同时主机械前臂21向前伸出；当浮球被拖至限位框12时，在绠绳3的拉动下，浮球向后推开数块挡板13，继续向后行进越过限位框12，当浮球越过后，除一块挡板13仍然被绠绳3抬起之外，其余挡板13回落，限制绠绳3左右移动的幅度，被绠绳3抬起的挡板13对绠绳3产生向下的压力，限制绠绳3的上下移动幅度；当苗绳4被拖至限位框12处时，苗绳4推动叶片，挡片14转动，苗绳4随着其驱动的叶片，来到缺口处，并通过缺口，同时，紧随苗绳4之后的另一叶片遮挡缺口，由于挡片14的阻挡，绠绳3无法与缺口接触，从而不会卡在缺口处；在两侧拖曳单元20的作用下，苗绳4将沿着导轨2向后运动，当后机械手32向后伸到预设位置并松开后，苗绳4在其自身重力下，沿导轨2下降到弯钩201处停止。

优选的，在将整根绠绳3上所有苗绳4上的海带收进船后，再从绠绳3上解开苗绳4。

本发明的有益效果在于：

1）提供了采收海带用的限位器，解决了现有海带采收器中，绠绳在风浪中因摆动幅度大，导致脱钩，夹破浮球的问题；

2）避免了切割苗绳造成的浪费，并将解开苗绳的过程推迟到了整根海带绠绳上海带收割进船后进行，保证了采收过程的连续性，提高了采收效率。

3）提供仿生型海带采收装置，采用了机械化的系统性设计考虑，以充分发挥人工采收方法的合理性，并大幅降低劳动强度。

附图说明

图1是仿生型海带采收装置的示意图。

图2是限位单元的示意图。

图3是拖曳单元的示意图。

图4是夹持单元的示意图。图中，左侧为上下片组合在一起的示意图，右侧为上下片分开的示意图。

图中，1.基座，2.导轨，3.绠绳，4.苗绳，11.底座，12. 限位框，13. 挡板，14. 挡片，15.滚动轴承；16.旋转轴，21. 主机械前臂，22.主机械后臂，23.副机械前臂，24.副机械后臂，25.前锲块，26.后锲块，31.前机械手、32.后机械手、311.前机械手上片，321.后机械手上片，312.前机械手下片，322.后机械手下片，33.万向滚珠，201.弯钩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图4，仿生型海带采收装置，由安装在基座1之上的导轨2、基座两侧左右各一套限位器单元10、基座两侧左右各一套拖曳单元20构成，基座两侧左右各一套夹持单元30构成；

参见图2，限位器单元10的限位框12安装在底座11之上，限位框12上边框上设置至少一块单向向后开启的挡板13，其长度向下可被限位框12下边沿遮挡，限位框12与苗绳4接触的侧边沿开一缺口，在缺口所在的上端安装有滚动轴承15，滚动轴承15内圈与旋转轴16为过盈配合，旋转轴16上安装有挡片14，挡片14的叶片可以遮蔽限位框12的缺口，以免绠绳3卡入到限位框12的缺口中；

参见图3，拖曳单元20由能向前伸出的主机械臂21、安装在主机械臂21的伸缩杆前部的副机械臂23，安装在副机械臂23的伸缩杆前部的锲块25，以及能向后伸出的主机械臂22、安装在主机械臂22的伸缩杆前部的副机械臂24，安装在副机械臂24的伸缩杆前部的锲块26，主机械臂21、主机械臂22、副机械臂23、副机械臂24、锲块25和锲块26的处于同一水平轴线上。

参见图4，夹持单元30由前机械手31与后机械手32构成，前机械手的上片311固定安装于主机械臂21的伸缩杆之上，不能绕主机械臂21的伸缩杆旋转，下片312安装于主机械臂21的伸缩杆之上，可以绕主机械臂21的伸缩杆旋转，在下片312自身重力作用之下，可使带齿的312夹片区域张开，上片311与下片312的压柄区域均设置有万向滚珠33，

结合图1和4，后机械手上片321固定安装于主机械臂22的伸缩杆之上，不能绕主机械臂22的伸缩杆旋转，下片322安装于主机械臂22的伸缩杆之上，可以绕主机械臂22的伸缩杆旋转，在下片322自身重力作用之下，可使带齿的夹片区域张开，上片321与下片322的压柄区域均设置有万向滚珠33；

参见图1、3、4，上述的副机械臂23、副机械臂24、机械手31、机械手32随各自所依附的主机械臂的伸缩杆同步进退，锲块25、锲块26随各自所依附的副机械臂的伸缩杆同步进退。

参见图2，挡片14至少有2片沿旋转轴周向均布的叶片，挡片14中相邻叶片之间的间隙的宽度小于限位框12缺口的高度。

在此实施例中，限位框12的外形不局限于矩形，可以是下沿短而上沿长的梯形、顶点向下的三角形、正方形以及上述梯形或前述三角形在下，前述矩形或正方形在上的组合图形。附图2中展示的是矩形的形状。

在此实施例中，基座1、底座11、限位框12、挡板13均包覆有弹性材料，降低上述部件对浮球的冲击和对绠绳3、苗绳4的磨损。

在此实施例中，参见图1，导轨2的尾部有向上的弯钩201，以阻止苗绳4直接滑落到甲板之上，摔坏浮球。

仿生型海带采收装置，工作状态下：将两侧拖绳从后向首依次穿过后机械手32、前机械手31、限位框12后与绠绳3的一端连接，然后将绠绳3远离采收装置的一端从海中的固定桩上解开。绠绳3穿过限位框12后，就有一块挡板13被绠绳3向后抬起，前机械手31和后机械手32均处于张开状态，启动副机械臂24，将锲块26插入机械手32，在锲块26插入的过程中，滚珠33滚动，形成滚动摩擦，有利于锲块26的插入，随着锲块26的插入，后机械手32中的齿夹紧绠绳4，而后主机械臂22向后伸出，向后拉动绠绳3，于此同时，主机械臂21向前伸出，待后机械手32拉到预设位置时，主机械臂21也伸出至限位器单元10后面，前机械手31在锲块25的插入后，夹紧绠绳3，并向后拉动绠绳3，在主机械臂21回缩，带动前机械手31向后拉动的同时，副机械臂24开始带动锲块26回缩，机械手32张开，于此同时，主机械臂22也回缩，待主机械臂21回缩到预设位置时，主机械臂22也回到预设位置，后机械手32再次夹紧绠绳3的同时，前机械手31张开，然后主机械臂22向后伸出，向后拉动绠绳3，同时主机械臂21向前伸出。如此反复，便可不断向后拉动绠绳3。

当浮球被拖至限位框12时，在绠绳3的拉动下，浮球向后推开数块挡板13，继续向后行进越过限位框12，当浮球越过后，除一块挡板13仍然被绠绳3抬起之外，其余挡板13回落，限制绠绳3左右移动的幅度，被绠绳3抬起的挡板13对绠绳3产生向下的压力，限制绠绳3的上下移动幅度；

当苗绳4被拖至限位框12处时，苗绳4推动叶片，挡片14转动，苗绳4随着其驱动的叶片，来到缺口处，并通过缺口，同时，紧随苗绳4之后的另一叶片遮挡缺口，由于挡片14的阻挡，绠绳3无法与缺口接触，从而不会卡在缺口处。

在两侧拖曳单元20的作用下，苗绳4将沿着导轨2向后运动，当机械手32向后伸到预设位置并松开后，苗绳4在其自身重力下，沿导轨2下降到弯钩处停止。

在将整根绠绳3上所有苗绳4上的海带收进船后，再从绠绳3上解开苗绳4，这样就保证了采收的连续性，且无须切割苗绳4，保证了苗绳4的可重复利用，降低了成本。

不工作时，将拖绳与绠绳3解开，各机械臂回缩到位即可。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种仿生型海带采收装置，其特征在于：

包括基座（1），基座上安装有沿绠绳方向的导轨（2），基座两侧各设有一套限位器单元（10），一套夹持单元（30），一套拖曳单元（20）；

限位器单元（10）包括限位框（12），限位框（12）上边框上设置若干单向向后翻转开启的挡板（13），其长度向下可被限位框（12）下边沿遮挡，限位框（12）与苗绳（4）接触的侧边沿设有一缺口，在缺口所在的上端安装有旋转轴（16），旋转轴（16）上安装有挡片（14），挡片（14）的叶片可以遮蔽所述缺口，以免绠绳（3）卡入到所述缺口中；

拖曳单元（20）包括：能向前伸出的主机械前臂（21）、安装在主机械前臂（21）的伸缩杆前部的副机械前臂（23），安装在副机械前臂（23）的伸缩杆前部的前锲块（25），以及能向后伸出的主机械后臂（22）、安装在主机械后臂（22）的伸缩杆前部的副机械后臂（24），安装在副机械后臂（24）的伸缩杆前部的后锲块（26）；所述主机械前臂（21）、主机械后臂（22）、副机械前臂（23）、副机械后臂（24）、前锲块（25）和后锲块（26）位于同一水平轴线;

夹持单元（30）由前机械手（31）与后机械手（32）构成，前机械手（31）固定设于主机械前臂（21）的伸缩杆的部位，用于纵向与前锲块（25）插入式固定并横向夹持绠绳；后机械手（32）固定设置于主机械后臂（22）的伸缩杆部位，用于纵向与后锲块（26）插入式固定并横向夹持绠绳；所述副机械前臂（23）、副机械后臂（24）、前机械手（31）、后机械手（32）随各自所依附主机械前臂、主机械后臂的伸缩杆同步进退，前锲块（25）、后锲块（26）随各自所依附的副机械前臂、副机械后臂的伸缩杆同步进退;

前机械手上片（311）固定安装于主机械前臂（21）的伸缩杆之上，不能绕主机械前臂（21）的伸缩杆旋转，前机械手下片（312）安装于主机械前臂（21）的伸缩杆之上，可以绕主机械前臂（21）的伸缩杆旋转，在前机械手下片（312）自身重力作用之下，可使带齿的前机械手上片（311）与前机械手下片（312）的夹片区域张开，前机械手上片（311）与前机械手下片（312）的压柄区域均设置有万向滚珠（33）；

后机械手上片（321）固定安装于主机械后臂（22）的伸缩杆之上，不能绕主机械后臂（22）的伸缩杆旋转，后机械手下片（322）安装于主机械后臂（22）的伸缩杆之上，可以绕主机械后臂（22）的伸缩杆旋转，在后机械手下片（322）自身重力作用之下，可使带齿的后机械手上片与后机械手下片的夹片区域张开，后机械手上片（321）与后机械手下片（322）的压柄区域均设置有万向滚珠（33）;

所述旋转轴（16）安装于一滚动轴承（15）之上，滚动轴承（15）内圈与旋转轴（16）过盈配合。

2.如权利要求1所述的仿生型海带采收装置，其特征在于：挡片（14）至少有2片沿旋转轴周向均布的叶片，挡片（14）中相邻叶片之间的间隙的宽度小于限位框（12）的缺口的高度。

3.如权利要求1所述的仿生型海带采收装置，其特征在于：所述限位框（12）的外形为矩形、顶点向下的三角形、下沿短而上沿长的梯形，或为三角形在下、矩形在上的组合图形。

4.如权利要求1所述的仿生型海带采收装置，其特征在于：基座（1）、底座（11）、限位框（12）、挡板（13）均包覆有弹性材料，降低对浮球的冲击和对绠绳（3）、苗绳（4）的磨损。

5.如权利要求1所述的仿生型海带采收装置，其特征在于：导轨（2）的尾部有向上的弯钩（201），以阻止苗绳（4）直接滑落到甲板之上，摔坏浮球。

6.一种如权利要求5所述的仿生型海带采收装置的采收方法，其特征在于：

工作状态下：将两侧拖绳从后向首依次穿过后机械手（32）、前机械手（31）、限位框（12）后与绠绳（3）的一端连接，然后将绠绳（3）远离采收装置的一端从海中的固定桩上解开；

绠绳（3）穿过限位框（12）后，一块挡板（13）被绠绳（3）向后抬起，前机械手（31）和后机械手（32）均处于张开状态，启动副机械后臂（24），将后锲块（26）插入后机械手（32），后机械手（32）中的齿夹紧绠绳（3），而主机械后臂（22）向后伸出，向后拉动绠绳（3）；

与此同时，主机械前臂（21）向前伸出，待后机械手（32）拉到预设位置时，主机械前臂（21）也伸出至限位器单元（10）后面，前机械手（31）在前锲块（25）的插入后，夹紧绠绳（3），并向后拉动绠绳（3），在主机械前臂（21）回缩，带动前机械手（31）向后拉动的同时，副机械后臂（24）开始带动后锲块（26）回缩，后机械手（32）张开，与此同时，主机械后臂（22）也回缩，待主机械前臂（21）回缩到预设位置时，主机械后臂（22）也回到预设位置，后机械手（32）再次夹紧绠绳（3）的同时，前机械手（31）张开，主机械后臂（22）向后伸出，向后拉动绠绳（3），同时主机械前臂（21）向前伸出；

当浮球被拖至限位框（12）时，在绠绳（3）的拉动下，浮球向后推开数块挡板（13），继续向后行进越过限位框（12），当浮球越过后，除一块挡板（13）仍然被绠绳（3）抬起之外，其余挡板（13）回落，限制绠绳（3）左右移动的幅度，被绠绳（3）抬起的挡板（13）对绠绳（3）产生向下的压力，限制绠绳（3）的上下移动幅度；

当苗绳（4）被拖至限位框（12）处时，苗绳（4）推动叶片，挡片（14）转动，苗绳（4）随着其驱动的叶片，来到缺口处，并通过缺口，同时，紧随苗绳（4）之后的另一叶片遮挡缺口，由于挡片（14）的阻挡，绠绳（3）无法与缺口接触，从而不会卡在缺口处；

在两侧拖曳单元（20）的作用下，苗绳（4）将沿着导轨（2）向后运动，当后机械手（32）向后伸到预设位置并松开后，苗绳（4）在其自身重力下，沿导轨（2）下降到弯钩（201）处停止。

7.如权利要求6所述的仿生型海带采收装置的采收方法，其特征在于：在将整根绠绳（3）上所有苗绳（4）上的海带收进船后，再从绠绳（3）上解开苗绳（4）。