CN111527879A - 一种适用于果园远程采摘的夹切机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于果园远程采摘的夹切机构，包括安装圈、动力机构和两个移动机构，安装圈固定在动力机构的中间位置处，两个移动机构分别分布在动力机构的两端上，两个移动机构的内侧分别设有第一移动板和第二移动板，两个移动机构能够分别带动第一移动板、第二移动板朝向安装圈的中心位置处移动；第一移动板的内侧开设有切断槽，第二移动板的内侧设有切断刀，安装圈上设有凸缘，凸缘上设有第一导向杆，第一导向杆相对于第二移动板的移动方向倾斜分布，第二移动板靠近凸缘的一端上设有导向套。本发明中能够代替手工作业，减轻劳动强度；一次性作业就能够切断水果柄部，操作简单，消除水果的完整性被破坏的风险，利于出售。

Description

一种适用于果园远程采摘的夹切机构

技术领域

本发明涉及远程水果采摘技术领域，具体为一种适用于果园远程采摘的夹切机构。

背景技术

目前，农场中水果的采摘方式是人力用手工采摘，劳动强度大，对于某些柄部较硬的水果，存在工人用手抓住水果用力拖拽的现象，可能会不小心捏瘪已经成熟的水果，影响出售。

市场上也存在一些采摘水果的装置（如伸缩式的修枝剪），其中包含有类似剪刀的夹切机构。但是，现有的夹切机构存在如下缺点：

1、利用两个刀片的相对移动来切断水果的柄部，对于较硬的水果柄部需要多次夹切才能切断，作业繁杂；当水果柄部没有被完全切断时，生硬的拉动采摘水果，存在水果的完整性被破坏的风险，影响出售。

2、两个刀片沿圆心摆动活动，在夹持剪断水果的柄部时，容易使得柄部沿刃口前推，无法快速夹断或剪断柄部。

3、水果的柄部剪断后，水果直接下落，像橙、柚等水果影响不大，擦拭即可。若是柿子、苹果等果皮较薄且硬脆水果，落地后磕碰容易造成果皮破损，影响销售。

4、在暴雨、沙尘暴等恶劣天气时，由于雨水和灰尘会降低果实柄部的摩擦，采用现有的采摘装置更容易打滑，难以确保单次夹持可以将果实柄部直接夹断，因此采摘装置的不稳定性导致远程控制的机器人难以适用于果树采摘，工作人员依旧得现场进行采摘。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种夹切机构，使用时，动力机构通过两个移动机构分别带动第一移动板、第二移动板相互靠近，首先，折断倒角和折断槽配合来折断水果柄部，其次，切断刀和切断槽配合来切断水果柄部，最后，导向套沿着第一导向杆滑动，导向套拉动第二移动板、切断刀相对于切断槽滑动，来拉动锯断水果柄部，以解决对于较硬的水果柄部需要多次夹切才能切断，作业繁杂；当水果柄部没有被完全切断时，生硬的拉动采摘水果，存在水果的完整性被破坏的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种夹切机构，包括安装圈、动力机构和两个移动机构，所述安装圈固定在动力机构的中间位置处，两个所述移动机构分别分布在动力机构的两端上，两个所述移动机构的内侧分别设有第一移动板和第二移动板，两个所述移动机构能够分别带动第一移动板、第二移动板朝向所述安装圈的中心位置处移动，所述第一移动板和第二移动板在安装圈处形成剪切口；

所述第一移动板的内侧开设有切断槽，所述第二移动板的内侧设有切断刀，所述安装圈上设有凸缘，所述凸缘上设有第一导向杆，所述第一导向杆相对于第二移动板的移动方向倾斜分布，所述第二移动板靠近凸缘的一端上设有导向套，且导向套滑动套设在第一导向杆的外围上；

所述安装圈下方设有导料软管，所述导料软管对准剪切口。

优选的，所述第一移动板上开设有折断槽，且折断槽和切断槽互相连通，所述第二移动板的内侧设有折断倒角，所述折断倒角和折断槽配合用于折断水果的柄部。

优选的，所述切断刀的横截面采用三角型结构，所述切断刀的刀口为倾斜分布，所述刀口靠近导向套一端的尺寸小于另一端的尺寸。

优选的，所述动力机构包括驱动件、第二导向杆和螺纹杆，所述驱动件的两侧均设有侧板，所述第二导向杆固定在两个侧板之间，所述第二导向杆用于导向移动机构，所述螺纹杆通过轴承转动设置在两个侧板之间，所述螺纹杆上设有移动螺母，所述螺纹杆能够带动两个移动螺母相对移动，所述移动螺母和移动机构固定连接。

优选的，所述移动机构包括移动基板、移动杆和导向筒，所述移动基板固定在移动螺母上，所述移动杆固定设置在移动基板的内侧上，所述导向筒固定在安装圈的侧壁上，且移动杆活动插设在导向筒内，所述移动杆的数量为两个，其中一个所述移动杆的内端和第一移动板固定连接，另一个所述移动杆的内端和第二移动板活动连接。

优选的，所述第二移动板上开设有条形滑槽，所述条形滑槽和所述第二移动板的移动方向互相垂直，所述移动杆的内端设有滑块，且滑块和条形滑槽滑动配合。

优选的，所述第一导向杆包括导向内端和导向外端，所述导向内端和导向外端之间的夹角为钝角，所述导向内端和导向外端之间采用圆角过渡。

优选的，所述切断刀活动设置在第二移动板的安装槽内，所述安装槽的内壁两侧和切断刀之间设有拉动组件，所述切断刀和第二移动板之间设有凹凸组件。

优选的，所述拉动组件包括第一伸缩件和第二伸缩件，所述第一伸缩件和第二伸缩件分别位于切断刀的两端上，所述第一伸缩件、第二伸缩件分别和切断刀、安装槽的内壁两侧转动连接。

优选的，所述凹凸组件包括凹凸槽和滚轮，所述凹凸槽开设在第二移动板上，所述滚轮安装在切断刀上，且滚轮能够沿着凹凸槽的长度方向往复滚动。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的夹切机构，具有如下有益效果：

（一）、使用时，动力机构通过两个移动机构分别带动第一移动板、第二移动板相互靠近，具体的，启动驱动件（如电机），驱动件带动螺纹杆在两个侧板之间旋转，螺纹杆带动移动螺母沿螺纹杆的长度方向移动，两个移动螺母分别带动两个移动基板互相靠近，两个移动基板分别带动第一移动板、第二移动板相互靠近，提供夹切水果所需的动力，代替传统手工作业中，需要用力摁压夹持的动作，减轻劳动强度。

（二）、当第一移动板、第二移动板互相靠近时，折断倒角逐渐插入到折断槽内来预先折断水果柄部，然后，切断刀逐渐插入到切断槽内来进一步切断水果柄部，最后，导向套沿着第一导向杆滑动，导向套拉动第二移动板、切断刀相对于切断槽滑动，从而拉动并锯断水果柄部，以预先折断、切断，并配以侧拉划锯的方式，确保一次性作业就能够切断水果柄部，操作简单，消除水果的完整性被破坏的风险，利于出售。

（三）、通过剪切口切断的水果，落入到安装圈下方的导料软管中，通过导料软管将水果缓慢运送到地面或者堆放处，避免果实切断后直接随重力落地，撞击地面。

（四）、本发明中的夹切机构主要适用于机械臂，通过无线/有线网络实现夹持机构的远程控制，同时配合摄像头可实现远程摘果操作，即操作者可以在其他地方，通过摄像头对夹持机构的空间位置进行判断，并通过视频信息的反馈，调整切断口位置，从而在远处将果实摘下。

本方案可适用于城市人群或上班族，体验农业活动乐趣，同时在恶劣天气（如打雷、台风、沙尘暴等）时，也可以通过机器人取代工作人员，采摘果实，避免工作人员在恶劣天气受伤。

附图说明

图1为本发明夹切机构实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中夹切机构的结构示意图。

图3为实施例1中夹切机构的结构示意图。

图4为实施例1中夹切机构的侧视图。

图5为实施例1中夹切机构的主视图。

图6为实施例1中夹切机构的俯视图。

图7为实施例1中夹切机构的俯视图（第一移动板、第二移动板相互靠近时）。

图8为实施例1中第二移动板的结构示意图。

图9为实施例1中切断槽、切断刀的活动示意图。

图10为实施例1中切断槽、切断刀的活动示意图（切断刀位于切断槽内时）。

图11为实施例2中夹切机构的俯视图。

图12为实施例2中第二移动板的结构示意图。

图13为实施例2中第二移动板的结构示意图（切断刀向向左移动时）。

图14为本发明中夹切机构的使用示意图。

附图标记：驱动件1、第二导向杆21、螺纹杆22、侧板23、移动螺母24、移动基板31、移动杆32、滑块321、导向筒33、安装圈4、凸缘41、第一导向杆411、导向内端4111、导向外端4112、导料软管42、第一移动板51、切断槽511、折断槽512、第二移动板52、导向套521、切断刀522、滚轮5221、条形滑槽523、安装杆524、折断倒角525、凹凸槽526、第一伸缩件527、第二伸缩件528。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1-6所示的夹切机构，包括安装圈4、动力机构和两个移动机构，安装圈4为环形圈，且环形圈的高度方向的中心位置处开设有间隙槽口，间隙槽口的数量为两个，且两个间隙槽口关于环形圈的中心对称分布，两个间隙槽口分别用于容纳第一移动板51和第二移动板52。安装圈4固定在动力机构的中间位置处，动力机构包括驱动件1、第二导向杆21和螺纹杆22，驱动件1为慢速电机，慢速电机的型号为YDS56 ，安装圈4的后侧固定有箱体，慢速电机被安装在箱体内。

如图1-6所示，驱动件1的两侧均设有侧板23，两个侧板23均采用三角形结构，第二导向杆21固定在两个侧板23之间，第二导向杆21的数量为两个，第二导向杆21的横截面为圆形，第二导向杆21用于导向移动机构，利于移动机构的稳定移动。螺纹杆22通过轴承转动设置在两个侧板23之间，驱动件1的输出轴通过齿轮组和螺纹杆22的中间位置处连接，两个第二导向杆21和一个螺纹杆22分别分布在侧板23的三个角落上，两个侧板23用来支撑住两个第二导向杆21和一个螺纹杆22，第二导向杆21和螺纹杆22互相平行，螺纹杆22上设有移动螺母24，螺纹杆22能够带动两个移动螺母24相对移动，具体而言，螺纹杆22的两端上的螺纹旋向相反且两个移动螺母24的旋向相同，或者螺纹杆22的两端上的螺纹旋向相同且两个移动螺母24的旋向相反，移动螺母24和移动机构固定连接。

使用时，启动驱动件1，驱动件1的输出轴旋转并通过齿轮组带动螺纹杆22旋转，螺纹杆22绕自身轴线旋转带动两个移动螺母24相对移动，移动螺母24带动移动机构相对移动，同时，两个第二导向杆21起到导向的作用，确保移动机构能够稳定的沿着螺纹杆22的长度方向移动，给水果柄部的夹切作业提供动力。

如图1-6所示，两个移动机构分别分布在动力机构的两端上，移动机构包括移动基板31、移动杆32和导向筒33，移动基板31固定在移动螺母24上，移动基板31和移动螺母24之间为焊接固定，以增加连接强度，移动基板31的一端为三角形结构，其另一端为长条形板型结构，移动杆32固定设置在移动基板31的内侧上，具体的，移动杆32固定在移动基板31的长条形板型结构的一端上，导向筒33固定在安装圈4的侧壁上，且移动杆32活动插设在导向筒33内，导向筒33和移动杆32的轴线重合，移动杆32的外表面和导向筒33的内表面之间留有间隙，便于移动杆32在导向筒33内沿长度方向滑动，移动杆32的数量为两个，其中一个移动杆32的内端和第一移动板51固定连接，另一个移动杆32的内端和第二移动板52活动连接。

使用时，两个移动螺母24分别带动两个移动基板31相对移动，两个移动基板31分别带动两个移动杆32相对移动，移动杆32在导向筒33内移动，具备导向的作用，从周向限位移动杆32的稳定移动，两个移动杆32分别带动第一移动板51、第二移动板52相对移动，第一移动板51和第二移动板52在安装圈4处形成剪切口，安装圈4下方设有导料软管42，导料软管42对准剪切口，当第一移动板51、第二移动板52互相靠近挤压时，用来进行切断作业，被切断后的水果经导料软管42落入到收集箱内，避免水果掉落到地上被摔碎，确保水果的完整性。

如图7、8所示，第二移动板52上开设有条形滑槽523，条形滑槽523的两端均采用半圆形过渡，减小应力集中，条形滑槽523和第二移动板52的移动方向互相垂直，移动杆32的内端设有滑块321，且滑块321和条形滑槽523滑动配合，滑块321位于条形滑槽523的内部，滑块321能够在条形滑槽523内相对滑动，滑块321和条形滑槽523的配合面采用工字型结构，以增加接触面积，提高推动力度。两个移动机构的内侧分别设有第一移动板51和第二移动板52，两个移动机构能够分别带动第一移动板51、第二移动板52朝向安装圈4的中心位置处移动，以便于切断水果柄部。

如图9、10所示，第一移动板51的内侧开设有切断槽511，切断槽511的横截面采用三角形结构，第一移动板51上开设有折断槽512，折断槽512的横截面采用等腰梯形结构，且折断槽512和切断槽511互相连通，三角形结构和等腰梯形结构的对称中心线重合，第二移动板52的内侧设有切断刀522，切断刀522的横截面采用三角型结构，切断刀522的刀口为倾斜分布，刀口靠近导向套521一端的尺寸小于另一端的尺寸，第二移动板52的内侧设有折断倒角525，折断倒角525小于折断槽512的尺寸，折断倒角525和折断槽512配合用于折断水果的柄部。

使用时，第一移动板51和第二移动板52互相靠近，其中，第一移动板51带动切断槽511、折断槽512朝向安装圈4的中心位置处移动，同时，第二移动板52带动切断刀522、折断倒角525朝向安装圈4的中心位置处移动，切断刀522逐渐插入到切断槽511内，水果柄部被挤压在切断刀522和切断槽511之间，切断刀522继续挤压切断槽511以切断水果柄部，同时，折断倒角525逐步挤压进入到折断槽512内，折断倒角525在折断槽512内预先折断水果柄部，折断和切断互相配合，提高水果柄部的断开效率。

如图1-7所示，安装圈4上设有凸缘41，凸缘41上设有第一导向杆411，第一导向杆411的内端固定焊接在凸缘41的顶面上，第一导向杆411的横截面为圆形，且第一导向杆411的外表面采用光滑面，第一导向杆411相对于第二移动板52的移动方向倾斜分布，优选的，第一导向杆411和第二移动板52的移动方向之间的夹角为45度，第二移动板52靠近凸缘41的一端上设有导向套521，具体的，第二移动板52上竖直设有安装杆524，导向套521设置在安装杆524的顶端上，导向套521的横截面为环形结构，且导向套521滑动套设在第一导向杆411的外围上，第一导向杆411延伸至导向套521外侧的一端上设有挡块，避免导向套521完全脱离第一导向杆411。

使用时，当第二移动板52朝向安装圈4的中心位置处移动时，第二移动板52带动导向套521朝向安装圈4的中心位置处移动，同时，导向套521沿着第一导向杆411滑动，第一导向杆411具备导向作用，导向套521带动第二移动板52沿倾斜方向移动，同时，第二移动板52带动条形滑槽523相对于滑块321滑动，以支持第二移动板52的倾斜移动，第二移动板52带动切断刀522垂直于第一移动板51移动，也即切断刀522相对于切断槽511拉动，切断刀522优选的采用锯齿形状，从而切断刀522和切断槽511拉动以锯断水果柄部，预先折断、切断和锯断三者互相配合，确保一次性作业就能够切断水果柄部，操作简单，确保水果的完整性，利于出售。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：

如图11所示，第一导向杆411包括导向内端4111和导向外端4112，导向内端4111和导向外端4112之间的夹角为钝角，导向内端4111和第二移动板52的移动方向之间的夹角小于导向外端4112和第二移动板52的移动方向之间的夹角，优选的，导向内端4111和导向外端4112之间采用一体成型结构，导向内端4111和导向外端4112之间采用圆角过渡。

使用时，导向套521通过柔性联轴器529带动第二移动板52移动，同时，导向套521沿着导向外端4112朝向导向内端4111滑动，当导向套521在导向外端4112上滑动时，第二移动板52的横向滑动缓慢，使得切断刀522逐渐锯割断水果柄部，当导向套521在导向内端4111上滑动时，第二移动板52的横向滑动加速，从而切断刀522快速锯割水果柄部，确保一次性作业就能够切断水果柄部，操作简单。

如图12、13所示，切断刀522活动设置在第二移动板52的安装槽内，安装槽的内壁两侧和切断刀522之间设有拉动组件，拉动组件包括第一伸缩件527和第二伸缩件528，第一伸缩件527和第二伸缩件528分别位于切断刀522的两端上，第一伸缩件527、第二伸缩件528分别和切断刀522、安装槽的内壁两侧转动连接，其中，第一伸缩件527、第二伸缩件528均采用液压伸缩杆。切断刀522和第二移动板52之间设有凹凸组件，凹凸组件包括凹凸槽526和滚轮5221，凹凸槽526开设在第二移动板52上，且凹凸槽526沿着安装槽的长度方向分布，具体而言，凹凸槽526的横截面为波浪形结构，滚轮5221安装在切断刀522上，且滚轮5221能够沿着凹凸槽526的长度方向往复滚动，滚轮5221的数量为多个，且多个滚轮5221沿着切断刀522的长度方向均匀分布。

使用时，缩短第一伸缩件527，第一伸缩件527拉动切断刀522在安装槽内滑动，同时伸长第二伸缩件528以适应切断刀522的移动，切断刀522带动滚轮5221沿凹凸槽526的长度方向滚动，在凹凸槽526的凹凸面的作用下，切断刀522相对于第二移动板52起伏，同时，柔性联轴器529发生弹性变形和复位，以适应切断刀522的起伏动作，优选的，柔性联轴器529采用梅花式联轴器；当缩短第二伸缩件528时，第二伸缩件528拉动切断刀522在安装槽内移动，同时伸长第一伸缩件527以适应切断刀522的移动，同样的，在在凹凸槽526的凹凸作用下，切断刀522相对于第二移动板52起伏。切断刀522往复拉动和起伏以挤压水果柄部，可以增加切断刀522拉断挤压水果柄部的作用力，进一步改善锯断的效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于果园远程采摘的夹切机构，包括安装圈（4）、动力机构和两个移动机构，所述安装圈（4）固定在动力机构的中间位置处，两个所述移动机构分别分布在动力机构的两端上，其特征在于：两个所述移动机构的内侧分别设有第一移动板（51）和第二移动板（52），两个所述移动机构能够分别带动第一移动板（51）、第二移动板（52）朝向所述安装圈（4）的中心位置处移动，所述第一移动板（51）和第二移动板（52）在安装圈（4）处形成剪切口；

所述第一移动板（51）的内侧开设有切断槽（511），所述第二移动板（52）的内侧设有切断刀（522），所述安装圈（4）上设有凸缘（41），所述凸缘（41）上设有第一导向杆（411），所述第一导向杆（411）相对于第二移动板（52）的移动方向倾斜分布，所述第二移动板（52）靠近凸缘（41）的一端上设有导向套（521），且导向套（521）滑动套设在第一导向杆（411）的外围上；

所述安装圈（4）下方设有导料软管（42），所述导料软管（42）对准剪切口。

2.根据权利要求1所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述第一移动板（51）上开设有折断槽（512），且折断槽（512）和切断槽（511）互相连通，所述第二移动板（52）的内侧设有折断倒角（525），所述折断倒角（525）和折断槽（512）配合用于折断水果的柄部。

3.根据权利要求2所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述切断刀（522）的横截面采用三角型结构，所述切断刀（522）的刀口为倾斜分布，所述刀口靠近导向套（521）一端的尺寸小于另一端的尺寸。

4.根据权利要求1所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述动力机构包括驱动件（1）、第二导向杆（21）和螺纹杆（22），所述驱动件（1）的两侧均设有侧板（23），所述第二导向杆（21）固定在两个侧板（23）之间，所述第二导向杆（21）用于导向移动机构，所述螺纹杆（22）通过轴承转动设置在两个侧板（23）之间，所述螺纹杆（22）上设有移动螺母（24），所述螺纹杆（22）能够带动两个移动螺母（24）相对移动，所述移动螺母（24）和移动机构固定连接。

5.根据权利要求4所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述移动机构包括移动基板（31）、移动杆（32）和导向筒（33），所述移动基板（31）固定在移动螺母（24）上，所述移动杆（32）固定设置在移动基板（31）的内侧上，所述导向筒（33）固定在安装圈（4）的侧壁上，且移动杆（32）活动插设在导向筒（33）内，所述移动杆（32）的数量为两个，其中一个所述移动杆（32）的内端和第一移动板（51）固定连接，另一个所述移动杆（32）的内端和第二移动板（52）活动连接。

6.根据权利要求4所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述第二移动板（52）上开设有条形滑槽（523），所述条形滑槽（523）和所述第二移动板（52）的移动方向互相垂直，所述移动杆（32）的内端设有滑块（321），且滑块（321）和条形滑槽（523）滑动配合。

7.根据权利要求1所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述第一导向杆（411）包括导向内端（4111）和导向外端（4112），所述导向内端（4111）和导向外端（4112）之间的夹角为钝角，所述导向内端（4111）和导向外端（4112）之间采用圆角过渡。

8.根据权利要求7所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述切断刀（522）活动设置在第二移动板（52）的安装槽内，所述安装槽的内壁两侧和切断刀（522）之间设有拉动组件，所述切断刀（522）和第二移动板（52）之间设有凹凸组件。

9.根据权利要求8所述的拉动组件，其特征在于：所述拉动组件包括第一伸缩件（527）和第二伸缩件（528），所述第一伸缩件（527）和第二伸缩件（528）分别位于切断刀（522）的两端上，所述第一伸缩件（527）、第二伸缩件（528）分别和切断刀（522）、安装槽的内壁两侧转动连接。

10.根据权利要求1和8所述的适用于果园远程采摘的夹切机构，其特征在于：所述凹凸组件包括凹凸槽（526）和滚轮（5221），所述凹凸槽（526）开设在第二移动板（52）上，所述滚轮（5221）安装在切断刀（522）上，且滚轮（5221）能够沿着凹凸槽（526）的长度方向往复滚动。

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