CN112868379A - 一种螺旋压杆式苹果批量采收机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋压杆式苹果批量采收机，包括机架、三个采摘台、螺旋压杆伸缩驱动装置、升降机构、果实收集桶；三个所述采摘台各自铰接在所述机架的上部、中部和下部，所述螺旋压杆伸缩驱动装置分别与三个所述采摘台铰接，所述升降机构与分别与三个所述采摘台铰接，所述果实收集桶连接在三个所述采摘台的后面；与该机配套的宽行密植栽培的丰字形苹果树，包括树体特征及其栽培特征；本发明一种螺旋压杆式苹果批量采收机以及配套使用的“丰”字形苹果树体，使该机能够在连续行走的过程中平稳的完成苹果采摘的采果、输果和集果作业。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种螺旋压杆式苹果批量采收机。
背景技术
采收是苹果园生产管理中一个关键的作业环节，作业质量、成本和效率对采后果品品质、优果产量及后续储运、加工以及全产业链的生产效益、尤其是对果农的种植效益有十分重要的影响。人工采收、包括借助于辅助工具平台的人工采收，作业效率低，劳动力需求大。大面积栽培的各种不同品种的苹果，其适宜的采收作业时间短且都相对集中，一般为两天至一周左右，人工采收需大量劳动力高强度的作业来保障。而我国苹果生产第一大国的地位就是建立在传统的人工采收作业基础之上，且随着农村劳动力向第二、三产业的大量转移，导致苹果采收时节劳动力用工严重短缺、成本激增，往往还因时令延误造成优果率下降，进一步影响果农的种植效益。
质地脆嫩的苹果因极易损伤而不适宜于振动式批量采收；以辅助平台或梯子为工具的选择式采摘不能从根本上解决苹果采收作业对劳动力大量需求的依赖；利用拟人机器人实现苹果单果选择式采摘的技术研究由于苹果树形各异、果叶混杂、枝条与果实随机分布，且果实色泽、形状、大小不一，与规范化的工业环境不同，没有特定的作业工位，导致目前拟人机器人苹果机械化采摘装备实用化研究的进展缓慢，目前仍处于试验研发阶段，且仅限于对苹果单果采摘功能实现的研究，未见对在果园非结构化环境下实现苹果逐个连续高效采收机的研究。针对目前苹果生产采收对机械化采收的迫切需求和苹果机械化采收技术与装备的研究与应用现状，为实现苹果高效低损机械化采收，本发明从农艺与农机融合的角度，提出了一种螺旋压杆式苹果批量采收机，该机与宽行密植栽培的丰字形苹果树相配套。
发明内容
本发明旨在提供一种螺旋压杆式苹果批量采收机，该机与宽行密植栽培的丰字形苹果树相配套，本发明为实现苹果的高效低损机械化采收提供了一种新的途径。
宽行密植的丰字形苹果树的树体特征是：丰字形苹果树的树体结构与汉字“丰”的字形结构类似，枝条分布极具规律。其树体高度为200至250cm，主干高为50至70cm，同侧上下枝条间距60cm左右，异侧枝条间距10至15cm，枝条长度为80至100cm。
宽行密植的丰字形苹果树的栽培特征是：丰字形苹果树的栽培行向垂直于其枝条方向，且栽培行距为300cm、株距为70至100cm，栽培密度为222至380株/亩。
本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机，包括机架、三个采摘台、螺旋压杆伸缩驱动装置、升降机构、果实收集桶；三个所述采摘台各自铰接在所述机架的上部、中部和下部，所述螺旋压杆伸缩驱动装置分别与三个所述采摘台铰接，所述升降机构与分别与三个所述采摘台铰接，所述果实收集桶连接在三个所述采摘台的后面；进一步，所述机架包括机架框体、机架底板、车板、四个行走轮；所述机架框体固定在所述机架底板上，所述机架底板安装在所述车板上，四个所述行走轮铰接在所述车板下。
进一步，每个所述采摘台包括采摘台顶板、采摘台底板、挡板、输果带、螺旋压杆传动机构、三个螺旋压杆、瓦楞形集果板、步进电机；
所述采摘台顶板和所述采摘台底板均与所述升降机构铰接，所述瓦楞形集果板的右侧铰接在所述采摘台底板上，所述挡板固定在所述采摘台顶板和所述采摘台底板之间，所述输果带安装在所述挡板的右下侧，所述螺旋压杆传动机构固定在所述挡板的右侧面，且与所述螺旋压杆伸缩驱动装置铰接，每一个所述螺旋压杆与所述螺旋压杆传动机构铰接，所述步进电机与所述螺旋压杆传动机构连接。
采摘作业时，苹果在所述螺旋压杆的限制作用和转动作用下脱柄。
三个所述螺旋压杆下方设置一个所述瓦楞形集果板，所述瓦楞形集果板表面呈瓦楞状，每一列之间有垄形分隔条，减少苹果碰撞，两侧有高壁，防止苹果从侧面滚落，挡板上有一排门框，使苹果保持队列。
所述输果带两侧有高80cm，间距120cm的导壁，使苹果有序输送至所述果实收集筒的果实进果口位置，进入所述果实收集桶。
进一步，所述螺旋压杆伸缩驱动装置包括伸缩气缸、伸缩梁、两个伸缩推杆、三组伸缩滑套、三组伸缩滑杆；所述伸缩气缸固定在所述机架框体最上部，两个所述伸缩推杆分别垂直安装在所述机架框体两侧，所述伸缩梁固定连接在两个所述伸缩推杆的上端，且与所述伸缩气缸铰接，三组所述伸缩滑杆分别水平安装在所述机架框体的上部、中部和下部，每一组所述伸缩滑杆各自与一组所述伸缩滑套铰接，每一组所述伸缩滑套与所述螺旋压杆传动机构铰接。
采收作业时，每个所述采摘台的三个所述螺旋压杆通过与其连接的所述螺旋压杆传动机构能在每组所述伸缩滑杆上左右运动。
进一步，所述升降机构包括四个升降滑杆、四组升降滑套、三个叉式升降装置；
四个所述升降滑杆垂直固定在所述机架框体上，四个所述升降滑杆均与所述采摘台顶板和所述采摘台底板铰接；每一组所述升降滑套各自与一个所述升降滑杆铰接，每个所述叉式升降装置分别对应安装在一个所述采摘台的下面。
采收作业时，根据苹果树枝条高度，三个所述采摘台能在四个所述升降滑杆上上下移动，调节采收工作高度。
进一步，所述果实收集筒安装在三个所述采摘台后侧，所述输果带的输果口与所述果实收集筒的果实进果口位置相对；
所述果实收集桶为分层圆筒形，且在收集过程中传动，以分散苹果。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.从苹果树体及栽培模式的机采适应性研究与苹果机械化采摘方法的创新两方面出发，通过实现苹果机械化采摘的农机技术与进行苹果园栽培管理的农艺技术的科学融合，创新设计适宜机采的苹果树体及配套采摘作业机具。为苹果的优质高产创造了条件，具有苹果机械化连续收获的潜力。
2．苹果树树体和枝条分布能完全适应螺旋压杆式苹果批量采收机工作的要求，不需精确调节螺旋压杆的位置，具有良好的适应性。
3．在螺旋压杆式苹果批量采收机连续行走的过程中能平稳的完成苹果采收的采果、输果和集果作业。机械化程度高，减轻劳动强度，大幅提升劳动生产率。
3．螺旋压杆苹果批量采收机作业时，螺旋压杆与苹果直接接触，减少了振动能量传递这一环节，有利于提高效率并降低功耗，有利于提高效率并降低果实损伤率。
4．采收作业时，可以改变螺旋压杆转速及其材料，以适应不同品种的苹果，减轻对苹果的损伤，从而提高收获苹果的质量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1，2为本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机结构示意图。
图3为与本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机相配套的宽行密植丰字形苹果树的示意图。
图4为本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机在宽行密植的丰字形苹果树果园行间行进时进行采收工作的示意图。
图1，2中：1、行走轮；2、采摘台；3、瓦楞收集板；4、螺旋压杆；5、挡板；6、机架；7、伸缩梁；8、螺旋压杆伸缩驱动装置；9、升降滑套；10、升降滑杆；11、伸缩气缸；12、采摘台顶板；13、伸缩推杆；14、机架框体；15、螺旋压杆转动机构；16、伸缩滑杆；17、伸缩滑套；18、采摘台底板；19、输果带；20、升降机构；21、果实收集桶；22、机架底板；23、车板；24、步进电机 25、叉式升降装置。
图3中：26、第一行第一颗苹果树；27、第二行第一颗苹果树；28、第二行第二颗苹果树。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1，2所示，本发明的结构示意图，一种螺旋压杆式苹果批量采收机，包括机架6、三个采摘台2、螺旋压杆伸缩驱动装置8、升降机构20、果实收集桶21；
三个所述采摘台2各自铰接在所述机架6的上部、中部和下部，所述螺旋压杆伸缩驱动装置8分别与三个所述采摘台2铰接，所述升降机构20与分别与三个所述采摘台2铰接，所述果实收集桶21连接在三个所述采摘台2的后面；
进一步的，所述机架6包括机架框体14、机架底板22、车板23、四个行走轮1；
所述机架框体14固定在所述机架底板22上，所述机架底板22安装在所述车板23上，四个所述行走轮1铰接在所述车板23下。
进一步的，每个所述采摘台2包括采摘台顶板12、采摘台底板18、挡板5、输果带19、螺旋压杆传动机构15、三个螺旋压杆4、瓦楞形集果板3、步进电机24；
所述采摘台顶板12和所述采摘台底板18均与所述升降机构20铰接，所述瓦楞形集果板3的右侧铰接在所述采摘台底板18上，所述挡板5固定在所述采摘台顶板12和所述采摘台底板18之间，所述输果带19安装在所述挡板5的右下侧，所述螺旋压杆传动机构15固定在所述挡板5的右侧面，且与所述螺旋压杆伸缩驱动装置8铰接，每一个所述螺旋压杆4与所述螺旋压杆传动机构15铰接，所述步进电机24与所述螺旋压杆传动机构15连接。
采收作业时，苹果在所述螺旋压杆4的限制作用和转动作用下脱柄。
三个所述螺旋压杆4下方设置一个所述瓦楞形集果板3，所述瓦楞形集果板3表面呈瓦楞状，每一列之间有垄形分隔条，减少苹果碰撞，两侧有高壁，防止苹果从侧面滚落，挡板上有一排门框，使苹果保持队列。
所述输果带19两侧有高80cm，间距120cm的导壁，使苹果有序输送至所述果实收集筒21的果实进果口位置，进入所述果实收集桶21。
进一步的，所述螺旋压杆伸缩驱动装置8包括伸缩气缸11、伸缩梁7、两个伸缩推杆13、三组伸缩滑套17、三组伸缩滑杆16；
所述伸缩气缸11固定在所述机架框体14最上部，两个所述伸缩推杆13分别垂直安装在所述机架框体14两侧，所述伸缩梁7固定连接在两个所述伸缩推杆13的上端，且与所述伸缩气缸11铰接，三组所述伸缩滑杆16分别水平安装在所述机架框体14的上部、中部和下部，每一组所述伸缩滑杆16各自与一组所述伸缩滑套17铰接，每一组所述伸缩滑套17与所述螺旋压杆传动机构15铰接。
采收作业时，每个所述采摘台2的三个所述螺旋压杆4通过与其连接的所述螺旋压杆传动机构14能在每组所述伸缩滑杆16上左右运动。
进一步的，所述升降机构20包括四个升降滑杆10、四组升降滑套9、三个叉式升降装置25；
四个所述升降滑杆10垂直固定在所述机架框体14上，四个所述升降滑杆10均与所述采摘台顶板12和所述采摘台底板18铰接；每一组所述升降滑套9各自与一个所述升降滑杆10铰接，每个所述叉式升降装置25分别对应安装在一个所述采摘台2的下面。
采收作业前，根据苹果枝条高度，三个所述采摘台2能在四个所述升降滑杆10上上下移动，调节采收工作高度。
进一步的，所述果实收集筒21安装在三个所述采摘台2后侧，所述输果带19的输果口与所述果实收集筒21的果实进果口位置相对；
所述果实收集桶21为分层圆筒形，且在收集过程中传动，以分散苹果。
如图3所示，是与本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机相配套的宽行密植的丰字形苹果树，宽行密植的丰字形苹果树的栽培特征是：丰字形苹果树的栽培行向垂直于其枝条方向，且第一行第一颗苹果树26与第二行第一颗苹果树27之间行距为300cm，第二行第一颗苹果树27与第二行第二颗苹果树28之间株距70至100cm，栽培密度222至380株/亩；宽行密植的丰字形苹果树的树体特征是：丰字形苹果树的树体结构与汉字“丰”的字形结构类似，枝条分布极具规律。其树体高度为200至250cm，主干高为50至70cm，同侧上下枝条间距60cm左右，异侧枝条间距10至15cm，枝条长度为80至100cm。
如图4所示，是本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机在宽行密植的丰字形苹果树果园行间行进时进行采收工作的示意图。
本发明提供的一种螺旋压杆式苹果批量采收机沿果树行向驶入左右两侧果树之间时，所述伸缩气缸11活塞向左推，通过所述压杆伸缩梁7和两个所述压杆伸缩推杆13推动三组所述伸缩滑套17沿三组所述伸缩滑杆16向左移动，三组所述伸缩滑套17把与其固连的三组所述螺旋压杆传动机构15及每一个所述螺旋压杆4向左推出；采摘作业前，根据苹果树枝条高度，三个所述叉式升降装置25带动与其固连的三个所述采摘台底板18升高或降低，三个所述采摘台底板18和三个所述采摘台顶板12上的4组所述升降滑套9可沿四个所述升降滑杆10上下滑动，带动三个所述采摘台2升降，从而调节至合适的采收高度范围；三个所述步进电机24通过三组所述螺旋压杆传动机构15的分动作用带动每个所述螺旋压杆4转动；采摘作业时，该螺旋压杆式苹果批量采收机沿着两侧果树之间的空地连续行走，每个所述螺旋压杆4与苹果接触，苹果在每个所述螺旋压杆4的转动和限制作用下脱柄，掉落至下方的三个所述瓦楞形集果板3上，并分列下移，然后穿过三个所述挡板5门框，进入三套所述输果带19，在三套所述输果带19的作用下输送至所述果实收集筒21的果实进果口位置，进入所述果实收集桶21，完成采收任务。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)
1.权利要求1，一种螺旋压杆式苹果批量采收机，其特征在于：该螺旋压杆式苹果采收机包括机架（6）、三个采摘台（2）、螺旋压杆伸缩驱动装置（8）、升降机构（20）、果实收集桶（21）；三个所述采摘台（2）各自铰接在所述机架（6）的上部、中部和下部，所述螺旋压杆伸缩驱动装置（8）分别与三个所述采摘台（2）铰接，所述升降机构（20）与分别与三个所述采摘台（2）铰接，所述果实收集桶（21）连接在三个所述采摘台（2）的后面；所述机架（6）包括机架框体（14）、机架底板（22）、车板（23）、四个行走轮（1）；所述机架框体（14）固定在所述机架底板（22）上，所述机架底板（22）安装在所述车板（23）上，四个所述行走轮（1）铰接在所述车板（23）下；每个所述采摘台（2）包括采摘台顶板（12）、采摘台底板（18）、挡板（5）、输果带（19）、螺旋压杆传动机构（15）、三个螺旋压杆（4）、瓦楞形集果板（3）、步进电机（24）；所述采摘台顶板（12）和所述采摘台底板（18）均与所述升降机构（20）铰接，所述瓦楞形集果板（3）的右侧铰接在所述采摘台底板（18）上，所述挡板（5）固定在所述采摘台顶板（12）和所述采摘台底板（18）之间，所述输果带（19）安装在所述挡板（5）的右下侧、所述螺旋压杆传动机构（15）固定在所述挡板（5）的右侧面，且与所述螺旋压杆伸缩驱动装置（8）铰接，每一个所述螺旋压杆（4）与所述螺旋压杆传动机构（15）铰接，所述步进电机（24）与所述螺旋压杆传动机构（15）连接；所述螺旋压杆伸缩驱动装置（8）包括伸缩气缸（11）、伸缩梁（7）、两个伸缩推杆（13）、三组伸缩滑套（17）、三组伸缩滑杆（16）；所述伸缩气缸（11）固定在所述机架框体（14）最上部，两个所述伸缩推杆（13）分别垂直安装在所述机架框体（14）两侧，所述伸缩梁（7）固定连接在两个所述伸缩推杆（13）的上端，且与所述伸缩气缸（11）铰接，三组所述伸缩滑杆（16）分别水平安装在所述机架框体（14）的上部、中部和下部，每一组所述伸缩滑杆（16）各自与一组所述伸缩滑套（17）铰接，每一组所述伸缩滑套（17）与所述螺旋压杆传动机构（15）铰接；所述升降机构（20）包括四个升降滑杆（10）、四组升降滑套（9）、三个叉式升降装置（25）；四个所述升降滑杆（10）垂直固定在所述机架框体（14）上，四个所述升降滑杆（10）均与所述采摘台顶板（12）和所述采摘台底板（18）铰接；每一组所述升降滑套（9）各自与一个所述升降滑杆（10）铰接，每个所述叉式升降装置（25）分别对应安装在一个所述采摘台（2）的下面；所述果实收集筒（21）安装在三个所述采摘台（2）后侧，所述输果带（19）的输果口与所述果实收集筒（21）的果实进果口位置相对。
2.根据权利要求1所述螺旋压杆式苹果批量采收机，其特征在于苹果在所述螺旋压杆（4）的限制作用和转动作用下脱柄；在三个所述螺旋压杆（4）下方设置一个所述瓦楞形集果板（3），所述瓦楞形集果板（3）表面呈瓦楞状，每一列之间有垄形分隔条，减少苹果碰撞，两侧有高壁，防止苹果从侧面滚落，挡板上有一排门框，使苹果保持队列，所述输果带（19）两侧有高80cm，间距120cm的导壁，使苹果有序输送至所述果实收集筒（21）的果实进果口位置，进入所述果实收集桶（21）。
3.根据权利要求1所述螺旋压杆式苹果批量采收机，其特征在于每个所述采摘台（2）的三个所述螺旋压杆（4）通过与其连接的所述螺旋压杆传动机构（14）能在每组所述伸缩滑杆（16）上左右运动。
4.根据权利要求1所述螺旋压杆式苹果批量采收机，其特征在于三个所述采摘台（2）能根据苹果枝条高度在四个所述升降滑杆（10）上上下移动，调节采收工作高度。
5.根据权利要求1所述螺旋压杆式苹果批量采收机，其特征在于所述果实收集桶（21）为分层圆筒形，且在收集过程中传动，以分散苹果。
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