CN113632641A - 一种移动式水果采摘设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种移动式水果采摘设备及其使用方法，其中移动式水果采摘设备包括行走底盘，以及安装在行走底盘上的主输送装置、高位输送装置、低位输送装置和垂直输送装置，高位输送装置和低位输送装置的侧方分别设有高度可调的工位，高位输送装置和低位输送装置的出料端均位于主输送装置的输送带上方，主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口适配，垂直输送装置的出料口设置有收集装置。本发明确保采摘人员对两行果树上高低不同的水果进行无死角采摘；通过各采摘工位到储果仓之间的果品自动输送装置，避免采摘人员上下工位搬运果品，提高工作效率，减少果品损伤和安全隐患。

Description

一种移动式水果采摘设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及到果品采摘设备领域，具体是指一种移动式水果采摘设备及其使用方法。
背景技术
目前，果园中的果实采摘方式主要分为人工采摘和机械采摘。其中，人工采摘时，操作者通过专用工具进行采摘作业，由于果实的生长高度相差较大，需要人字梯等辅助设施，而且采摘后需要逐个放入收集装置中，采摘的效率较低，劳动强度较大。对于机械采摘，虽然出现了各种理论上的采摘机器人，但是现有的采摘机器人结构复杂，使用和维护成本高，并不适合在实际采摘作业中使用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种移动式水果采摘设备，解决了不同高度的果实采摘问题，而且提高了整个采摘作业的效率。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种移动式水果采摘设备，包括行走底盘，所述行走底盘上安装有主输送装置、高位输送装置、低位输送装置和垂直输送装置，高位输送装置的侧方设置有高度可调的高工位，低位输送装置的侧方设有高度可调的低工位，高位输送装置位于低位输送装置的上方，且高位输送装置和低位输送装置的出料端均位于主输送装置的输送带上方，主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口适配，垂直输送装置的出料口设置有收集装置。
本方案的采摘设备通过设置高度可调的高工位，满足高度较高的果实采摘要求，通过设置高度可调的低工位，满足高度较低的果实采摘要求，通过高位输送装置将高工位采摘的果实输送至主输送装置，通过低位输送装置将低工位采摘的果实输送至主输送装置，利用主输送装置对采摘的果实进行收集并送至垂直输送装置，由垂直输送装置将果实向下输送至收集装置，减小果实掉落高度，避免果实受损；通过行走底盘的移动，带动操作者和收集装置移动，大幅减轻了劳动强度。
作为优化，所述主输送装置倾斜设置，且主输送装置的出料端高于主输送装置的另一端。本优化方案通过主输送装置的倾斜设置，有利于减小高位输送装置出料端与主输送装置之间的高度差，从而减小了果实从高位输送装置落至主输送装置时的损伤。
作为优化，垂直输送装置包括壳体和驱动壳体沿竖向移动的第一驱动装置，垂直输送装置的进料口开设在壳体的后侧板，壳体上转动连接有沿竖向分布的两链轮，两链轮通过环形输送链连接，至少一链轮连接有驱动电机；环形输送链上安装有沿周向分布的若干托板，壳体的后侧板与环形输送链之间形成竖向输送通道，位于竖向输送通道内的各托板将竖向输送通道分隔为若干与果实适配的输送格；壳体后侧板的下端为延伸至环形输送链下方的弧段，弧段与环形输送链之间形成垂直输送装置的出料口。本优化方案的垂直输送装置整体可以上下移动，从而实现了出料口高度的调节，便于调整果实的自由掉落高度；通过驱动电机带动链轮转动，从而带动与链轮啮合的环形链条转动，通过托板给果实提供支撑，使果实随环形链条的转动缓慢下移，实现果实高度的降低；通过设置弧段，并将弧段延伸至环形输送链下方，进一步降低了掉落高度，使果实沿侧向滚出，减小了掉落时的竖向冲击。
作为优化，收集装置为收集筐，垂直输送装置的出料口位于收集筐内。本优化方案采用收集筐作为收集装置，结构简单，使用方便，将垂直输送装置的出料口设置在收集筐内，减小了果实从出料口滚出后的掉落高度，从而避免了果实损伤。
作为优化，还包括支撑收集筐且带动收集筐转动的旋转装置。本优化方案通过旋转装置带动收集筐转动，在果品由垂直输送装置输送至收集筐内时，利用收集筐的回转，使果品在收集筐中平铺，避免堆积卡壳影响后续果品的收集。
作为优化，行走底盘上通过横轴铰接有支撑底架，支撑底架还通过伸缩装置与行走底盘连接，旋转装置安装在所述的支撑底架上。本优化方案通过伸缩装置的动作带动支撑底架转动，在收集筐内的果品达到一定数量时，通过使支撑底架倾斜，便于将收集筐从旋转装置上拉下，操作方便、省力。
作为优化，壳体的下端转动设置有与垂直输送装置的出料口相对的毛刷辊，毛刷辊的一端连接电动机。本优化方案通过电动机带动毛刷辊转动，配合收集筐的转动，实现对收集筐内的果实逐层铺平。
作为优化，第一驱动装置包括连接有动力装置的齿轮，以及与齿轮啮合的齿条，所述齿条与壳体固接。本优化方案通过齿轮齿条机构带动壳体上下移动，从而实现垂直输送装置的整体竖向移动，结构简单，而且竖向调节的连续性好。
作为优化，主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口之间还设有连接旋转电机的过渡刷辊。本优化方案通过设置过渡刷辊对果品进行一定的缓冲，同时利用过渡刷辊的旋转使果品进入垂直输送装置的进料口。
本方案还提供一种移动式水果采摘设备的使用方法，包括以下方面：
1、在高工位和低工位上分别站立操作者，通过高工位和低工位的升降，对不同高度的果实进行采摘；
2、通过高位输送装置和低位输送装置将采摘的果实输送至主输送装置，通过主输送装置将果实向垂直输送装置输送；通过过渡刷辊将从主输送装置出料端滚落的果实拨入垂直输送装置的进料口；
3、垂直输送装置中朝向主输送装置一侧的托板随环形链条向下移动，利用托板对由进料口进入的果实进行支撑，当果实随托板移动至出料口时，由出料口落入收集筐；
4、通过旋转装置带动收集筐转动，对进入收集筐的果实进行逐层平铺，同时利用毛刷辊的转动，提高果实铺平效果；
5、当收集筐内的果实达到一定高度时，停止采摘，通过第一驱动装置将垂直输送装置整体提升至高出收集筐，通过伸缩装置的伸长，使支撑底架向下倾斜旋转，然后将收集筐从旋转装置上拉下；
6、将空的收集筐放于旋转装置上，通过伸缩装置的缩短，使支撑底架旋转至水平状态，再将垂直输送装置整体下移，使垂直输送装置的出料口位于收集筐中，重新开始采摘。
本发明的有益效果为：通过设置高度可调的高工位和低工位，确保采摘人员对两行果树上高低不同的水果进行无死角采摘；通过各采摘工位到储果仓之间的果品自动输送装置，避免采摘人员上下工位搬运果品，提高工作效率，减少果品损伤和安全隐患；整个机械平台结构简单，具有自走、采摘工位高度和位置调节、果品自动输送和集中储运功能，适合在果园中实际使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中局部放大图；
图3为垂直输送装置结构示意图；
图中所示：
1、行走底盘，2、低位输送装置，3、高位输送装置，4、主输送装置，5、垂直输送装置，6、收集装置，7、旋转装置，8、支撑底架， 9、伸缩装置，10、过渡刷辊，11、壳体，12、托板，13、垂直输送装置的出料口，14、毛刷辊，15、齿轮，16、齿条，17、果实。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种移动式水果采摘设备，包括行走底盘1，以及安装在行走底盘1上的主输送装置4、高位输送装置3、低位输送装置2和垂直输送装置5，垂直输送装置位于主输送装置的后方，主输送装置、高位输送装置、低位输送装置和垂直输送装置形成采摘工位到储果仓之间的果品自动输送装置，主输送装置、高位输送装置、低位输送装置均为带式输送机，行走底盘上安装有四轮驱动行走装置，提高行走的稳定性，减小转弯半径，适应不同果园、丘陵地带地理状况。
高位输送装置的侧方设置有两个高度可调的高工位，低位输送装置的侧方设有两个高度可调的低工位，其中高工位采用液压装置进行高度调节，低工位采用手动方式自由调节高度，确保采摘人员对两行果树上高低不同的水果进行无死角采摘，调节高度的液压装置和手动调节结构采用现有技术即可。
高位输送装置位于低位输送装置的上方，且高位输送装置和低位输送装置的出料端均位于主输送装置的输送带上方，主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口适配，垂直输送装置的出料口设置有收集装置6。为了使高位输送装置的出料端与主输送装置的高度差更小，本实施例的主输送装置倾斜设置，且主输送装置的出料端高于主输送装置的另一端。主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口之间还设有连接旋转电机的过渡刷辊10，通过旋转电机带动过渡刷辊转动，既给果实提供下落缓冲，同时给果实向垂直输送装置进料口的移动提供动力。
垂直输送装置包括壳体11和驱动壳体沿竖向移动的第一驱动装置，垂直输送装置的进料口开设在壳体的后侧板，垂直输送装置的进料口为沿竖向延伸的长孔，壳体上转动连接有沿竖向分布的两链轮，两链轮分别为上链轮和下链轮，上链轮和下链轮通过环形输送链连接，上链轮连接有驱动电机，通过驱动电机带动上链轮转动，利用上链轮与环形链条的啮合带动环形链条逆时针转动。
环形输送链上安装有沿周向依次分布的若干托板12，壳体的后侧板与环形输送链之间形成竖向输送通道，位于竖向输送通道内的各托板将竖向输送通道分隔为若干与果实17适配的输送格，输送格的内部空间与单颗果实适配，托板远离输送链的一端与壳体后侧板之间的距离小于果实最小外廓尺寸，环形链条逆时针转动，输送格内的果实随环形链条向下移动。壳体后侧板的下端为延伸至环形输送链下方的弧段，弧形段的末端位于下链轮圆心的正下方，弧段与环形输送链之间形成垂直输送装置的出料口13。壳体的下端转动设置有与垂直输送装置的出料口相对的毛刷辊14，毛刷辊的一端连接电动机，通过电动机带动毛刷辊转动，对果品进行铺平。
为简化结构，本实施例的收集装置为收集筐，垂直输送装置的出料口位于收集筐内。本实施例还包括支撑收集筐且带动收集筐转动的旋转装置7，旋转装置7可采用现有技术的旋转平台结构。本实施例的行走底盘上通过横轴铰接有支撑底架8，支撑底架8还通过伸缩装置9与行走底盘连接，旋转装置安装在所述的支撑底架上，伸缩装置为液压缸，通过伸缩装置的伸长，使支撑底架的后端向下旋转，为收集筐的卸下提供方便。
第一驱动装置包括连接有动力装置的齿轮15，以及与齿轮啮合的齿条16，齿轮安装在行走底盘上，齿条与壳体固接，行走底盘上固设有导向架，导向架上设有与壳体适配的导向槽，通过动力装置带动齿轮旋转，利用齿轮与齿条的啮合，带动壳体沿竖向移动。
本实施例一种移动式水果采摘设备的使用方法，包括以下方面：
1、在高工位和低工位上分别站立操作者，通过高工位和低工位的升降，对不同高度的果实进行采摘，采摘工位和各工位独立液压驱动系统，实现采摘人员在采摘平台上自主选择平台高度、位置和水平调整；
2、通过高位输送装置和低位输送装置将采摘的果实输送至主输送装置，通过主输送装置将果实向垂直输送装置输送；通过过渡刷辊将从主输送装置出料端滚落的果实拨入垂直输送装置的进料口；
3、垂直输送装置中朝向主输送装置一侧的托板随环形链条向下移动，利用托板对由进料口进入的果实进行支撑，当果实随托板移动至出料口时，由出料口落入收集筐；
4、通过旋转装置带动收集筐转动，对进入收集筐的果实进行逐层平铺，同时利用毛刷辊的转动，提高果实铺平效果；
5、当收集筐内的果实达到一定高度时，停止采摘，通过第一驱动装置将垂直输送装置整体提升至高出收集筐，通过伸缩装置的伸长，使支撑底架向下倾斜旋转，然后将收集筐从旋转装置上拉下，使果品自动输送机构可实现采摘下来的果品及时、安全地运送到储果仓内；
6、将空的收集筐放于旋转装置上，通过伸缩装置的缩短，使支撑底架旋转至水平状态，再将垂直输送装置整体下移，使垂直输送装置的出料口位于收集筐中，重新开始采摘。
使用本实施例的移动式水果采摘设备进行采摘时，驾驶员在设备开启后检查各项部件工作正常后，工人进入工位作业。在作业中，驾驶员保持匀速缓慢前行，时刻注意低工位工人位置以免发生磕碰。工人在作业过程中，将采摘的果品放入输送带，各工位输送带将果品集中到主输送装置，由主输送装置合并收拢果品转运至垂直输送装置，果品进入垂直输送装置后会被缓慢下降至收集装置内，这时在旋转装置的回转作用下，果品在收集筐中实现均匀摆放，避免堆积卡壳影响后续果品的收集。在果品收集筐内果品到达一定高度后，设备暂停行走，将垂直收集装置升起，旋转装置随支撑底架向下倾斜旋转，工人将果品收集筐抽出，并放入新的空果品收集筐，设备继续进行采摘行走。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种移动式水果采摘设备，包括行走底盘，其特征在于：所述行走底盘上安装有主输送装置、高位输送装置、低位输送装置和垂直输送装置，高位输送装置的侧方设置有高度可调的高工位，低位输送装置的侧方设有高度可调的低工位，高位输送装置位于低位输送装置的上方，且高位输送装置和低位输送装置的出料端均位于主输送装置的输送带上方，主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口适配，垂直输送装置的出料口设置有收集装置。
2.根据权利要求1所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：所述主输送装置倾斜设置，且主输送装置的出料端高于主输送装置的另一端。
3.根据权利要求1所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：垂直输送装置包括壳体和驱动壳体沿竖向移动的第一驱动装置，垂直输送装置的进料口开设在壳体的后侧板，壳体上转动连接有沿竖向分布的两链轮，两链轮通过环形输送链连接，至少一链轮连接有驱动电机；环形输送链上安装有沿周向分布的若干托板，壳体的后侧板与环形输送链之间形成竖向输送通道，位于竖向输送通道内的各托板将竖向输送通道分隔为若干与果实适配的输送格；壳体后侧板的下端为延伸至环形输送链下方的弧段，弧段与环形输送链之间形成垂直输送装置的出料口。
4.根据权利要求3所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：收集装置为收集筐，垂直输送装置的出料口位于收集筐内。
5.根据权利要求4所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：还包括支撑收集筐且带动收集筐转动的旋转装置。
6.根据权利要求5所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：行走底盘上通过横轴铰接有支撑底架，支撑底架还通过伸缩装置与行走底盘连接，旋转装置安装在所述的支撑底架上。
7.根据权利要求5所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：壳体的下端转动设置有与垂直输送装置的出料口相对的毛刷辊，毛刷辊的一端连接电动机。
8.根据权利要求3所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：第一驱动装置包括连接有动力装置的齿轮，以及与齿轮啮合的齿条，所述齿条与壳体固接。
9.根据权利要求1所述的一种移动式水果采摘设备，其特征在于：主输送装置的出料端与垂直输送装置的进料口之间还设有连接旋转电机的过渡刷辊。
10.一种移动式水果采摘设备的使用方法，其特征在于，包括以下方面：
（1）在高工位和低工位上分别站立操作者，通过高工位和低工位的升降，对不同高度的果实进行采摘；
（2）通过高位输送装置和低位输送装置将采摘的果实输送至主输送装置，通过主输送装置将果实向垂直输送装置输送；通过过渡刷辊将从主输送装置出料端滚落的果实拨入垂直输送装置的进料口；
（3）垂直输送装置中朝向主输送装置一侧的托板随环形链条向下移动，利用托板对由进料口进入的果实进行支撑，当果实随托板移动至出料口时，由出料口落入收集筐；
（4）通过旋转装置带动收集筐转动，对进入收集筐的果实进行逐层平铺，同时利用毛刷辊的转动，提高果实铺平效果；
（5）当收集筐内的果实达到一定高度时，停止采摘，通过第一驱动装置将垂直输送装置整体提升至高出收集筐，通过伸缩装置的伸长，使支撑底架向下倾斜旋转，然后将收集筐从旋转装置上拉下；
（6）将空的收集筐放于旋转装置上，通过伸缩装置的缩短，使支撑底架旋转至水平状态，再将垂直输送装置整体下移，使垂直输送装置的出料口位于收集筐中，重新开始采摘。
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吴修文: "多工位水果采摘轮式平台研究", 《南方农机》 *

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