CN113853939A - 一种槟榔自动采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种槟榔自动采摘装置，包括攀爬机构、采摘机构以及收集机构，攀爬机构包括安装架、攀爬电机、主动轮、从动轮、辅助轮、调节夹板以及扭簧，采摘机构包括环形切刀和驱动机构，将槟榔树干置于主动轮、从动轮以及辅助轮之间，调节夹板和扭簧对树干夹紧，然后攀爬电机带动主动轮旋转，使安装架沿着槟榔树干进行攀爬升降，安装架移动到槟榔果处时，驱动机构可以带动环形切刀横向反复转动，从而可以对槟榔枝桠进行切割，切割下来的槟榔果会掉落在一旁的收集机构中，实现槟榔果的收集，相比于传统的人工采摘和长杆采摘而言，避免了攀爬跌落以及长杆接触高压线的风险，槟榔果实不会从高处掉落造成损坏，同时机器运作可以提高槟榔采摘的效率。

Description

一种槟榔自动采摘装置

技术领域

本发明涉及农用器械技术领域，特别涉及一种槟榔自动采摘装置。

背景技术

槟榔属常绿乔木，茎直立，形似乔木，槟榔树高10余米，最高可达30余米，其上有醒目环状叶痕，雌雄同株，它的子房为长圆形，果实大多为球形，原产于马来西亚，在中国主要栽培于海南、台湾、云南等热带地区，槟榔因含有多种人体营养所需的物质，且利于孩子肠胃故广受人们欢迎，消费市场日益扩大，市场前景极其可观。

传统的槟榔采摘方式多为人工采摘，由人使用工具攀爬至槟榔树顶部然后使用刀具将槟榔果切割下来，人工采摘工作效率低下，在大面积种植槟榔区域中，人工采摘方式会耗费大量时间，且有摔伤的风险。

为了避免人工采摘发生的跌落风险，采摘方式发展出了长杆采摘，在长杆的前端装有弯刀，采摘时人们只需要控制杆的一端，将另一端对准槟榔果实切割即可获得槟榔果实，但这种采摘方式仍具有很多不足之处，首先因槟榔树高度过高，很少有足够长的杆子符合槟榔采摘的长度，其次由杠杆原理，人那端力臂相对于槟榔树的高度来说很短所以在使用时非常费力，精准度也不好把握，无论是人工采摘还是长杆采摘，槟榔果实被均会掉落在地上，影响成色进而影响销量。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种槟榔自动采摘装置，采用机械采摘方式，可以在槟榔树上自动行走采摘槟榔，并通过设置的收集盘对槟榔果进行收集，防止掉落损坏或砸到他人。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种槟榔自动采摘装置，包括攀爬机构、采摘机构以及收集机构，所述攀爬机构包括安装架、攀爬电机、主动轮、从动轮、辅助轮、调节夹板以及扭簧，所述安装架一侧设置有安装腔，所述主动轮以及从动轮设置在安装腔中，所述攀爬电机设置在安装架外侧壁上，其输出轴与主动轮连接，所述调节夹板一端与安装架外侧壁转动连接，另一端设置有所述辅助轮，所述主动轮、从动轮以及辅助轮之间形成供树干穿过的穿行腔，所述扭簧设置在调节夹板侧壁上，其两端分别与调节夹板侧壁以及安装架侧壁连接；所述采摘机构包括环形切刀以及驱动机构，所述环形切刀设置在安装架顶部，其顶面设置有刀刃，所述驱动机构设置在安装架上，用于驱动环形切刀旋转；所述收集机构包括收集盘，所述收集盘一侧与安装腔对侧的安装架侧壁连接，另一侧朝向上方倾斜，所述收集盘上设置有若干倒刺。

优选的，所述驱动机构包括切割电机、主动齿轮、弧形齿条以及连接板，所述主动齿轮设置在安装架顶部，所述切割电机设置在安装架内部，其输出轴伸出到安装架外部与主动齿轮连接，所述弧形齿条滑动设置在安装架顶面，所述主动齿轮与弧形齿条啮合，所述连接板一端与弧形齿条顶面连接，另一端与环形切刀底面连接。

优选的，所述驱动机构还包括弧形压板以及限位轴，所述弧形齿条顶面设置有弧形槽，弧形压板设置在弧形齿条顶面，所述限位轴顶端与弧形压板底面连接，其底端穿过弧形槽，并与安装架顶面连接。

优选的，所述攀爬机构包括U型架，所述U型架设置在安装架侧壁上，所述攀爬电机设置在U型架上，其输出轴穿过U型架与主动轮连接。

优选的，所述主动轮的粗糙度大于从动轮和辅助轮的粗糙度。

优选的，所述攀爬机构还包括固定杆、调节杆以及夹持力调节机构，所述固定杆设置在调节夹板侧壁上，所述调节杆滑动设置在安装架侧壁上，所述扭簧的两端分别与固定杆以及调节杆连接，所述夹持力调节机构包括电动推杆，所述电动推杆设置在安装架外侧壁上，其输出轴与调节杆外侧壁连接。

优选的，所述安装架外侧壁设置有限位槽，所述调节杆的一端伸入到限位槽中。

优选的，所述攀爬机构还包括树干直径检测机构，所述树干直径检测机构包括主控单元、电位器、电流互感器、第一转轴、第二转轴、同步皮带以及带轮，所述主控单元、电流互感器以及电位器设置在安装腔内，所述第一转轴以及第二转轴与安装架外侧壁转动连接，所述第一转轴伸入到安装腔中，并与所述电位器的旋钮连接，所述第二转轴穿过调节夹板，所述扭簧套在第二转轴外侧，所述带轮设置在第一转轴以及第二转轴上，所述同步皮带与带轮连接，所述电流互感器检测电位器所在电路的电流值，所述主控单元分别与电动推杆以及电流互感器电连接。

优选的，所述收集盘包括底板、侧板、连接杆、称重传感器、旋转电机以及绳子，所述侧板间隔设置在底板上表面，所述连接杆连接所有的侧板，位于中间的所述侧板与安装架连接，所述称重传感器设置在底板上表面，所述倒刺设置在侧板的顶面，所述旋转电机设置在最外侧的侧板的顶面两端，所述绳子一端缠绕在旋转电机输出轴上，另一端与底板顶面连接，所述主控单元分别与旋转电机以及称重传感器电连接。

优选的，还包括超声波测高仪，所述超声波测高仪设置在安装架侧面，所述主控单元与超声波测高仪电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种槟榔自动采摘装置，通过设置的攀爬机构可以使得装置沿着槟榔树干进行升降式移动，其中主动轮、从动轮和辅助轮之间形成穿行腔，槟榔树干即位于穿行腔中，且由于辅助轮可以根据调节夹板进行位置调节，因此可以适用于大多数尺寸的槟榔树干的使用，在进行升降攀爬的过程中，驱动机构可以带动环形切刀进行往复式的横向转动，从而环形切刀可以对槟榔果的枝桠进行切割，最终切割下的槟榔果可以掉落在收集盘中，而收集盘中设置的倒刺可以方便槟榔果更好的挂接，防止掉落，相比于传统的人工采摘和长杆采摘，可以解放工作人员的双手，避免发生坠落事故，同时可以大幅度提高采摘的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，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为本发明的一种槟榔自动采摘装置的结构示意图；

图2为本发明的一种槟榔自动采摘装置的另一角度的结构示意图；

图3为本发明的一种槟榔自动采摘装置的环形切刀与压板的结构示意图；

图中，1为安装架，2为攀爬电机，3为主动轮，4为从动轮，5为辅助轮，6为调节夹板，7为扭簧，8为安装腔，9为穿行腔，10为环形切刀，11为刀刃，12为切割电机，13为主动齿轮，14为弧形齿条，15为连接板，16为弧形压板，17为限位轴，18为弧形槽，19为U型架，20为固定杆，21为调节杆，22为电动推杆，23为限位槽，24为主控单元，25为电位器，26为电流互感器，27为第一转轴，28为第二转轴，29为同步皮带，30为带轮，31为底板，32为侧板，33为连接杆，34为称重传感器，35为旋转电机，36为绳子，37为倒刺，38为超声波测高仪。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种槟榔自动采摘装置，包括攀爬机构、采摘机构以及收集机构，所述攀爬机构包括安装架1、攀爬电机2、主动轮3、从动轮4、辅助轮5、调节夹板6以及扭簧7，所述安装架1一侧设置有安装腔8，所述主动轮3以及从动轮4设置在安装腔8中，所述攀爬电机2设置在安装架1外侧壁上，其输出轴与主动轮3连接，所述调节夹板6一端与安装架1外侧壁转动连接，另一端设置有所述辅助轮5，所述主动轮3、从动轮4以及辅助轮5之间形成供树干穿过的穿行腔9，所述扭簧7设置在调节夹板6侧壁上，其两端分别与调节夹板6侧壁以及安装架1侧壁连接；所述采摘机构包括环形切刀10以及驱动机构，所述环形切刀10设置在安装架1顶部，其顶面设置有刀刃11，所述驱动机构设置在安装架1上，用于驱动环形切刀10旋转；所述收集机构包括收集盘，所述收集盘一侧与安装腔8对侧的安装架1侧壁连接，另一侧朝向上方倾斜，所述收集盘上设置有若干倒刺37。

本发明的一种槟榔自动采摘装置，采用机械式结构自动进行槟榔果实采摘，其中，所设置的攀爬机构可以沿着槟榔树干进行自动升降攀爬，在攀爬到槟榔果的位置处时，通过采摘机构对槟榔果的枝桠进行切割，最终切割完的槟榔果会掉落在收集机构中，实现收集，相比于传统的人工采摘和长杆采摘而言，整个采摘过程自动化进行，可以减少人工的参与，并且采摘的槟榔果不会掉落在地面上，保证槟榔果的成色品质，同时由于不需要人工攀爬或使用长杆，可以避免发生跌落以及长杆触碰高压电线的危险，保障人身安全，提高槟榔采摘效率。

对于攀爬机构而言，主要通过三个轮子来实现，主动轮3、从动轮4以及辅助轮5呈三角形分布，并形成穿行腔9，其中主动轮3和从动轮4的位置固定不变，而辅助轮5可以跟随调节夹板6移动，调节夹板6远离辅助轮5的一端与安装架1转动连接，当拉动辅助轮5以及调节夹板6转动时，可以调节穿行腔9的大小，从而可以适用于不同尺寸的槟榔树干，另外的，调节夹板6与安装架1之间还通过扭簧7连接，即槟榔树干位于穿行腔9时，辅助轮5可以对树干进行夹紧，使主动轮3、从动轮4以及辅助轮5均与树干接触，当攀爬电机2带动主动轮3转动时，可以实现安装架1整体在槟榔树干上的升降移动，在上升到槟榔果实处后，驱动机构可以带动环形切刀10进行往复式的横向切割，环形切刀10顶部的刀刃11可以对槟榔枝桠进行切割，切割后的槟榔果会掉落在收集盘中进行收集，而收集盘中所设置的倒刺37可以挂住槟榔果，防止槟榔果发生掉落。

优选的，所述驱动机构包括切割电机12、主动齿轮13、弧形齿条14以及连接板15，所述主动齿轮13设置在安装架1顶部，所述切割电机12设置在安装架1内部，其输出轴伸出到安装架1外部与主动齿轮13连接，所述弧形齿条14滑动设置在安装架1顶面，所述主动齿轮13与弧形齿条14啮合，所述连接板15一端与弧形齿条14顶面连接，另一端与环形切刀10底面连接。

在进行切割时，切割电机12会带动主动齿轮13转动，由于主动齿轮13与弧形齿条14啮合，因此弧形齿条14会发生旋转，并通过连接板15带动环形切刀10转动，通过控制切割电机12的正反转可以实现环形切刀10的横向反复切割。

优选的，所述驱动机构还包括弧形压板16以及限位轴17，所述弧形齿条14顶面设置有弧形槽18，弧形压板16设置在弧形齿条14顶面，所述限位轴17顶端与弧形压板16底面连接，其底端穿过弧形槽18，并与安装架1顶面连接。

所设置的弧形压板16可以对弧形齿条14的位置进行限定，保证弧形齿条14在转动的过程中不会发生偏移，所设置的限位轴17穿过弧形齿条14的弧形槽18，并与安装架1连接，限位轴17对弧形压板16进行固定。

优选的，所述攀爬机构包括U型架19，所述U型架19设置在安装架1侧壁上，所述攀爬电机2设置在U型架19上，其输出轴穿过U型架19与主动轮3连接。

所设置的U型架19可以供攀爬电机2进行安装，

优选的，所述主动轮3的粗糙度大于从动轮4和辅助轮5的粗糙度。

将主动轮3的粗糙度设计成大于其他两个轮子的粗糙度的目的在于，粗糙度较高有利于提高对树干外表的摩擦力，从而方便进行攀爬。

优选的，所述攀爬机构还包括固定杆20、调节杆21以及夹持力调节机构，所述固定杆20设置在调节夹板6侧壁上，所述调节杆21滑动设置在安装架1侧壁上，所述扭簧7的两端分别与固定杆20以及调节杆21连接，所述夹持力调节机构包括电动推杆22，所述电动推杆22设置在安装架1外侧壁上，其输出轴与调节杆21外侧壁连接。

由于调节夹板6通过扭簧7与安装架1连接，当用于不同尺寸的槟榔树干时，调节夹板6转动的角度均不相同，此时扭簧7拉动安装架1和调节夹板6的弹力也会不同，对于槟榔树干而言，若主动轮3、辅助轮5以及从动轮4对槟榔树干过于夹紧时，一方面会导致攀爬所需要的动力增加，另一方面是会损坏槟榔树干外表，为此，本发明针对不同尺寸的树干均可以调节扭簧7的弹力，使得在用于不同直径的树干时，均可以保证扭簧7对安装架1和调节夹板6的拉力不变，调节扭簧7的弹力时，通过电动推杆22带动调节杆21在水平方向上进行移动，从而可以调节扭簧7两端之间的距离，实现扭簧7弹力的调节。

优选的，所述安装架1外侧壁设置有限位槽23，所述调节杆21的一端伸入到限位槽23中。

电动推杆22带动调节杆21进行移动时，调节杆21会在限位槽23中进行平移，限位槽23的设置可以方便调节杆21的移动发生偏移。

优选的，所述攀爬机构还包括树干直径检测机构，所述树干直径检测机构包括主控单元24、电位器25、电流互感器26、第一转轴27、第二转轴28、同步皮带29以及带轮30，所述主控单元24、电流互感器26以及电位器25设置在安装腔8内，所述第一转轴27以及第二转轴28与安装架1外侧壁转动连接，所述第一转轴27伸入到安装腔8中，并与所述电位器25的旋钮连接，所述第二转轴28穿过调节夹板6，所述扭簧7套在第二转轴28外侧，所述带轮30设置在第一转轴27以及第二转轴28上，所述同步皮带29与带轮30连接，所述电流互感器26检测电位器25所在电路的电流值，所述主控单元24分别与电动推杆22以及电流互感器26电连接。

所设置的树干直径检测机构可以用于检测被夹紧的树干的直径大小，从而可以通过电动推杆22带动调节杆21进行扭簧7弹力的调节，在检测树干直径时，首先使树干位于穿行腔9中，然后转动调节夹板6的位置，使辅助轮5、主动轮3以及从动轮4对树干进行夹紧，调节夹板6转动的过程中，其一端设置的第二转轴28会同步进行转动，通过带轮30以及同步皮带29的设置，第一转轴27会跟随第二转轴28进行同步旋转，并带动电位器25的旋钮进行转动，使电位器25接入到电路中的阻值发生变化，电流互感器26检测电位器25所接入电路的电流值的大小，并输送给主控单元24，主控单元24根据电流值进行转换，并根据第二转轴28与辅助轮5之间的距离来计算得到树干的直径大小，根据获得的直径大小控制电动推杆22对调节杆21进行调节，以使扭簧7的弹力处于恒定状态。

优选的，所述收集盘包括底板31、侧板32、连接杆33、称重传感器34、旋转电机35以及绳子36，所述侧板32间隔设置在底板31上表面，所述连接杆33连接所有的侧板32，位于中间的所述侧板32与安装架1连接，所述称重传感器34设置在底板31上表面，所述倒刺37设置在侧板32的顶面，所述旋转电机35设置在最外侧的侧板32的顶面两端，所述绳子36一端缠绕在旋转电机35输出轴上，另一端与底板31顶面连接，所述主控单元24分别与旋转电机35以及称重传感器34电连接，还包括超声波测高仪38，所述超声波测高仪38设置在安装架1侧面，所述主控单元24与超声波测高仪38电连接。

在进行果实的切割时，槟榔果实以及枝桠会掉落在底板31上，并通过侧板32上的倒刺37进行挂接，底板31上设置的称重传感器34可以检测槟榔果实的收集量，当收集到一定量时，需要将收集的果实运输到地面上，主控单元24控制旋转电机35工作，使绳子36展开，从而底板31下降，在下降的过程中，槟榔果实会跟随底板31下降，而在安装架1上还设置了超声波测高仪38，可以测量安装架1此时处于的高度，然后主控单元24控制旋转电机35带动底板31下降到地面附近时，使底板31倾斜设置，然后将槟榔果实倒在地面上，最后旋转电机35带动绳子36收卷，使底板31上升恢复原位，从而可以继续进行槟榔的采摘和收集。

对于底板31而言，由于其初始状态为倾斜的，在底板31下降到地面前，为防止槟榔高空掉落，需要保证其在下降的过程中为水平状态，为此，本发明的旋转电机35数量为四个，分别位于底板31的上方四角，主控单元24可以先控制高度较高一侧的两个旋转电机35先展开绳子36，然后再控制高度较低一侧的两个旋转电机35展开绳子36，使底板31呈水平状态下降，在底板31下降到地面附近时，控制底板31一侧翘起，使槟榔滑落。

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 (10)

1.一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，包括攀爬机构、采摘机构以及收集机构，所述攀爬机构包括安装架、攀爬电机、主动轮、从动轮、辅助轮、调节夹板以及扭簧，所述安装架一侧设置有安装腔，所述主动轮以及从动轮设置在安装腔中，所述攀爬电机设置在安装架外侧壁上，其输出轴与主动轮连接，所述调节夹板一端与安装架外侧壁转动连接，另一端设置有所述辅助轮，所述主动轮、从动轮以及辅助轮之间形成供树干穿过的穿行腔，所述扭簧设置在调节夹板侧壁上，其两端分别与调节夹板侧壁以及安装架侧壁连接；所述采摘机构包括环形切刀以及驱动机构，所述环形切刀设置在安装架顶部，其顶面设置有刀刃，所述驱动机构设置在安装架上，用于驱动环形切刀旋转；所述收集机构包括收集盘，所述收集盘一侧与安装腔对侧的安装架侧壁连接，另一侧朝向上方倾斜，所述收集盘上设置有若干倒刺。

2.根据权利要求1所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述驱动机构包括切割电机、主动齿轮、弧形齿条以及连接板，所述主动齿轮设置在安装架顶部，所述切割电机设置在安装架内部，其输出轴伸出到安装架外部与主动齿轮连接，所述弧形齿条滑动设置在安装架顶面，所述主动齿轮与弧形齿条啮合，所述连接板一端与弧形齿条顶面连接，另一端与环形切刀底面连接。

3.根据权利要求2所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述驱动机构还包括弧形压板以及限位轴，所述弧形齿条顶面设置有弧形槽，弧形压板设置在弧形齿条顶面，所述限位轴顶端与弧形压板底面连接，其底端穿过弧形槽，并与安装架顶面连接。

4.根据权利要求1所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述攀爬机构包括U型架，所述U型架设置在安装架侧壁上，所述攀爬电机设置在U型架上，其输出轴穿过U型架与主动轮连接。

5.根据权利要求1所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述主动轮的粗糙度大于从动轮和辅助轮的粗糙度。

6.根据权利要求1所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述攀爬机构还包括固定杆、调节杆以及夹持力调节机构，所述固定杆设置在调节夹板侧壁上，所述调节杆滑动设置在安装架侧壁上，所述扭簧的两端分别与固定杆以及调节杆连接，所述夹持力调节机构包括电动推杆，所述电动推杆设置在安装架外侧壁上，其输出轴与调节杆外侧壁连接。

7.根据权利要求6所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述安装架外侧壁设置有限位槽，所述调节杆的一端伸入到限位槽中。

8.根据权利要求6所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述攀爬机构还包括树干直径检测机构，所述树干直径检测机构包括主控单元、电位器、电流互感器、第一转轴、第二转轴、同步皮带以及带轮，所述主控单元、电流互感器以及电位器设置在安装腔内，所述第一转轴以及第二转轴与安装架外侧壁转动连接，所述第一转轴伸入到安装腔中，并与所述电位器的旋钮连接，所述第二转轴穿过调节夹板，所述扭簧套在第二转轴外侧，所述带轮设置在第一转轴以及第二转轴上，所述同步皮带与带轮连接，所述电流互感器检测电位器所在电路的电流值，所述主控单元分别与电动推杆以及电流互感器电连接。

9.根据权利要求8所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，所述收集盘包括底板、侧板、连接杆、称重传感器、旋转电机以及绳子，所述侧板间隔设置在底板上表面，所述连接杆连接所有的侧板，位于中间的所述侧板与安装架连接，所述称重传感器设置在底板上表面，所述倒刺设置在侧板的顶面，所述旋转电机设置在最外侧的侧板的顶面两端，所述绳子一端缠绕在旋转电机输出轴上，另一端与底板顶面连接，所述主控单元分别与旋转电机以及称重传感器电连接。

10.根据权利要求9所述的一种槟榔自动采摘装置，其特征在于，还包括超声波测高仪，所述超声波测高仪设置在安装架侧面，所述主控单元与超声波测高仪电连接。

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