CN113892344A - 一种仿生自行分离采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生自行分离采摘装置，包括采摘主杆和采摘副杆。采摘主杆承担的主要的采摘工作，进行采摘工作的主要部件是仿生自分离采摘辊。采摘主杆悬挂在采摘副杆上，并可以沿采摘副杆相对滑动；采摘主杆是主要的采摘部件，对植株的花蕾进行针对性采摘；采摘副杆可依附于多种形式的传动装置，只要将采摘副杆安装于合适的传动装置上，输入动力，仿生自行分离采摘装置即可进行采摘工作。该装置有效解决了针状植物采摘的困难，很好的实现了摘花蕾而不摘叶的效果。

Description

一种仿生自行分离采摘装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种仿生自行分离采摘装置。

背景技术

我国是农业大国，中国的农业起源于新石器时代，一般分布于黄河、长江流域。在历史的长河中，诞生过很多种形状各异的植物。其中、对于一般的果实为针状的植物，其自身的生长状态往往是果实与叶子邻近分布。但是往往是这类植物，其果实在经济、药用等方面有较高的价值。例如，金银花在自然情况下生长时，其花蕾与叶子的生长位置就比较靠近，并且金银花的花蕾和叶子均有其各自的价值。

我国虽然是农业大国，但是农业机械化水平低。在一般的农艺过程中，对于果实为针状的植物，像金银花，其采摘工作都是由人来完成，并且采摘后往往还要人工对花蕾的叶子进行手工筛选分离。目前还没有很好的机械化产品能够代替人去完成采摘和分离工作，依然需要大量劳动力的投入，且效率低下，对金银花花蕾损伤大，无法及时对金银花花蕾进行烘干等后处理工作，最终使成本很高、浪费时间、降低产品质量。

综上，我们提出一种仿生自行分离采摘装置，着力解决目前像金银花等针状植物采摘工作劳动力投入大，成本高，分离工作量大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种仿生自行分离采摘装置，以解决上述背景技术中提出的对于像金银花等针状植物采摘工作劳动力多、成本高、花蕾和叶子分离工作量大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种仿生自行分离采摘装置，包括：采摘主杆和采摘副杆；

进一步的，所述采摘主杆可沿采摘副杆在轴向移动，实现整体地伸长和缩短；

进一步的，所述采摘主杆由采摘杆主架、主架安装锁、螺旋绞龙和仿生自分离采摘辊组成；所述每组采摘主杆中有四根仿生自分离采摘辊(两根仿生自分离采摘主辊、两根仿生自分离采摘副辊)；

进一步的，所述主架安装锁附属于采摘杆主架，可自由拆卸；

进一步的，所述仿生自分离采摘辊沿轴向平行布置，相邻的两根(仿生自分离采摘主辊、仿生自分离采摘副辊)旋向相反；

进一步的，所述采摘副杆由采摘杆副架、副架安装锁、采摘辊轴组成；

进一步的，所述副架安装锁附属于采摘杆副架，可自由拆卸；

进一步的，所述采摘主杆的部位在空间上的结构由内而外分别是采摘辊轴、螺旋绞龙、仿生自分离采摘辊、采摘杆主架；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、一种仿生自行分离采摘装置是根据金银花花蕾被人采摘时的受力状态设计而成，系统内仿生自分离采摘辊的截面经过特殊设计，每根仿生自分离采摘辊的外形设计由该截面沿中心轴拉伸后扭转形成；空间上，四根仿生自分离采摘辊沿轴向平行布置，相邻的两根(仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊)旋向相反；

2、工作时，四根仿生自分离采摘辊按照设计要求旋转，对花蕾作用类似于人手采摘花蕾时的力，花蕾被采摘；同时，由于仿生自分离采摘辊的特殊外形，柔软的叶子可以形变，几乎不会受到力的作用，所以不会被采摘。

3、一种仿生自行分离采摘装置可以有效的完成对花蕾的针对性采摘，同时保护叶子不会被采摘。

附图说明

图1为本发明一些实施例的仿生自行分离采摘装置轴测图。

图2为本发明一些实施例的采摘主杆示意图。

图3为本发明一些实施例的人手拿笔受力分析示意图。

图4为本发明一些实施例的仿生自分离采摘辊横截面示意图。

图5为本发明一些实施例的仿生自分离采摘辊外形及空间位置示意图。

图6为本发明一些实施例的采摘副杆示意图。

图7为本发明一些实施例的仿生自行分离采摘装置安装位置关系示意图(剖视图)。

图8为本发明一些实施例的仿生自行分离采摘装置内部结构拆解示意图。

图9为本发明一些实施例的仿生自行分离采摘装置运转情况示意图。

图10为本发明一些实施例的仿生自行分离采摘装置采摘工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

正如背景技术所介绍的，为了解决现有技术中存在的不足，本实施例提出了一种仿生自行分离采摘装置，参照图1，包括采摘主杆Ⅰ、采摘副杆Ⅱ。采摘主杆Ⅰ悬挂在采摘副杆Ⅱ上，并可以沿采摘副杆Ⅱ相对滑动；采摘主杆Ⅰ是主要的采摘部件，对植株的花蕾进行针对性采摘；采摘副杆Ⅱ可依附于多种形式的传动装置，只要将采摘副杆Ⅱ安装于合适的传动装置上，整个仿生自行分离采摘装置即可完成其设计的功能。

本实施方式公开的发明内容考虑到了像金银花等针状植物在自然情况下生长的客观状况，进行了真实的考察，兼顾效率、成本等因素，装置具有高度机械化、自动化，可以有效提高采摘效率，实现花蕾和叶子的分离，市场前景广阔。

在一个或多个实施方式中，具体采用如下技术方案：

参照图2，采摘主杆Ⅰ包括采摘杆主架Ⅰ-01、主架安装锁Ⅰ-02、小螺栓Ⅰ-03、小螺母Ⅰ-04、主架轴孔Ⅰ-05、仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06、仿生自分离采摘副辊Ⅰ-07、第一螺旋绞龙Ⅰ-08、第二螺旋绞龙Ⅰ-09、滑道Ⅰ-10。采摘杆主架Ⅰ-01上设有主架安装锁Ⅰ-02、主架轴孔Ⅰ-05和滑道Ⅰ-10，主架安装锁Ⅰ-02通过小螺栓Ⅰ-03和小螺母Ⅰ-04安装在采摘杆主架Ⅰ-01上。其中，仿生自分离采摘辊(仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06、仿生自分离采摘副辊Ⅰ-07)的外形仿照人手拿笔写字时的状态设计而成，如图3所示，即人手拿笔写字时，大拇指、食指、中指分别对笔产生压力，且大拇指的作用力反向作用于于食指、中指作用力的中间，从而对笔产生加持作用。图4为仿生自分离采摘辊的截面示意，在仿生自分离采摘辊内壁开有凹槽Ⅰ-11，每根仿生自分离采摘辊的外形设计由该截面沿中心轴拉伸后扭转形成，扭转的角度与截面在中心轴方向的距离成比例，如图5所示。

参照图6，采摘副杆Ⅱ包括采摘杆副架Ⅱ-01、副架安装锁Ⅱ-02、小螺栓Ⅱ-03、小螺母Ⅱ-04、副架轴孔Ⅱ-05、通孔Ⅱ-06、采摘辊轴Ⅱ-07、第一定位销Ⅱ-08、第二定位销Ⅱ-09、大齿轮Ⅱ-10、小齿轮Ⅱ-11。采摘杆副架Ⅱ-01插入采摘杆主架Ⅰ-01上的滑道Ⅰ-10内，两者实现滑动连接；采摘杆副架Ⅱ-01上安装有副架安装锁Ⅱ-02、副架轴孔Ⅱ-05、通孔Ⅱ-06；副架安装锁Ⅱ-02通过小螺栓Ⅱ-03和小螺母Ⅱ-04安装在采摘杆副架上Ⅱ-01；采摘辊轴Ⅱ-07同时穿过采摘杆主架Ⅰ-01上的主架轴孔Ⅰ-05和采摘杆副架Ⅱ-01上的副架轴孔Ⅱ-05；通孔Ⅱ-06用于与传动装置连接。

参照图7，在采摘杆主架Ⅰ-01部位，第一定位销Ⅱ-08沿采摘辊轴Ⅱ-07直径方向插入采摘辊轴Ⅱ-07，用于传动；在采摘杆副架Ⅱ-01部位，两根第二定位销Ⅱ-09沿采摘辊轴Ⅱ-07直径方向插入采摘辊轴Ⅱ-07，用于采摘辊轴Ⅱ-07与采摘杆副架Ⅱ-01的定位；在采摘辊轴Ⅱ-07外，由内向外依次同心套装第一螺旋绞龙Ⅰ-08或第二螺旋绞龙Ⅰ-09、仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06或仿生自分离采摘副辊Ⅰ-07，同时第一螺旋绞龙Ⅰ-08和第二螺旋绞龙Ⅰ-09相邻交错布置，仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06和仿生自分离采摘副辊Ⅰ-07相邻交错布置，并且第一螺旋绞龙Ⅰ-08与仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06搭配，第二螺旋绞龙Ⅰ-09与仿生自分离采摘副辊Ⅰ-07搭配；第一螺旋绞龙Ⅰ-08与第二螺旋绞龙Ⅰ-09底端与采摘杆主架Ⅰ-01焊接；在采摘杆副架Ⅱ-01外部，采摘辊轴Ⅱ-07外安装有大齿轮Ⅱ-10、小齿轮Ⅱ-11，大齿轮Ⅱ-10与小齿轮Ⅱ-11互相啮合。

参照图8，为了满足仿生自行分离采摘装置的传动运行方式的预期设计要求，即：仿生自分离采摘辊旋转和移动两个动作同步进行，且旋转方向要以图9中所示方向实现。下面以其中一个单元(单元1)进行说明，仿生自行分离采摘装置传动结构包括：采摘辊轴Ⅱ-07、第一定位销Ⅱ-08、仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06。在采摘杆主架Ⅰ-01部位，第一定位销Ⅱ-08沿采摘辊轴Ⅱ-07直径方向插入采摘辊轴Ⅱ-07；在采摘辊轴Ⅱ-07外，由内向外依次同心套装第一螺旋绞龙Ⅰ-08、仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06，第一螺旋绞龙Ⅰ-08底端与采摘杆主架Ⅰ-01焊接；仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06，内侧设有凹槽Ⅰ-11，第一定位销Ⅱ-08可沿凹槽Ⅰ-11移动。动力由外部输入图9中1单元的采摘辊轴Ⅱ-07使其旋转，由于第一定位销Ⅱ-08的作用，带动仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06同步旋转；同时由于第一螺旋绞龙Ⅰ-08的存在，旋转运动迫使采摘杆主架Ⅰ-01沿轴向移动，带动仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06一起移动，这样就实现了仿生自分离采摘主辊Ⅰ-06旋转和移动两个动作同步进行的设计要求。其他单元同理，但因结构设计上第一螺旋绞龙Ⅰ-08和第二螺旋绞龙Ⅰ-09旋向相反，加上大齿轮Ⅱ-10与小齿轮Ⅱ-11的作用，故旋转方向相邻的两个单元相反，移动方向都相同。

本发明的工作原理及使用流程：仿生自分离采摘辊的外形仿照人手拿笔写字时的状态设计而成，如图3所示。人手拿笔写字时，大拇指、食指、中指分别对笔产生压力，且大拇指的作用力反向作用于于食指、中指作用力的中间(图3中1、2、3为相应的作用点)，从而对笔产生加持作用。仿生自分离采摘辊的截面依据上述原理进行特殊设计，如图4；每根仿生自分离采摘辊的外形设计由该截面沿中心轴拉伸后扭转形成，扭转的角度与截面在中心轴方向的距离成比例，如图5；空间上，四根仿生自分离采摘辊沿轴向平行布置，相邻的两根(一根仿生自分离采摘主辊、一根仿生自分离采摘副辊)旋向相反，且沿提升采摘杆绕通孔向整机内部旋转的切线方向相邻的两根仿生自分离采摘辊(一根仿生自分离采摘主辊、一根仿生自分离采摘副辊)在沿轴线方向的相同的任意距离的耦合部位将会对金银花花蕾产生类似于手拿笔写字时的加持作用；同时，对于任意相邻的两根仿生自分离采摘辊(一根仿生自分离采摘主辊、一根仿生自分离采摘副辊)在沿轴线方向的相同的任意距离处，其中一根的突起部位始终对应另一根的凹槽部分(或其中一根的凹槽部位始终对应另一根的突起部分)，所以柔性的叶子始终不会被加持。另外，仿生自分离采摘辊的外形设计由截面沿中心轴拉伸后扭转形成，这样就可以对少数花蕾和叶子紧密贴合的情况产生切向力，将花蕾和叶子捻开，对花蕾和叶子进行辅助分离。

仿生自行分离采摘装置是一个独立的工作单元，借助采摘副杆Ⅱ上的通孔Ⅱ-06将仿生自行分离采摘装置整体安装在合适的传动装置上，且动力由图9中1单元位置处的采摘副杆Ⅱ的采摘辊轴Ⅱ-07输入，并按照图示方向旋转。

用户使用时，通过传动装置将动力传输给采摘辊轴Ⅱ-07，采摘辊轴Ⅱ-07与第一定位销Ⅱ-08同步旋转，带动仿生自分离采摘辊同步旋转，由于螺旋绞龙是不转的，所以第一定位销Ⅱ-08的旋转会迫使螺旋绞龙带着采摘杆主架Ⅰ-01沿轴向移动，那么仿生自分离采摘辊也一起沿轴向移动，这样就实现了仿生自分离采摘辊同时进行旋转和沿轴向移动两个运动。参照图10，在运动时，1、2、3、4单元分别按照图示的方向旋转，植物枝干沿箭头①的方向被卷入仿生自行分离采摘装置，被卷入后的植物枝干的中心轴向方向则位于装置中间空隙位置且方向与纸面垂直。在这种情况下，枝干上的花蕾呈散开状，就会有花蕾被1、3单元同时作用，沿②的方向被采摘；也会有花蕾被2、4单元同时作用，沿③的方向被采摘；同时，由于叶子是柔性的，可以随着仿生自分离采摘辊的旋转改变形状并不会被采摘，于是针对花蕾而保护叶子的采摘工作就可以顺利进行。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，包括采摘主杆和采摘副杆；优选的，所述采摘主杆悬挂在采摘副杆上，并沿采摘副杆相对滑动。

2.如权利要求1所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘主杆是采摘部件，负责对植株的花蕾进行针对性采摘；

所述采摘主杆的主体包括采摘杆主架、仿生自分离采摘主辊、仿生自分离采摘副辊、第一螺旋绞龙、第二螺旋绞龙；所述第一螺旋绞龙和第二螺旋绞龙均焊接在所述采摘杆主架上；

所述仿生自分离采摘辊的设计思路来源于金银花花蕾被人采摘时的受力状态，截面特殊设计；整体外形由该截面沿中心轴拉伸后扭转形成；

所述第一螺旋绞龙和第二螺旋绞龙旋向相反；所述仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊旋向相反；

所述仿生自分离采摘主辊与第一螺旋绞龙搭配并同心安装；所述仿生自分离采摘副辊与第二螺旋绞龙搭配并同心安装；

所述仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊内壁设有凹槽。

3.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘杆主架是基体。

4.如权利要求1所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘副杆可以依附于多种形式的传动装置，只要将采摘副杆安装于合适的传动位置上，所述仿生自行分离采摘装置即可完成所涉及的要求。

优选的，所述采摘副杆的主体包括采摘杆副架、通孔、采摘辊轴、第一定位销、第二定位销、大齿轮、小齿轮。

5.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘杆副架是基体。

6.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述通孔用于安装在合适的传动位置上，以使所述仿生自行分离采摘装置正常工作。

7.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述第一定位销和第二定位销均沿采摘辊轴直径方向插入其中；所述第一定位销可以在所述仿生自分离采摘主辊或仿生自分离采摘副辊的凹槽中滑动，用于传动所述采摘主杆；所述第二定位销用于采摘辊轴与采摘杆副架的定位。

8.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘辊轴负责接收外部传入的动力，并通过所述大齿轮、小齿轮传递给整个仿生自行分离采摘装置。

9.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述采摘辊轴作为主要的动力部件，在采摘主杆部位，采摘辊轴外依次同心安装第一螺旋绞龙、仿生自分离采摘主辊；所述采摘辊轴旋转会带动第一定位销旋转，第一定位销又带动仿生自分离采摘主辊或仿生自分离采摘副辊旋转；所述第一螺旋绞龙或第二螺旋绞龙不旋转，所述第一定位销的旋转会迫使第一螺旋绞龙或第二螺旋绞龙沿轴向移动，那么第一螺旋绞龙和第二螺旋绞龙就会带动采摘杆主架、仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊沿轴向移动；所述仿生自分离采摘主辊或仿生自分离采摘副辊在传动的作用下可以同时进行旋转和沿轴向移动两个动作。

10.如权利要求2所述的一种仿生自行分离采摘装置，其特征在于，所述仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊在工作时，耦合部位会对花蕾产生里的作用，但由于叶子会形变，不会受到仿生自分离采摘主辊和仿生自分离采摘副辊的作用力，故不会被采摘；这样就完成了对花蕾的针对性采摘。

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