CN114451136B - 一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，包括提升输送装置、离地检测装置、升降装置、菠萝采收装置、果实收集器；菠萝采收装置包括机架、扶果器结构、刀具部分、滚筒结构；机架通过升降装置安装在农业机械上，提升输送装置安装在农业机械上，扶果器结构、刀具部分、滚筒结构、果实收集器、离地检测装置均安装在机架上；扶果器结构、果实收集器、提升输送装置从前往后依次设置，滚筒结构位于扶果器结构的上方，离地检测装置位于机架的下方；扶果器结构包括多个V型斜坡式扶果器，刀具部分包括多个V型切刀。本发明结构简单，成本低，并且能够实现菠萝的连续、快速、批量化采收，属于菠萝采收装置技术领域。

Description

一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置

技术领域

本发明涉及菠萝采收装置技术领域，具体涉及一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置。

背景技术

目前，菠萝采收的机械化和自动化水平较低，大部分菠萝的采摘都是以手工采收为主，手工采收效率低、速度慢、劳动强度大。而用于菠萝采收的机械化设备大多结构复杂、成本高、通用性差，难以适应各种采收环境，难以实现批量化采收。

在菠萝大面积种植地中，常用大批量菠萝采摘设备，通常设备一次行进就对多行菠萝同时采收。然而菠萝果实并非全部以正常姿态生长，对于这类菠萝果实，通常是调整切刀的角度，使之与菠萝的姿态适配，但由于是大批量采摘，同时进入切刀的菠萝果实必然不能保证相同的姿态，因此会导致部分菠萝果实采摘遗漏。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，能将果实扶正后采摘从而增加果实大批量收获的成功率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，安装于农业机械上，包括提升输送装置、离地检测装置、升降装置、菠萝采收装置、果实收集器；菠萝采收装置包括机架、扶果器结构、刀具部分、滚筒结构；机架通过升降装置高度可调的安装在农业机械上，用于将菠萝向上输送的提升输送装置安装在农业机械上，扶果器结构、刀具部分、滚筒结构、果实收集器、离地检测装置均安装在机架上；扶果器结构、果实收集器、提升输送装置从前往后依次设置，用于将菠萝向后推送的滚筒结构位于扶果器结构的上方，离地检测装置位于机架的下方；扶果器结构包括多个横向排列的V型斜坡式扶果器，刀具部分包括多个V型切刀，相邻V型斜坡式扶果器之间均设有V型切刀。

作为一种优选，V型斜坡式扶果器包括斜坡式顶板、下支撑底板、附加套嘴；斜坡式顶板呈“V”字型，弯折成位于最前端的水平段和从前下方向后上方倾斜的倾斜段；下支撑底板水平设置，呈“V”字型；下支撑底板的前端和水平段固定连接，下支撑底板的后端、倾斜段的后端均与机架固定连接，附加套嘴套接在斜坡式顶板和下支撑底板的前端。

作为一种优选，刀具部分还包括刀具安装板、刀具升降装置，V型切刀安装在刀具安装板上，刀具安装板通过刀具升降装置高低可调的安装在机架上；V型切刀的开口朝向前方。

作为一种优选，滚筒结构包括可转动的滚筒和位于滚筒外壁的两排刚柔性杆；滚筒的轴向沿着横向水平设置；两排刚柔性杆沿着滚筒圆柱形外壁圆周对称分布；每根刚柔性杆均沿着滚筒的径向设置。

作为一种优选，每排刚柔性杆中，刚柔性杆沿着滚筒的轴向排列成直线。

作为一种优选，每排刚柔性杆中，刚柔性杆从滚筒的左右两端分别以相反旋向均匀布置在螺旋形曲线上，相反旋向的两根螺旋形曲线在滚筒中部平滑过渡接合，刚柔性杆在滚筒上左右对称布置。

作为一种优选，离地检测装置为压阻式传感器，压阻式传感器的探头朝下，探头上安装有被压阻式传感器的弹簧压在地面上滚动的滚轮。

作为一种优选，升降装置包括直线型推拉杆和导柱；直线型推拉杆驱动机架相对于农业机械升降，导柱与农业机械相对固定，机架相对于导柱滑移，导柱沿着竖直方向设置。

作为一种优选，果实收集器的前端开口，开口的下边缘与斜坡式顶板的上端位置对应设置；提升输送装置为传送带式。

作为一种优选，农业机械为高床作业机或拖拉机。

本发明具有如下优点：

1.本发明结构简单，成本低，并且能够实现菠萝的连续、快速、批量化采收。

2.采用V型斜坡式扶果器，能够将正常生长或倒伏的菠萝果实扶正并且推送到相邻V型斜坡式扶果器形成的V型槽和V型切刀的刀口上，然后通过滚筒结构的刚柔性杆给予的向后的力与V型斜坡式扶果器的支持力及V型切刀的切割力的共同作用下，形成力矩，在菠萝的杆茎处切断，将菠萝果实从植株上分离开来，实现菠萝的采收，带杆茎的菠萝能减少菠萝的腐烂，方便果实的运输，减少损失。

3.滚筒结构采用双排式刚柔性杆的布置方式，能加大扶果器对菠萝的容果空间，让菠萝有更好的采收位置，有利于将菠萝从植株上分离开来，增加采收成功率。如果使用沿螺旋形曲线安装的刚柔性杆滚筒进行采收时，旋转的滚筒还能使已分离的果实从菠萝采收装置的左右两边向中间聚集，以便于输送。

4.刚柔性杆的表面由弹性较大，硬度较小的材料构成如橡胶外套，内部为高硬度材质，例如PVC材质，刚柔性杆通过滚筒内侧和外侧的螺母安装锁紧在滚筒外侧表面，可以根据菠萝品种的差异而产生的果实大小、果实高度等差异，方便调节刚柔性杆的长度，有利于将菠萝从植株上分离开来，具有更好的通用性。

5.V型斜坡式扶果器的斜坡式顶板、下支撑底板及附加套嘴采用螺栓连接，可根据菠萝的品种和种植方式等的不同而产生的果实大小、果实高度等不同，自主加装合适的附加套嘴。V型斜坡式扶果器两侧不需要开刃，减少加工工序，并且能保护菠萝果实不易受到损伤。V型斜坡式扶果器是倾斜设置，方便对菠萝的扶正和能方便果实的收集。V型斜坡式扶果器不需要额外动力，有利于节省成本和减少制造过程。

6.设置V型切刀，此切刀能在菠萝果实杆茎不断接近V型刃的底部时，不断增加挤压力，能有效切割菠萝的杆茎，且刀具的高度及进刀量可以根据果实品种的差异通过刀具升降装置可以调节，能有效增加果实收获的成功率。

7.离地检测装置检测菠萝采收装置的离地高度，自动调节菠萝采收装置的离地高度，从而避免与地面障碍物碰撞，有效进行果实采收。

8.安装一个喇叭状的带斜度的果实收集器，能有效的把菠萝果实收集并传送到传送带上。

9.使用压阻式传感器，在传感器的探头上安装有滚轮。滚轮在田地中直接与地面接触，能消除杂草、枝叶和松软泥土的干扰，有效的探测菠萝采收装置底部离地面的真实高度，增加探测精度。

附图说明

图1是本发明用于高床作业机的整体安装图。

图2是本发明的菠萝采收装置的局部放大图。

图3是机架的结构示意图。

图4a是实施例一的滚筒结构示意图。

图4b是实施例二的滚筒结构示意图。

图5是V型斜坡式扶果器的示意图。

图6a是刀具部分的俯视图。

图6b是刀具部分的安装示意图。

图7是本发明的采收作业示意图。

图8是压阻式传感器的原理图。

图9是果实收集器的立体图。

1是提升输送装置，2是离地检测装置和升降装置，3是菠萝采收装置，4是果实收集器。

2-1压阻式传感器，2-2是直线型推拉杆，2-3是导柱。

3-1是机架，3-2是轴承座安装板，3-3是滚筒结构，3-4是刀具部分，3-5是扶果器结构，3-6是轴承座，3-7是联轴器，3-8是减速器安装架，3-9是减速器，3-10是伺服电机。

3-1-1是上侧固定架横梁，3-1-2是上侧固定架左右纵梁，3-1-3为上侧固定架支撑柱，3-1-4为外侧支撑架前后侧杆，3-1-5为扶果器斜坡式顶板的支撑架，3-1-6为下支撑底板的支撑架。

3-3-1是刚柔性杆，3-3-2是螺母，3-3-3是滚筒轴，3-3-4是滚筒端盖，3-3-5是滚筒。

3-4-1是V型切刀，3-4-2是刀具升降装置。

3-5-1是斜坡式顶板，3-5-2、3-5-3是M10螺栓，3-5-4是下支撑底板，3-5-5是附加套嘴，3-5-6是M8螺栓。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，安装于农业机械上，包括提升输送装置、离地检测装置、升降装置、菠萝采收装置、果实收集器；菠萝采收装置包括机架、扶果器结构、刀具部分、滚筒结构；机架通过升降装置高度可调的安装在农业机械上，用于将菠萝向上输送的提升输送装置安装在农业机械上，扶果器结构、刀具部分、滚筒结构、果实收集器、离地检测装置均安装在机架上；扶果器结构、果实收集器、提升输送装置从前往后依次设置，用于将菠萝向后推送的滚筒结构位于扶果器结构的上方，离地检测装置位于机架的下方；扶果器结构包括多个横向排列的V型斜坡式扶果器，刀具部分包括多个V型切刀，相邻V型斜坡式扶果器之间均设有V型切刀。

V型斜坡式扶果器包括斜坡式顶板、下支撑底板、附加套嘴；斜坡式顶板呈“V”字型，弯折成位于最前端的水平段和从前下方向后上方倾斜的倾斜段；下支撑底板水平设置，呈“V”字型；下支撑底板的前端和水平段固定连接，下支撑底板的后端、倾斜段的后端均与机架固定连接，附加套嘴套接在斜坡式顶板和下支撑底板的前端。具体的，下支撑底板的前端和水平段通过螺栓连接在一起，斜坡式顶板的后端安装在扶果器斜坡式顶板的支撑架上，下支撑底板的后端安装在下支撑底板的支撑架上。

刀具部分还包括刀具安装板、刀具升降装置，V型切刀安装在刀具安装板上，刀具安装板通过刀具升降装置高低可调的安装在机架上；V型切刀的开口朝向前方。具体的，刀具升降装置安装在扶果器斜坡式顶板的支撑架上。V型切刀的安装高度、进刀深度等可通过刀具升降装置调节，便于切断菠萝果实的杆径，从而把菠萝果实从植株上分离开来，有利于减少菠萝果实的损伤。

滚筒结构包括可转动的滚筒和位于滚筒外壁的两排刚柔性杆；滚筒的轴向沿着横向水平设置；两排刚柔性杆沿着滚筒圆柱形外壁圆周对称分布；每根刚柔性杆均沿着滚筒的径向设置。具体的，滚筒内部中空，两侧为滚筒端盖，中间装有滚筒轴，滚筒轴通过两个轴承座安装在轴承座安装板上，轴承座安装板安装在机架上。刚柔性杆通过滚筒内侧和外侧的螺母安装锁紧在滚筒的外侧表面。滚筒轴的驱动器为（但不限于）伺服电机、步进电机、永磁电机、液压马达、气动马达等。布置两行刚柔性杆，滚筒沿顺时针转动，能增加菠萝果实的容果空间。

每排刚柔性杆中，刚柔性杆沿着滚筒的轴向排列成直线。

离地检测装置为压阻式传感器，压阻式传感器的探头朝下，探头上安装有被压阻式传感器的弹簧压在地面上滚动的滚轮。具体的，压阻式传感器安装在下支撑底板的支撑架上。

升降装置包括直线型推拉杆和导柱；直线型推拉杆驱动机架相对于农业机械升降，导柱与农业机械相对固定，机架相对于导柱滑移，导柱沿着竖直方向设置。具体的，升降装置位于轴承座安装板后部。

果实收集器的前端开口，开口的下边缘与斜坡式顶板的上端位置对应设置；提升输送装置为传送带式。具体的，果实收集器位于扶果器斜坡式顶板的支撑架的后方，能有效的把菠萝果实收集并传送到提升输送装置上。

农业机械为高床作业机，由高床作业机推动在田间作业。

机架包括外侧支撑架和上侧固定架。上侧固定架由四根纵梁，四根横梁，四根支撑柱连接而成，组成类似长方体型结构。外侧支撑架由左右相同结构的两部分组成，其中一侧由前侧杆、后侧杆连接而成，安装在上侧固定架伸出的纵梁处，在外侧支撑架的前侧杆下方安装两根平行的扶果器的斜坡式顶板和下支撑底板支撑架，扶果器的支撑架安装位置与机架的支撑架的前侧杆平齐。

轴承座安装板通过螺栓连接安装在机架左右外侧支撑架上，轴承座安装板需要伸出机架外一定长度，两个轴承座安装在轴承座安装板伸出机架外的一侧。

本发明通过采用V型斜坡式扶果器，能够将正常生长或倒伏的菠萝果实扶正并且推送到两个V型斜坡式扶果器之间围成的V型槽和V型切刀的刀口上，然后通过滚筒的刚柔性杆给予的向后方的力与V型斜坡式扶果器的支持力及V型切刀的切割力的共同作用下，形成力矩，在菠萝的杆茎处切断能将菠萝果实从植株上分离开来，实现菠萝的采收。

在使用本发明时，在菠萝田地上，通过使用压阻式传感器和升降装置自动调节菠萝采收装置的离地高度，并且抬升至菠萝植株采收高度，避免与地面障碍物碰撞，在高床作业机前进过程中，V型斜坡式扶果器会把菠萝叶往两边拨开，菠萝果实从两个V型斜坡式扶果器之间的V型槽进入，开始进入菠萝果实修正过程，V型斜坡式扶果器把果实扶正并且高床作业机在前进过程中把菠萝果实推送到V型斜坡式扶果器的上斜坡顶板部分，菠萝果实的茎秆也开始进入V型切刀的V型口内，启动电机，经过减速器进行减速，减速器通过联轴器直接带动滚筒轴顺时针转动，实现滚筒及刚柔性杆顺时针转动，从而对双排刚柔性杆滚筒的整体顺时针转动。当V型斜坡式扶果器扶正菠萝果实并推送到斜坡式顶板部分时，刚柔性杆转动碰到菠萝果实，随着滚筒继续转动，刚柔性杆就会产生变形，变形的刚柔性杆从菠萝的下侧部分托着菠萝，变形的刚柔性杆具有回弹力，与此同时，滚筒继续转动，托着菠萝的刚柔性杆仍会向上转动，托着菠萝的柔性杆就会给菠萝施加向后上的作用力，刚柔性杆旋转时给予的向上的作用力和回弹力及扶果器固定菠萝果实时给予的支持力和V型切刀的切割力，在这几个力的共同作用下，在菠萝的底部杆茎处形成一个方向与高床作业机前进方向相反的力矩，能将菠萝从植株上分离开来，实现菠萝的采收。在采收过程中，可以通过调整滚筒驱动器的工作状态来调整滚筒转动的速度，以及调整高床作业机的前进速度进而调整采收速度。

本发明通过滚筒轴带动滚筒及滚筒上的刚柔性杆顺时针旋转，刚柔性杆旋转时给予的向上的作用力和刚柔性杆变形产生的回弹力及V型斜坡式扶果器将正常生长或倒伏的菠萝果实扶正并且推送到V型斜坡式扶果器后部时给予的支持力和V型切刀的切割力，在这几个力的共同作用下，在菠萝的底部形成一个方向与高床作业机前进方向相反的力矩，从而将菠萝从植株上分离开来，实现菠萝果实的采收；本装置通过多组压阻式传感器检测菠萝采收装置离地高度，自动调节菠萝采收装置的离地高度，从而避免与地面障碍物碰撞，有效的采收果实；滚筒采用双排式刚柔性杆，能加大扶果器对菠萝的容果空间，让菠萝有更好的采收位置，有利于将菠萝从植株上分离开来，增加采收成功率；刚柔性杆表面由弹性较大，硬度较小的材料构成，如橡胶外套套接内部高硬度PVC材质，刚柔性杆通过滚筒内侧和外侧的螺母安装锁紧在的滚筒外侧表面，可以根据菠萝品种的差异而产生的果实大小、果实高度等差异，方便调节刚柔性杆的长度，有利于将菠萝从植株上分离开来；扶果器的斜坡式顶板和下支撑底板及附加套嘴（采用橡胶材质）采用螺栓连接，可根据菠萝的品种和种植方式等的不同而产生的果实大小、果实高度等不同，自主加装合适的附加套嘴，方便对菠萝的扶正，并且能保护菠萝果实不易损伤；在扶果器的斜坡式顶板的支撑架上加装一行V型切刀，能有效切割菠萝的杆径，增加果实收获的成功率；在扶果器斜坡式顶板的支撑架后方安装一个喇叭状的带斜度的果实收集器，能有效的把菠萝果实收集并传送到提升输送装置上；离地检测装置采用压阻式传感器，在传感器的探头上安装有滚轮。滚轮使传感器探头能在地面上前后滚动，弹簧则能消除杂草、枝叶和松软泥土的干扰，有效的探测采收器底部离地面的真实高度增加探测精度；本发明结构简单，成本低，并且能够实现菠萝的连续、快速、批量化采收。

实施例二

本实施例的滚筒结构中，每排刚柔性杆中，刚柔性杆从滚筒的左右两端分别以相反旋向均匀布置在螺旋形曲线上，相反旋向的两根螺旋形曲线在滚筒中部平滑过渡接合，刚柔性杆在滚筒上左右对称布置。使用刚柔性杆以相反旋向均匀布置在螺旋形曲线上的滚筒进行采收时，旋转的滚筒还能使已分离的水果从采收装置的左右两边向中间聚集，以便于输送。

农业机械为拖拉机，本发明可安装在拖拉机的前端或后端，由拖拉机推动在田间作业。

本实施例未提及部分同实施例一。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，安装于农业机械上，其特征在于：包括提升输送装置、离地检测装置、升降装置、菠萝采收装置、果实收集器；菠萝采收装置包括机架、扶果器结构、刀具部分、滚筒结构；机架通过升降装置高度可调的安装在农业机械上，用于将菠萝向上输送的提升输送装置安装在农业机械上，扶果器结构、刀具部分、滚筒结构、果实收集器、离地检测装置均安装在机架上；扶果器结构、果实收集器、提升输送装置从前往后依次设置，用于将菠萝向后推送的滚筒结构位于扶果器结构的上方，离地检测装置位于机架的下方；扶果器结构包括多个横向排列的V型斜坡式扶果器，刀具部分包括多个V型切刀，相邻V型斜坡式扶果器之间均设有V型切刀；

滚筒结构包括可转动的滚筒和位于滚筒外壁的两排刚柔性杆；滚筒的轴向沿着横向水平设置；两排刚柔性杆沿着滚筒圆柱形外壁圆周对称分布；每根刚柔性杆均沿着滚筒的径向设置。

2.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：V型斜坡式扶果器包括斜坡式顶板、下支撑底板、附加套嘴；斜坡式顶板呈“V”字型，弯折成位于最前端的水平段和从前下方向后上方倾斜的倾斜段；下支撑底板水平设置，呈“V”字型；下支撑底板的前端和水平段固定连接，下支撑底板的后端、倾斜段的后端均与机架固定连接，附加套嘴套接在斜坡式顶板和下支撑底板的前端。

3.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：刀具部分还包括刀具安装板、刀具升降装置，V型切刀安装在刀具安装板上，刀具安装板通过刀具升降装置高低可调的安装在机架上；V型切刀的开口朝向前方。

4.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：每排刚柔性杆中，刚柔性杆沿着滚筒的轴向排列成直线。

5.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：每排刚柔性杆中，刚柔性杆从滚筒的左右两端分别以相反旋向均匀布置在螺旋形曲线上，相反旋向的两根螺旋形曲线在滚筒中部平滑过渡接合，刚柔性杆在滚筒上左右对称布置。

6.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：离地检测装置为压阻式传感器，压阻式传感器的探头朝下，探头上安装有被压阻式传感器的弹簧压在地面上滚动的滚轮。

7.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：升降装置包括直线型推拉杆和导柱；直线型推拉杆驱动机架相对于农业机械升降，导柱与农业机械相对固定，机架相对于导柱滑移，导柱沿着竖直方向设置。

8.按照权利要求2所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：果实收集器的前端开口，开口的下边缘与斜坡式顶板的上端位置对应设置；提升输送装置为传送带式。

9.按照权利要求1所述的一种带扶果器的双排刚柔性杆滚筒菠萝采收装置，其特征在于：农业机械为高床作业机或拖拉机。

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