CN114451138A - 一种用于西蓝花收割的采收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于西蓝花收割的采收装置，包括套筒，所述套筒的内部设置腔体，底部设置有开口，所述套筒的内腔中设置有传动机构，底部开口处设置有收割装置，顶部设置有驱动装置，所述传动机构包括连接杆，所述连接杆的顶端与所述驱动装置连接，底端固定设置有杆端关节轴承，所述杆端关节轴承的连接孔中设置有双端连杆，所述套筒的外壁上设置有凹槽，所述双端连杆从所述凹槽穿出后与所述切割装置传动连接。利用驱动机构带动刀盘向内切割，方便有效地实现了利用单个收割机构，就实现了西蓝花根部的切割采摘。并在西蓝花根部切割后进行短暂收纳，具有使用方便安全，工作效率高，稳定性好，生产成本低的特点。

Description

一种用于西蓝花收割的采收装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体是一种用于西蓝花收割的采收装置。

背景技术

随着时代的发展，人们对于蔬菜的需求逐年提高，而西蓝花作为重要的蔬菜之一深受世界各地人们的喜爱，尤其西欧人民的餐桌上几乎必定出现西蓝花，目前，国内西蓝花的种植面积已经达到了百万亩，每年的西蓝花出口量也基本保持在几十万吨。而整个西蓝花的种植过程，采摘西蓝花的环节所耗费的时间是最多的，而且对于西蓝花的采摘，目前对于西蓝花自动采摘技术研究较少，绝大多数地方仍然采用人工采摘。

因此需要设计一种适用于西蓝花采摘的收割机构，有效保证西蓝花的果实完整性，采摘效率高，结构简单，采摘成本低，以此来解放人工劳动力，加快生产效率。并且，因为西蓝花的特殊性，为了保证西蓝花果实的完整，切割时要对西蓝花进行保护，以避免切割产生的冲击使西蓝花果实滚动。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种高效、且果实完整的西蓝花收割机构的技术方案。

一种用于西蓝花收割的采收装置，包括套筒，所述套筒的内部设置腔体，底部设置有开口，所述套筒的内腔中设置有传动机构，底部开口处设置有收割装置，顶部设置有驱动装置，所述传动机构包括连接杆，所述连接杆的顶端与所述驱动装置连接，底端固定设置有杆端关节轴承，所述杆端关节轴承的连接孔中设置有双端连杆，所述套筒的外壁上设置有凹槽，所述双端连杆从所述凹槽穿出后与所述切割装置传动连接。

进一步的，所述切割装置包括刀槽，所述刀槽固定设置在所述套筒底部外侧，所述刀槽的内壁上设置有滑槽，刀片可滑动设置在所述滑槽中，所述刀片的尾部设置有连接端，所述双端连杆与所述连接端铰接配合。

进一步的，所述刀槽的上表面设置有开槽，所述双端连杆穿过所述开槽与所述连接端铰接。

进一步的，所述双端连杆的顶端为球状连接端，底端为铰接孔，所述球状连接端与所述连接孔铰接配合，所述铰接孔与所述连接端连接。

进一步的，所述杆端关节轴承设置有四组，所述连接杆的底端设置有十字连接件，所述杆端关节轴承分别固定设置在所述十字连接件的四个连接部上。

进一步的，所述滑槽的高度至少为两种，相邻的所述刀槽中的所述滑槽之间设置有高度差。

进一步的，所述滑槽设置有两种高度，相对设置的所述刀槽中的所述滑槽高度相同。

进一步的，所述驱动装置包括步进电机，所述步进电机通过支架固定安装在所述套筒的上端，所述套筒的上端设置有中心孔，所述连接杆穿出所述中心孔后连接至所述步进电机的输出轴。

进一步的，所述输出轴固定设置有曲柄，所述曲柄的端部铰接设置有摇杆，所述摇杆的另一端与所述连接杆铰接配合。

进一步的，所述驱动装置包括气缸，所述气缸通过支架固定安装在所述套筒的上端，所述套筒的上端设置有中心孔，所述连接杆穿出所述中心孔后连接至所述气缸的输出端。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

利用驱动机构带动刀盘向内切割，方便有效地实现了利用单个收割机构，就实现了西蓝花根部的切割采摘。并在西蓝花根部切割后进行短暂收纳，具有使用方便安全，工作效率高，稳定性好，生产成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为出刀切割状态结构示意图；

图3为收刀回槽状态结构示意图；

图4为本发明的刀槽细节示意图；

图5为本发明的轴侧剖面示意图。

图中：1步进电机；2曲柄；3摇杆；4支架；5套筒；501凹槽；502中心孔；6双端连杆；601球状连接端；602铰接孔；7刀槽；701滑槽；702开槽；8连接杆；9十字连接件；10杆端关节轴承；1001连接孔；11刀片；1101连接端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-5所示，一种用于西蓝花收割的采收装置，包括传动机构、收割装置和驱动装置。套筒5的底部设置有开口，内置空腔，传动机构设置在内腔中，驱动装置和收割装置分别设置在套筒5的上下两端。套筒5的上端设置有安装支架，通过安装支架，带动套筒5以及设置在套筒中的收割装置移动，以实现对不同的西蓝花进行收割，安装支架的底部设置有行走机构，一般来说为滚轮，通过滚轮滚动使安装支架运行。套筒5在安装支架上可以升降设置，在收割过程中，从西蓝花上方套入，对西蓝花的根部进行切割。

由于本机构为西蓝花采摘的收割机构，因此设计的初衷是将套筒5连接在总支架上进行固定和定位西蓝花并进行采摘，而将套筒5固定好位置，使其整体开口方向竖直向下后，在套筒5的上方有4个通孔，用于通过螺母和螺栓将L型的支架4和套筒5固定在一起， L型支架的上方有四个通孔，将步进电机1一面上的四个螺栓拧松后，穿过L型支架固定L型支架上，通过步进电机1的转动控制，使得曲柄2绕着步进电机1的输出端进行圆周转动，曲柄2的另外一端通过螺栓与螺母连接摇杆3，摇杆3另外一端再通螺栓与螺母相连的连接杆8，连接杆8上方穿过套筒5上方的中心孔502限位，限制了连接杆8的五个自由度，只能进行在竖直方向上的上下运动，并通过螺栓与螺母同摇杆3连接在一起，且与十字连接件9中央的贯穿螺纹孔和螺母进行螺纹连接。

十字连接件9的末端有四个圆周阵列分布的螺纹孔，与四个杆端关节轴承10螺纹连接，本实施例中采用四个鱼眼杆端关节，连接孔1001即鱼眼内芯分别与四根双端连杆6的球状连接端601相连，双端连杆6另一端的设置铰接孔602，通过铰接孔与刀片11的连接端1101，连接端1101为圆柱形末端，通过铰接孔602与连接端1101配合，使双端连杆6与刀片11铰接配合。再通过套筒5外壁的四条矩形凹槽501，以及四个与套筒5下方螺栓相连的四个刀槽7上方的开槽702来进行限位。最终实现以下过程：当步进电机1转动时，输出轴连接的曲柄2带动摇杆3转动，让连接杆8带动十字连接件9进行上下位移，从而使得十字连接件9上的四个杆端关节轴承10上下位移，与此同时由于杆端关节轴承10的鱼眼内芯可以自由转动，从而带动刀片11实现出刀切割和收刀回槽的两个动作。

四组刀片11，方向相对的一对刀片11为一组，两组刀片11在空间上的位置沿着竖直方向上下分布，防止一次切割西蓝花根部不到位。刀片11在刀槽7内部的滑槽701上进行运动，滑槽701与刀片11之间的空隙要保证刀片在运动流畅的同时，间隙尽可能小，使得刀片11不会上下位移影响切割效果。并且防止与另外的不同竖直平面上的一组刀片11相撞。相邻的刀槽7中的滑槽701之间设置有高度差，一般来说高度差为0-5mm。

杆端关节轴承10内部的鱼眼内芯即连接孔1001，可以上下左右任意转动，但是因为双端连杆6被套筒上的四个矩形的凹槽501和刀槽7上的开槽702限位，使得内芯只可以跟着双端连杆6上下转动。

杆端关节轴承10安装在十字连接件9上的时候，虽然由于本身的鱼眼内芯可以任意运动的特性，可以使其朝向的位置较为随意，但还是要保证在安装的时候将其转动到合理的方位，四个杆端关节轴承10水平的一面分别呈90度阵列朝外最佳。

L型支架，竖直部分要切掉一部分，以保证曲柄和摇杆在运动的时候防止磕碰到L型支架的平面。

驱动装置还可以为气缸，气缸的输出端与连接杆8固定连接，同样可以实现十字型支架连接杆带动十字型支架进行上下位移到指定位置。

在刀片11上方的合理位置处，还可以粘贴一定的压力应变片，可以反馈给系统得知套筒内是否有西蓝花。

考虑到成本可以降得更低，可以将十字型支架改为单片的圆片，在圆片上开两个孔，并且将双端连杆的球状末端改为带有通孔的平面，使用销将一对刀片与圆片上的两个孔相连，并且另外一组刀片舍去，使得末端执行器机构更为简单低成本。

“收刀回槽”的原理为：曲柄2的朝向为正上方，以及十字连接件9和杆端关节轴承10均处于最上方的极限位置，刀片11全部伸出。通过系统控制步进电机1的转动180°，步进电机1的输出轴安装的曲柄2绕着输出轴进行圆周转动，曲柄2的另外一端通过螺栓与螺母铰接在摇杆3一端，摇杆3的另外一端铰接在连接杆8的上端，而由于连接杆8穿过套筒5上方的中心孔502限位，限制了连接杆8的五个自由度，只能进行在竖直方向上的上下运动，所以当曲柄2转动了180°后，摇杆3推着连接杆8运动到最下方的极限位置，连接在连接杆8上面的十字连接件9，以及与十字连接件9通过杆端关节轴承10自带的螺纹端和螺母相连的四个杆端关节轴承10也运动到最下方的极限位置，而由于双端连杆6的球状连接端601连接在杆端关节轴承10的鱼眼内芯也就是连接孔1001中，另外一端是一个连接在刀片11后方圆柱形末端的铰接孔602，并且双端连杆6的中间穿过了套筒5外壁和刀槽7的凹槽501和开槽702进行了限位，使得双端连杆6只能在同一平面内运动，当杆端关节轴承10运动到最下方的极限位置时，与双端连杆6的球状端相连的鱼眼内芯的方向逐渐从朝下运动到了朝上，并且与此同时，双端连杆6的卡扣端推动四片刀片11在刀槽7内部的滑槽701上运动，使得四片刀片11向着各自的刀槽7内部进行运动，即完成“收刀回槽”的动作，将西蓝花罩在套筒5当中进行下一步的“出刀切割”动作。

“出刀切割”动作的原理为：当刀片11全部收回槽内，即曲柄2的朝向为正下方，以及十字连接件9和杆端关节接头10均处于最下方的极限位置。通过系统控制步进电机1的转动180°，步进电机1的输出轴安装的曲柄2绕着输出端进行圆周转动，当曲柄2转动了180°后，摇杆3推着连接杆8运动到最上方的极限位置，连接在连接杆8上面的十字连接件9，以及与十字连接件9通过杆端关节轴承10自带的螺纹端和螺母相连的四个杆端关节轴承10也运动到最上方的极限位置，而由于双端连杆6的球状连接端连接在杆端关节轴承10的鱼眼内芯中，另外一端是一个连接在刀片11后方圆柱形末端的铰接孔，并且双端连杆6的中间穿过了套筒5外壁和刀槽7的凹槽501和开槽502进行了限位，使得双端连杆6只能在同一平面内运动，当杆端关节轴承10运动到最上方的极限位置时，与双端连杆6的球状端相连的鱼眼内芯的方向逐渐从朝上运动到了朝下，并且与此同时，双端连杆6的卡扣端拉动四片刀片11在刀槽7内部的滑槽701上运动，使得四片刀片11向着各自的刀槽外部进行运动，即完成“出刀”的动作，可以将切割后下来的西蓝花暂时储存在套筒5当中，并由总支架将此收割机构移动到相应的位置后将西蓝花放出。

使用时，利用驱动机构带动刀盘向内切割，方便有效地实现了利用单个收割机构，就实现了西蓝花根部的切割采摘。并在西蓝花根部切割后进行短暂收纳，具有使用方便安全，工作效率高，稳定性好，生产成本低的特点。

Claims (10)

1.一种用于西蓝花收割的采收装置，包括套筒（5），所述套筒（5）的内部设置腔体，底部设置有开口，其特征在于所述套筒（5）的内腔中设置有传动机构，底部开口处设置有收割装置，顶部设置有驱动装置，所述传动机构包括连接杆（8），所述连接杆（8）的顶端与所述驱动装置连接，底端固定设置有杆端关节轴承（10），所述杆端关节轴承（10）的连接孔（1001）中设置有双端连杆（6），所述套筒（5）的外壁上设置有凹槽（501），所述双端连杆（6）从所述凹槽（501）穿出后与所述切割装置传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述切割装置包括刀槽（7），所述刀槽（7）固定设置在所述套筒（5）底部外侧，所述刀槽（7）的内壁上设置有滑槽（701），刀片（11）可滑动设置在所述滑槽（701）中，所述刀片（11）的尾部设置有连接端（1101），所述双端连杆（6）与所述连接端（1101）铰接配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述刀槽（7）的上表面设置有开槽（702），所述双端连杆（6）穿过所述开槽（702）与所述连接端（1101）铰接。

4.根据权利要求3所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述双端连杆（6）的顶端为球状连接端（601），底端为铰接孔（602），所述球状连接端与所述连接孔（1001）铰接配合，所述铰接孔（602）与所述连接端（1101）连接。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述杆端关节轴承（10）设置有四组，所述连接杆（8）的底端设置有十字连接件（9），所述杆端关节轴承（10）分别固定设置在所述十字连接件（9）的四个连接部上。

6.根据权利要求5所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述滑槽（701）的高度至少为两种，相邻的所述刀槽（7）中的所述滑槽（701）之间设置有高度差。

7.根据权利要求6所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述滑槽（701）设置有两种高度，相对设置的所述刀槽（7）中的所述滑槽（701）高度相同。

8.根据权利要求1所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述驱动装置包括步进电机（1），所述步进电机（1）通过支架（4）固定安装在所述套筒（5）的上端，所述套筒（5）的上端设置有中心孔（502），所述连接杆（8）穿出所述中心孔（502）后连接至所述步进电机（1）的输出轴。

9.根据权利要求8所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述输出轴固定设置有曲柄（2），所述曲柄（2）的端部铰接设置有摇杆（3），所述摇杆（3）的另一端与所述连接杆（8）铰接配合。

10.根据权利要求1所述的一种用于西蓝花收割的采收装置，其特征在于所述驱动装置包括气缸，所述气缸通过支架（4）固定安装在所述套筒（5）的上端，所述套筒（5）的上端设置有中心孔（502），所述连接杆（8）穿出所述中心孔（502）后连接至所述气缸的输出端。

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