CN114731844A - 一种振动式花椒采摘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振动式花椒采摘装置，包括夹持模块、振动模块、收集模块和驱动转动支承模块；振动模块固定于所述驱动转动支承模块的上端；夹持模块设置于振动模块上；收集模块固定于所述驱动转动支承模块的低端，且位于所述夹持模块的正下方。相比传统的人工花椒采摘操作，实现了机械化，既降低人工劳动强度，也提高了采摘效率，从而将人们从手工采摘花椒的繁琐工作中解放出来。
Description
技术领域
本发明属于农业机械化领域，具体涉及一种采用车载式便携振动装置来实现花椒的机械化采摘作业。
背景技术
花椒是芸香科、花椒属落叶小乔木。其果实富含柠檬烯，枯醇，狵牛儿醇等化学成分，是重要的食品调料和药用原料。花椒产地北起我国东北南部，南至五岭北坡，东南至江苏、浙江沿海地带，西南至西藏东南部；台湾、海南及广东等地也有种植。整地栽培时，由于花椒植株较小，根系分布浅，适应性强，一般多在荒山、荒地、路旁、地边、房前屋后等空闲土地栽植花椒。有时也充分利用山区、丘陵的坡台田和梯田地埂；或者营造纯花椒园，如在平川地栽植，也可在山地栽植；复杂的山地，可围山转着栽。由于花椒种植地形地貌较为复杂，难以实现大型机械自动化作业。花椒成熟后，常需要大量的劳动力采摘，由于花椒树上的齿多、叶片繁茂，花椒的果实分布不集中，手工采摘速度慢，采摘作业实施十分困难，工作强度大，效率低，受采摘时限较短影响，事倍功半。此外，花椒树植株高度不一致，范围在3-7米，且形状也不规则，分枝情况多种多样，树干粗细不均，且树皮外部都长有增大皮刺，经常还会划伤采摘者的手臂，这也给采摘作业带来了非常大的难度。针对这一问题，需开发一种适应不同地形，减轻劳动强度，可以持续作业的小型机械自动化装置来完成花椒采摘任务。
专利CN102668815B公开的果树振动采摘手，通过第一电机调节凸轮转速，连续调节动作臂的振动频率；利用杠杆原理放大凸轮的位移，通过第二电机的输出轴带动螺纹丝杆调节滑块在摇杆上的位置，连续调节动作臂的振幅，从而对果树输出不同振幅的振动激励。该发明虽然可以调节树干振动的频率和振幅大小，但是在调节滑块位置后，动作臂与摇杆的中心线不再垂直，振动过程中动作臂会通过前端的手爪对树干产生扭转力矩，容易造成树皮脱落并损伤树干。因此，在调节滑块在摇杆上的位置后，需要同时反向调整立柱和第一电机相对于果树的安装位置，保证动作臂与摇杆的中心线垂直而不至于损伤树皮，且立柱和第一电机安装位置调整繁琐。
专利CN102656999A公开的振动式果树采收装置，利用偏心轮转动使连杆上下摆动，将偏心轮的转动转换为L型摇杆的左右摆动，通过钢丝绳带动与挂钩连接的树干振动，将果实振落。拖拉机动力输出轴的转速可调，用于改变偏心轮的转速，从而改变L型摇杆的振动频率，进而调整钢丝绳和挂钩相连的树干的振动频率。L型摇杆上自上而下布置有1～30个圆孔，通过改变钢丝绳与圆孔的挂接位置，改变钢丝绳对果树的振动幅度。该发明虽可以连续调节树干的振动频率，但不能连续调节果树振幅的大小。因此，在实际应用中，调节功能较为简单，适应性较差。此外，由于钢丝绳是软性材料，只能利用钢丝绳的拉拽运动使树干振动，而反向运动时无法使树干振动，使用率低。
因此，开发出一种安装和调整过程简便，适用地形广泛，贴合树干且不易损坏树干，并能调整振幅且集收集装置为一体的花椒采摘装置就尤为重要。
发明内容
本发明目的在于提供了一种振动式花椒采摘装置，利用振动方式自适应枝干姿态夹紧以一定的振幅摇摆树干使花椒从树上自行脱落，既降低人工劳动强度，也提高了采摘效率。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
该振动式花椒采摘装置，其特征在于：包括用于夹持目标树干并夹紧的夹持模块、用于向树干传递振动的振动模块、用于收集采摘后的花椒颗粒的收集模块和用于装置支撑转动以及动力来源的驱动转动支承模块；
所述振动模块固定于所述驱动转动支承模块的上端；所述夹持模块设置于所述振动模块上；所述收集模块固定于所述驱动转动支承模块的低端，且位于所述夹持模块的正下方。
进一步地，上述驱动转动支承模块包括带座轴承、支撑座连接器、轴承座底板、转动臂、支撑架、履带组、发动机和交叉滚子轴承；
所述履带组位于所述驱动转动支承模块的底部，所述支撑架和发动机固定于所述履带组上，所述交叉滚子轴承固定于所述支撑架的顶部，所述轴承座底板与所述交叉滚子轴承配合，所述带座轴承固定于轴承座底板上，所述支撑座连接器与所述带座轴承配合；所述转动臂固定于所述支撑座连接器上。
进一步地，上述振动模块包括曲柄、步进电机、可拔销、偏心轮、电机支撑架、滑杆连接器、滑杆、支撑板和直线轴承；
所述支撑板固定于所述驱动转动支承模块中的支撑座连接器上，所述步进电机通过所述电机支撑架固定于所述支撑板上，所述步进电机的驱动轴自由端与所述偏心轮连接，所述曲柄的一端通过所述可拔销与所述偏心轮(20)连接，所述曲柄的另一端通过所述滑杆连接器与所述滑杆的一端连接，所述滑杆穿过所述直线轴承与所述夹持模块连接，所述直线轴承固定于所述支撑板上。
进一步地，上述夹持模块包括电动推杆、万向轴承法兰盘、万向轴承、两个橡胶垫底座、两个橡胶垫、夹爪挡板、夹爪支撑管、夹爪滑管、连接板和电动推杆安装架；
所述电动推杆的一端通过所述电动推杆安装架固定于所述滑杆上，所述电动推杆的另一端与所述连接板的一端固定，所述连接板的中部通过所述夹爪滑管与所述滑杆活动连接，所述连接板的另一端与所述夹爪支撑管的一端连接，所述夹爪支撑管的另一端固定有夹爪挡板，所述夹爪挡板依次固定有第一个橡胶垫底座和第一个橡胶垫；
所述滑杆的自由端依次固定有万向轴承法兰盘、万向轴承、第二个橡胶垫底座和第二个橡胶垫。
进一步地，上述收集模块包括收集伞叶、收集伞旋转臂、压块、收集伞支撑臂、可带动收集伞旋转臂转动的舵机、收集箱；
所述收集箱固定在所述支撑架的侧面，所述收集伞旋转臂和收集伞支撑臂通过所述压块与所述舵机连接在一起，所述收集伞旋转臂和收集伞支撑臂中间部分为橡胶叶片，所述收集伞叶连接在所述收集伞旋转臂与收集伞支撑臂之间。
进一步地，上述驱动转动支承模块通过遥控控制行进。
进一步地，上述橡胶垫的表面设有与花椒树干相匹配的凹槽。
本发明的有益效果：
1)本发明公开了一种振动式花椒采摘装置，相比传统的人工花椒采摘操作，实现了机械化，既降低人工劳动强度，也提高了采摘效率，从而将人们从手工采摘花椒的繁琐工作中解放出来。
2)本发明公开了一种振动式花椒采摘装置，装置主体占地空间不大，轻便易转移；实现了集采摘和收集为一体的机械式花椒采摘功能，避免了振动采摘后需要人工收集的作业过程。
3)本发明公开了一种振动式花椒采摘装置，花椒采摘装置利用履带模组，以实现在松软地面及空间有限的条件下进行作业；可以根据花椒树树干的粗细和硬度，改变偏心轮的偏心距，调节振动幅度，避免采摘过程中对树干造成损伤。
附图说明
图1是本发明的结果示意图；
图2是本发明夹持模块示意图；
图3(a)是本发明收集模块示意图；
图3(b)是本发明收集模块局部放大图；
图4是本发明振动模块示意图；
图5是本发明驱动转动支承模块示意图。
图中：
a.夹持模块，b.振动模块,c.收集模块,d.驱动转动支承模块,1.电动推杆，2.万向轴承法兰盘，3.万向轴承，4.橡胶垫底座，5.橡胶垫，6.夹爪挡板，7.夹爪支撑管，8.夹爪滑管，9.连接板，10.电动推杆安装架，11.收集伞叶，12.收集伞旋转臂，13.压块，14.收集伞支撑臂，15.舵机，16.收集箱，17.曲柄，18.步进电机，19.可拔销，20.偏心轮，21.电机支撑架，22.滑杆连接器，23.滑杆，24.支撑板，25.直线导轨，26.带座轴承，27.支撑座连接器，28.轴承座底板，29.转动臂，30.支撑架，31.履带组，32.小型发动机，33.交叉滚子轴承。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
结合附图对本发明进行详述，具体如下：
如图1所示，振动式花椒采摘装置可通过调夹持空间手爪夹紧树干，通过曲柄滑块机构产生的高频往复运动摇晃树干，使花椒自行掉落在装置的收集模块中，完成采摘作业。振动式花椒采摘装置分为夹持模块a、振动模块b、收集模块c、驱动转动支承模块d四个部分。四个模块相互合作完成采摘过程。其中，振动模块b采用了曲柄滑块机构，由此机构可产生振动传递给树干从而形成采摘过程。驱动转动支承模块采用了履带模组，降低了地形限制对整体装置的影响。四个模块相互协作，完成整体的采摘过程。
如图2夹持模块a包括电动推杆1、万向轴承法兰盘2、万向轴3，橡胶垫底座4、橡胶垫5、夹爪挡6、夹爪支撑管7、夹爪滑管8、连接板9、电动推杆安装10。橡胶垫底座4上配有橡胶垫5，防止对树干的损伤，一侧夹爪通过夹爪挡板6与万向轴承法兰盘2及万向轴承3连接，万向轴承3再与橡胶垫底座与橡胶垫连接，使夹爪与形状不一方位各异的树干能够高度贴合，另一侧的万向轴承法兰盘2与滑杆23通过螺栓连接。电动推杆1通过电动推杆安装架10安装与滑杆之上，推杆头与连接板9通过螺栓连接在一起，连接板10同时连接夹爪滑管8及夹爪支撑管7，夹爪支撑管7与夹爪挡板相连。通过电动推杆1的伸缩带动夹爪滑管8在滑杆23上的滑动以实现夹爪的张开和闭合。
如图3(a)和图3(b)所示为本发明花椒采摘装置的收集模块的主视图和局部视图。当驱动转动支承模块d调整好整体机构位置后，收集模块开始工作。舵机15通电转动带动收集伞旋转臂12转动，收集伞旋转臂12中间的橡胶叶片会包覆住花椒树干，同时收集伞叶11会覆盖在树冠下方。当振动模块开始工作后，采摘下的花椒掉落至收集伞叶11内，最终滑落到收集箱16内，从而完成收集过程。
如图4所示为本发明花椒采摘装置的振动模块主视图。电机支撑架21上固定的步进电机18通电带动偏心轮20转动，可拔销19将曲柄17安装在偏心轮20上，与偏心轮18的回转运动会带动曲柄17完成直线往复运动，根据树干直径不同改变可拔销19安装位置来改变振动幅度。曲柄17与滑杆23通过滑杆连接器22连接，滑杆配合于直线轴承25当中，以带动滑杆实现直线运动，直线轴承25安装在支撑板24上，该部分整体模块通过与夹持模块相连，实现夹持器的固定频率振动，完成采摘过程。
如图5所示为本发明花椒采摘装置的驱动转动支承模块主视图。履带组31通过遥控控制，可以实现整体装置的行进和转动，当采摘装置行进至距离树干合适距离。带座轴承26与支撑座连接器27配合，并整体安装于支撑板24上。同时轴承座底板28与交叉滚子轴承28通过螺栓连接。而转动臂29安装在支撑板24上，通过旋转转动臂的角度，从而实现采摘装置的空间回转运动，调整好采摘装置位置后夹紧模块开始工作。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (7)
1.一种振动式花椒采摘装置，其特征在于：包括用于夹持目标树干并夹紧的夹持模块(a)、用于向树干传递振动的振动模块(b)、用于收集采摘后的花椒颗粒的收集模块(c)和用于装置支撑转动以及动力来源的驱动转动支承模块(d)；
所述振动模块(b)固定于所述驱动转动支承模块(d)的上端；所述夹持模块(a)设置于所述振动模块(b)上；所述收集模块(c)固定于所述驱动转动支承模块(d)的低端，且位于所述夹持模块(a)的正下方。
2.根据权利要求1所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述驱动转动支承模块(d)包括带座轴承(26)、支撑座连接器(27)、轴承座底板(28)、转动臂(29)、支撑架(30)、履带组(31)、发动机(32)和交叉滚子轴承(33)；
所述履带组(31)位于所述驱动转动支承模块(d)的底部，所述支撑架(30)和发动机(32)固定于所述履带组(31)上，所述交叉滚子轴承(33)固定于所述支撑架(30)的顶部，所述轴承座底板(28)与所述交叉滚子轴承(33)配合，所述带座轴承(26)固定于轴承座底板(28)上，所述支撑座连接器(27)与所述带座轴承(26)配合；所述转动臂(29)固定于所述支撑座连接器(27)上。
3.根据权利要求2所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述振动模块(c)包括曲柄(17)、步进电机(18)、可拔销(19)、偏心轮(20)、电机支撑架(21)、滑杆连接器(22)、滑杆(23)、支撑板(24)和直线轴承(25)；
所述支撑板(24)固定于所述驱动转动支承模块(d)中的支撑座连接器(27)上，所述步进电机(18)通过所述电机支撑架(21)固定于所述支撑板(24)上，所述步进电机(18)的驱动轴自由端与所述偏心轮(20)连接，所述曲柄(17)的一端通过所述可拔销(19)与所述偏心轮(20)连接，所述曲柄(17)的另一端通过所述滑杆连接器(22)与所述滑杆(23)的一端连接，所述滑杆(23)穿过所述直线轴承(25)与所述夹持模块(a)连接，所述直线轴承(25)固定于所述支撑板(24)上。
4.根据权利要求3所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述夹持模块(a)包括电动推杆(1)、万向轴承法兰盘(2)、万向轴承(3)、两个橡胶垫底座(4)、两个橡胶垫(5)、夹爪挡板(6)、夹爪支撑管(7)、夹爪滑管(8)、连接板(9)和电动推杆安装架(10)；
所述电动推杆(1)的一端通过所述电动推杆安装架(10)固定于所述滑杆(23)上，所述电动推杆(1)的另一端与所述连接板(9)的一端固定，所述连接板(9)的中部通过所述夹爪滑管(8)与所述滑杆(23)活动连接，所述连接板(9)的另一端与所述夹爪支撑管(7)的一端连接，所述夹爪支撑管(7)的另一端固定有夹爪挡板(6)，所述夹爪挡板(6)依次固定有第一个橡胶垫底座(4)和第一个橡胶垫(5)；
所述滑杆(23)的自由端依次固定有万向轴承法兰盘(2)、万向轴承(3)、第二个橡胶垫底座(4)和第二个橡胶垫(5)。
5.根据权利要求4所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述收集模块(b)包括收集伞叶(11)、收集伞旋转臂(12)、压块(13)、收集伞支撑臂(14)、可带动收集伞旋转臂(12)转动的舵机(15)、收集箱(16)；
所述收集箱(16)固定在所述支撑架(30)的侧面，所述收集伞旋转臂(12)和收集伞支撑臂(14)通过所述压块(13)与所述舵机(15)连接在一起，所述收集伞旋转臂(12)和收集伞支撑臂(14)中间部分为橡胶叶片，所述收集伞叶(11)连接在所述收集伞旋转臂(12)与收集伞支撑臂(14)之间。
6.根据权利要求5所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述驱动转动支承模块(d)通过遥控控制行进。
7.根据权利要求6所述的振动式花椒采摘装置，其特征在于：所述橡胶垫(5)的表面设有与花椒树干相匹配的凹槽。
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- 2022-05-26 CN CN202210581708.5A patent/CN114731844A/zh active Pending
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