CN115053696B - 一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法，托盘上设有随托盘移动且用于托举松果的内爪，内爪上沿周向等间隔设有若干拉杆，支撑座上还设有外爪，外爪包括若干沿托盘移动方向可伸缩设置的伸缩杆，伸缩杆自支撑座至抓杆的部分沿托盘径向逐渐远离托盘，各伸缩杆沿周向对应设置在各拉杆的同一侧，伸缩杆上铰接有随其伸缩同步移动的抓杆，抓杆的一端铰接在拉杆上，并随伸缩杆回缩逐渐靠近托盘，另一端绕铰接点摆动并收紧在松果根部周围，抓杆未连接拉杆的一端能够在伸缩杆和拉杆的配合作用下朝内侧摆动，进而收紧在松果根部附近，快速完成对松果整体的包覆和抓紧，整个装置结构简单，且提高了对松果抓取效率。

Description

一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法

技术领域

本发明涉及采摘机械技术领域，特别是涉及一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法。

背景技术

目前我国松果的采摘还是主要依靠人工采摘的方式和一些简易机械装置进行，人工采摘需要在二十米以上的高空进行作业，危险系数高，采摘效率低。机械化的采摘在山地作业不方便，大型的机械设备无法进入松树林中进行作业，通过机械振动进行采摘对树木损伤较大，松果掉落的过程中有一定的安全隐患；通过带有追踪的气炮炮弹打落，具有一定的不安全性，而且松果的收集较为困难，需要耗费大量的人力，炮弹损耗较大，环保性差；利用无人机进行采摘，存在作业难度高，生产成本高等一系列问题。专利文件CN105027831 B公开了一种刚柔混合结构的欠驱动水果采摘机械手爪，水果采摘机械手爪，包括软性手指,软性手指包括底面平板和设置在底面平板上的通气管部,通气管部和底面平板之间构成通气道,通气管部一端至另一端设置有若千个梳状凸起,梳状凸起内设置有子通气室,通气道与各个子通气室连通，其中通气室和通气道容易受外界空间限制，结构复杂，且容易破损造成夹取功能失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法，以解决上述现有技术存在的问题，整个装置结构简单、操作简便，能够快速完成对松果整体的包覆和抓紧，且提高了对松果抓取效率，对工作环节要求低，适应各种环境下作业，工作过程中安全可靠。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种松果采摘爪，包括支撑座及可移动设置在所述支撑座上的托盘，所述托盘上设有随所述托盘移动且用于托举松果的内爪，所述内爪上沿周向等间隔设有若干拉杆，所述支撑座上还设有外爪，所述外爪包括若干沿所述托盘移动方向可伸缩设置的伸缩杆，所述伸缩杆自所述支撑座至所述抓杆的部分沿所述托盘径向逐渐远离所述托盘，各所述伸缩杆沿周向对应设置在各所述拉杆的同一侧，所述伸缩杆上铰接有随其伸缩同步移动的抓杆，所述抓杆的一端铰接在所述拉杆上，并随所述伸缩杆回缩逐渐靠近所述托盘，另一端绕铰接点摆动并收紧在松果根部周围。

优选的，所述抓杆靠近松果根部的一侧设有可朝松果根部移动的刀片支撑杆，所述刀片支撑杆上设有可转动切断松果根部的切割片，所述切割片的切割面与松果根部的延伸方向相垂直。

优选的，所述伸缩杆和所述拉杆分别铰接在所述支撑座和所述托盘上。

优选的，所述抓杆通过其中间位置处铰接在所述伸缩杆远离所述支撑座的一端，且所述抓杆的转动面与所述托盘的伸缩方向相平行。

还提供一种松果采摘装置，包括可移动设置在地面上的箱体、随所述箱体移动的所述松果采摘爪，所述箱体上球连接有转动臂，所述松果采摘爪固定在所述转动臂远离所述箱体的一端。

优选的，所述松果采摘爪配套有用于收集松果的收集框，所述收集框位于所述转动臂远离松果植株的一侧，并位于所述松果采摘爪的移动范围内。

优选的，所述箱体上转动设有转动轴水平设置的收集轮、驱动所述收集轮转动的驱动机构，所述收集轮沿周向等间隔设有若干所述收集框，各所述收集框均转动设置在所述收集框上，所述收集框和所述松果采摘爪上设有互相感应的收集感应器，所述收集框上的所述收集感应器电连接有驱动所述驱动机构制动所述收集轮的控制器。

优选的，所述箱体设有用于感应转动到最底部的所述收集框的箱体感应器，所述箱体感应器与所述收集框内所述收集感应器互相感应，且在所述所述箱体感应器感应到所述收集感应器时，所述控制器驱动所述驱动机构制动所述收集轮。

优选的，所述收集框的底部设有随其转动到最底部时打开的落料口，所述落料口下方正对设有用于收集松果的集料袋。

还提供一种松果采摘装置的采摘方法，包括如下步骤：

抓取：通过转动臂移动松果采摘爪至待采摘的松果附近，操纵松果采摘爪对准待采摘的松果，并逐渐靠近松果，当托盘触碰到松果时，托盘开始缩回，同时抓杆由于受力开始向里摆动，且伸缩杆适应性的收缩，使得抓杆完成对松果的抓紧，进而刀片支撑杆伸长使得切割片逐渐贴近松果根部，同时切割片转动，完成对松果根部的切断工作；

收集：转动臂移动松果采摘爪至收集轮上方，收集轮转动，收集框转动至收集轮顶部位置后与松果采摘爪上的收集感应器互相感应，并通过控制器制动收集轮，松果采摘爪正对收集框后，托盘朝外移动，抓杆松开松果，松果掉落到收集框内，托盘停止向外伸，松果采摘爪离开收集轮上方，收集框的收集感应器感应到松果采摘爪离开，收集轮开始转动，当收集框转动到底部时，收集轮停止转动，收集框的落料口打开松果掉落到集料袋中。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，托盘上设有随托盘移动且用于托举松果的内爪，内爪上沿周向等间隔设有若干拉杆，支撑座上还设有外爪，外爪包括若干沿托盘移动方向可伸缩设置的伸缩杆，伸缩杆自支撑座至抓杆的部分沿托盘径向逐渐远离托盘，各伸缩杆沿周向对应设置在各拉杆的同一侧，伸缩杆上铰接有随其伸缩同步移动的抓杆，抓杆的一端铰接在拉杆上，并随伸缩杆回缩逐渐靠近托盘，另一端绕铰接点摆动并收紧在松果根部周围，通过托盘移动带动其内爪及其拉杆靠近松果，并完成对松果的托举，同时使得外爪和抓杆打开，完成对松果的环套设置，进而在抓紧松果的过程中，托盘逐渐回缩，并拉动抓杆的端部一同移动，同时伸缩杆被抓杆带动回缩，由于其回缩过程中逐渐靠近托盘，那么也就是说抓杆与伸缩杆的铰接点逐渐靠近托盘，抓杆连接拉杆的端部沿托盘径向与托盘的相对位置不变，相当于使得抓杆绕其与伸缩杆的铰接点转动，那么未连接拉杆的一端能够朝内侧摆动，进而收紧在松果根部附近，快速完成对松果整体的包覆和抓紧，整个装置结构简单，且提高了对松果抓取效率。

第二，抓杆靠近松果根部的一侧设有可朝松果根部移动的刀片支撑杆，刀片支撑杆上设有可转动切断松果根部的切割片，切割片的切割面与松果根部的延伸方向相垂直，通过在抓杆上设置刀片支撑杆和切割片，那么在完成对松果的抓取后，通过刀片支撑杆快速移动，带切割片贴近松果根部，进而切割片转动完成对松果根部的切断。

第三，伸缩杆和拉杆分别铰接在支撑座和托盘上，使得伸缩杆和拉杆能够适应松果的结构形状，伸缩杆和拉杆能够顺应松果的结构朝外周侧移动，或者朝内周侧移动，以能够充分对松果完成贴附抓取工作，保证对松果抓取的有效性。

第四，抓杆通过其中间位置处铰接在伸缩杆远离支撑座的一端，使得抓杆能够沿托盘的伸出方向充分延伸，以适应松果的长度，保证对松果的充分抓取，且抓杆的转动面与托盘的伸缩方向相平行，进而能够使得抓杆在受到托盘的带动作用后，其端部能够有效的聚集在松果的根部位置处，以快速完成对松果根部的切断工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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是松果采摘装置的正面立体示意图；

图2是松果采摘装置的侧面立体示意图；

图3是松果采摘爪的局部放大示意图；

图中：1、箱体；2、收集框；3、收集轮；4、支撑臂操纵杆；5、托盘操纵手柄；6、收集轮操纵杆；7、转动臂；8、托盘；9、抓杆；10、支撑臂；11、转动轴；12、驱动机构；13、切割片；14、步进杆；15、皮带。

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。

本发明的目的是提供一种松果采摘爪及其松果采摘装置和采摘方法，以解决上述现有技术存在的问题，整个装置结构简单、操作简便，能够快速完成对松果整体的包覆和抓紧，且提高了对松果抓取效率，对工作环节要求低，适应各种环境下作业，工作过程中安全可靠。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1至图3，本实施例提供一种松果采摘爪，包括支撑座及可移动设置在支撑座上的托盘8，优选的托盘8配套有步进杆14，通过步进杆14连接在支撑座上，托盘8上设有随托盘8移动且用于托举松果的内爪，内爪上沿周向等间隔设有若干拉杆，支撑座上还设有外爪，外爪包括若干沿托盘8移动方向可伸缩设置的伸缩杆，伸缩杆自支撑座至抓杆9的部分沿托盘8径向逐渐远离托盘8，各伸缩杆沿周向对应设置在各拉杆的同一侧，伸缩杆上铰接有随其伸缩同步移动的抓杆9，抓杆9的一端铰接在拉杆上，并随伸缩杆回缩逐渐靠近托盘8，另一端绕铰接点摆动并收紧在松果根部周围，通过托盘8移动带动其内爪及其拉杆靠近松果，并完成对松果的托举，同时使得外爪和抓杆9打开，完成对松果的环套设置，进而在抓紧松果的过程中，托盘8逐渐回缩，并拉动抓杆9的端部一同移动，同时伸缩杆被抓杆9带动回缩，由于其回缩过程中逐渐靠近托盘8，那么也就是说抓杆9与伸缩杆的铰接点逐渐靠近托盘8，抓杆9连接拉杆的端部沿托盘8径向与托盘8的相对位置不变，相当于使得抓杆9绕其与伸缩杆的铰接点转动，那么未连接拉杆的一端能够朝内侧摆动，进而收紧在松果根部附近，快速完成对松果整体的包覆和抓紧，整个装置结构简单，且提高了对松果抓取效率。

其中，抓杆9靠近松果根部的一侧设有可朝松果根部移动的刀片支撑杆，刀片支撑杆上设有可转动切断松果根部的切割片13，切割片13的切割面与松果根部的延伸方向相垂直，通过在抓杆9上设置刀片支撑杆和切割片13，那么在完成对松果的抓取后，通过刀片支撑杆快速移动，带切割片13贴近松果根部，进而切割片13转动完成对松果根部的切断。而且通过刀片支撑杆的伸缩，避免了在抓取过程中对抓取工作的干扰。

进一步的，伸缩杆和拉杆分别铰接在支撑座和托盘8上，使得伸缩杆和拉杆能够适应松果的结构形状，伸缩杆和拉杆能够顺应松果的结构朝外周侧移动，或者朝内周侧移动，以能够充分对松果完成贴附抓取工作，保证对松果抓取的有效性。

作为本发明优选的实施方式，抓杆9通过其中间位置处铰接在伸缩杆远离支撑座的一端，使得抓杆9能够沿托盘8的伸出方向充分延伸，以适应松果的长度，保证对松果的充分抓取，且抓杆9的转动面与托盘8的伸缩方向相平行，进而能够使得抓杆9在受到托盘8的带动作用后，其端部能够有效的聚集在松果的根部位置处，以快速完成对松果根部的切断工作。

进一步的，还提供一种松果采摘装置，包括可移动设置在地面上的箱体1、随箱体1移动的松果采摘爪，箱体1上球连接有转动臂7，松果采摘爪固定在转动臂7远离箱体1的一端，通过箱体1行进，以达到指定位置，进而在驱动转动臂7带动松果采摘爪接近松果，之后再利用松果采摘爪完成对松果的抓取。优选的在箱体1的各个外露面上均装有太阳能收集板来收集太阳能持续为蓄电池储电。工作时由蓄电池为各系统提供电能。

其中，松果采摘爪配套有用于收集松果的收集框2，收集框2位于转动臂7远离松果植株的一侧，并位于松果采摘爪的移动范围内，那么松果采摘爪在完成对松果的采摘后，能够快速移动至收集框2处，并松开采摘后的松果，使得松果落至收集框2中，进而能够在完成对松果的抓取后及时对其进行收集，以便后续的抓取。

作为本发明优选的实施方式，箱体1上转动设有转动轴11水平设置的收集轮3、驱动收集轮3转动的驱动机构12，收集轮3沿周向等间隔设有若干收集框2，各收集框2均转动设置在收集框2上，收集框2和松果采摘爪上设有互相感应的收集感应器，收集框2上的收集感应器电连接有驱动驱动机构12制动收集轮3的控制器，进而完全不用大批的人力在丛林中去捡松果，这样不仅耗费大量资源，效率还低，采用收集轮3和收集框2的配合，只需要单人操作而且收集效率得到了大幅提高，而且可以将所有采摘的松果全部收集，收集率也得到提高。优选的在箱体1上设有用于转动连接收集轮3的支撑臂10，收集轮3的转动轴11安装在支撑臂10的顶端处，且转动臂7球连接在支撑臂10上。驱动机构12为电动机，电动机通过皮带15与收集轮3传动连接。

进一步的，箱体1设有用于感应转动到最底部的收集框2的箱体感应器，箱体感应器与收集框2内收集感应器互相感应，且在箱体感应器感应到收集感应器时，控制器驱动驱动机构12制动收集轮3，以使得收集框2转动至最低端后，收集轮3停止转动，避免收集轮3转动影响松果对松果的收集，保证收集框2内的松果被有效拾取。

为保证收集松果的方便性，收集框2的底部设有随其转动到最底部时打开的落料口，落料口下方正对设有用于收集松果的集料袋，在收集框2停止转动后，松果能够直接落入集料袋中，无需再人工进行收取。优选的，箱体1上设有若干与各个机构相对应的操纵杆，操作者通过箱体1上的操纵杆分别来控制驱动机构12、转动臂7、松果采摘爪的运动；进而方便完成对各个机构的操控。优选的操纵杆包括支撑臂操纵杆4、托盘操纵手柄5、收集轮操纵杆6。

进一步的，还提供一种松果采摘装置的采摘方法，包括如下步骤：

抓取：通过转动臂7移动松果采摘爪至待采摘的松果附近，操纵松果采摘爪对准待采摘的松果，并逐渐靠近松果，当托盘8触碰到松果时，托盘8开始缩回，同时抓杆9由于受力开始向里摆动，且伸缩杆适应性的收缩，使得抓杆9完成对松果的抓紧，进而刀片支撑杆伸长使得切割片13逐渐贴近松果根部，同时切割片13转动，完成对松果根部的切断工作；具体在抓紧松果的过程中，托盘8逐渐回缩，并拉动抓杆9的端部一同移动，同时伸缩杆被抓杆9带动回缩，由于其回缩过程中逐渐靠近托盘8，那么也就是说抓杆9与伸缩杆的铰接点逐渐靠近托盘8，抓杆9连接拉杆的端部沿托盘8径向与托盘8的相对位置不变，相当于使得抓杆9绕其与伸缩杆的铰接点转动，那么未连接拉杆的一端能够朝内侧摆动，进而收紧在松果根部附近，快速完成对松果整体的包覆和抓紧，整个装置结构简单，且提高了对松果抓取效率；

收集：转动臂7移动松果采摘爪至收集轮3上方，收集轮3转动，收集框2转动至收集轮3顶部位置后与松果采摘爪上的收集感应器互相感应，并通过控制器制动收集轮3，松果采摘爪正对收集框2后，托盘8朝外移动，抓杆9松开松果，松果掉落到收集框2内，托盘8停止向外伸，松果采摘爪离开收集轮3上方，收集框2的收集感应器感应到松果采摘爪离开，收集轮3开始转动，当收集框2转动到底部时，收集轮3停止转动，收集框2的落料口打开松果掉落到集料袋中。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种松果采摘爪，其特征在于，包括支撑座及可移动设置在所述支撑座上的托盘，所述托盘上设有随所述托盘移动且用于托举松果的内爪，所述内爪上沿周向等间隔设有若干拉杆，所述支撑座上还设有外爪，所述外爪包括若干沿所述托盘移动方向可伸缩设置的伸缩杆，各所述伸缩杆沿周向对应设置在各所述拉杆的同一侧，所述伸缩杆上铰接有随其伸缩同步移动的抓杆，所述伸缩杆自所述支撑座至所述抓杆的部分沿所述托盘径向逐渐远离所述托盘，所述抓杆的一端铰接在所述拉杆上，并随所述伸缩杆回缩逐渐靠近所述托盘，另一端绕铰接点摆动并收紧在松果根部周围；所述伸缩杆和所述拉杆分别铰接在所述支撑座和所述托盘上。

2.根据权利要求1所述的松果采摘爪，其特征在于，所述抓杆靠近松果根部的一侧设有可朝松果根部移动的刀片支撑杆，所述刀片支撑杆上设有可转动切断松果根部的切割片，所述切割片的切割面与松果根部的延伸方向相垂直。

3.根据权利要求2所述的松果采摘爪，其特征在于，所述抓杆通过其中间位置处铰接在所述伸缩杆远离所述支撑座的一端，且所述抓杆的转动面与所述托盘的伸缩方向相平行。

4.一种应用如权利要求1至3任一项所述的松果采摘爪的松果采摘装置，其特征在于，包括可移动设置在地面上的箱体、随所述箱体移动的所述松果采摘爪，所述箱体上球连接有转动臂，所述松果采摘爪固定在所述转动臂远离所述箱体的一端。

5.根据权利要求4所述的松果采摘装置，其特征在于，所述松果采摘爪配套有用于收集松果的收集框，所述收集框位于所述转动臂远离松果植株的一侧，并位于所述松果采摘爪的移动范围内。

6.根据权利要求5所述的松果采摘装置，其特征在于，所述箱体上转动设有转动轴水平设置的收集轮、驱动所述收集轮转动的驱动机构，所述收集轮沿周向等间隔设有若干所述收集框，各所述收集框均转动设置在所述收集框上，所述收集框和所述松果采摘爪上设有互相感应的收集感应器，所述收集框上的所述收集感应器电连接有驱动所述驱动机构制动所述收集轮的控制器。

7.根据权利要求6所述的松果采摘装置，其特征在于，所述箱体设有用于感应转动到最底部的所述收集框的箱体感应器，所述箱体感应器与所述收集框内所述收集感应器互相感应，且在所述箱体感应器感应到所述收集感应器时，所述控制器驱动所述驱动机构制动所述收集轮。

8.根据权利要求7所述的松果采摘装置，其特征在于，所述收集框的底部设有随其转动到最底部时打开的落料口，所述落料口下方正对设有用于收集松果的集料袋。

9.一种应用如权利要求4至8任一项所述的松果采摘装置的采摘方法，其特征在于，包括如下步骤：

抓取：通过转动臂移动松果采摘爪至待采摘的松果附近，操纵松果采摘爪对准待采摘的松果，并逐渐靠近松果，当托盘触碰到松果时，托盘开始缩回，同时抓杆由于受力开始向里摆动，且伸缩杆适应性的收缩，使得抓杆完成对松果的抓紧，进而刀片支撑杆伸长使得切割片逐渐贴近松果根部，同时切割片转动，完成对松果根部的切断工作；

收集：转动臂移动松果采摘爪至收集轮上方，收集轮转动，收集框转动至收集轮顶部位置后与松果采摘爪上的收集感应器互相感应，并通过控制器制动收集轮，松果采摘爪正对收集框后，托盘朝外移动，抓杆松开松果，松果掉落到收集框内，托盘停止向外伸，松果采摘爪离开收集轮上方，收集框的收集感应器感应到松果采摘爪离开，收集轮开始转动，当收集框转动到底部时，收集轮停止转动，收集框的落料口打开松果掉落到集料袋中。