CN115280976B - 一种手持式油茶果电动采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式油茶果电动采摘装置，该采摘装置由电池包、手持杆、倾角调节机构、机架、电动机、夹角调节机构、指座、冲击指组和罩壳构成；所述机架、电动机、夹角调节机构和指座位于罩壳内，倾角调节机构与手持杆相连，用于调整机架相对于水平面的俯仰倾角；冲击指组通过指座安装在机架上，电动机通过传动系统驱动冲击指组，夹角调节机构可使冲击指组在受到外力时自行张开。打开电源开关后，电池包向电动机供电，手持采摘装置梳理油茶树树冠，冲击指组在梳理中打落结果枝条上的果实。本发明的采摘装置可单人携带，操作简单，油茶果采净率高，具有广泛的应用前景。

Description

一种手持式油茶果电动采摘装置

技术领域

本发明属于林果采摘机械技术领域，涉及一种供单人手持操作的油茶果采摘装置。

背景技术

在种植油茶的田块中，有不少为处于丘陵山地的低产低效改优林地。这些非规范化种植的油茶林中，油茶树高矮不一、行列间距不等，加之树体冠层外径差异大，导致相邻枝叉丛生现象多。同时油茶树为跨年结果，存在典型的“花果同期”生理特性，实际生产中仍主要采用人工采摘方式。尽管根据油茶果的生长方式、成熟特点，可以利用简易装置对其进行采摘，但采摘油茶果的生产效率低下、操控经验依赖性强、劳动强度较大，严重制约了油茶产业的规模化发展。

针对油茶果采收中普遍存在的采摘效率不高、对人力要求高等问题，中国专利CN113016352A公开了一种自走式跨行油茶果采摘机，其通过对种植的油茶树的树枝进行摇振采摘油茶果，但需要运行于相对规范的种植基地。中国专利CN113016344A公开了一种手持式油茶类果实采摘器，其利用揽果叉从树冠内筛出油茶果，并通过转果器的旋转拉断果柄，但采摘果实过程对油茶树枝条的理顺性要求较高，劳动强度大、效率低，而且揽果叉与枝条缠绕固结后不易分离。中国专利CN112042386A公开了一种油茶果采摘装置，其通过采用激振齿提高采摘效率，并减小对油茶树的扰动，但是采摘作业中激振齿的防卡死效果取决于拨轮的运动，故并不适用于供单人操作的手持式采摘装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种手持式油茶果电动采摘装置，实现对非规范化种植油茶林的油茶果进行高效采摘。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该采摘装置包括手持杆、机架、传动系统、夹角调节机构、指座和冲击指组，所述机架与手持杆相连，传动系统包括设置在机架上的若干个主动轮，指座包括设置在主动轮外侧的可开合的框架体，夹角调节机构包括用于控制所述框架体开合的合页式结构，所述框架体通过该合页式结构与机架相连，冲击指组包括与主动轮配合(例如啮合转动)的从动轮以及设置在所述框架体上的冲击指，冲击指与从动轮相连。

优选的，所述框架体具体包括用于支撑一个冲击指的第一框架以及用于支撑另一个冲击指的第二框架，第一框架、第二框架均包括位于对应从动轮两侧的L字型板，第一框架和第二框架的L字型板各自包含有三个相邻短边的部分重叠嵌合并可相对转动。

优选的，所述传动系统还包括转轴以及用于将转轴支撑在机架上的轴承，转轴贯穿第一框架与第二框架的L字型板的重叠嵌合的部分，并且转轴与主动轮相连。

优选的，所述合页式结构包括与第一框架销接的弯连杆以及与第二框架销接的直连杆，或者合页式结构包括与第一框架销接的直连杆以及与第二框架销接的弯连杆；直连杆和弯连杆通过可伸缩式铰链相连。

优选的，所述可伸缩式铰链包括设置在机架上的限位螺钉、设置在限位螺钉上的用于连接直连杆和弯连杆的一端的指座外销钉，以及可以随着限位螺钉相对机架的平移而进行压缩或恢复的限位弹簧。

优选的，所述合页式结构还包括分别设置在第一框架及第二框架上的指座内销钉，指座内销钉与直连杆或弯连杆的另一端相连。

优选的，所述手持杆包括固定杆、伸缩杆和用于支撑机架的固定板，所述固定板与伸缩杆的一端铰接，伸缩杆的另一端套入固定杆内。

优选的，所述采摘装置还包括倾角调节机构，倾角调节机构包括设置在伸缩杆上的可转动的空心螺杆以及设置在空心螺杆上的螺纹套，螺纹套上设置有支撑连杆，支撑连杆与设置在固定板上的支座相连。

优选的，所述采摘装置还包括内置于手持杆的导线，导线与设置在固定板上的用于驱动主动轮的电动机相连。

优选的，所述采摘装置还包括用于通过导线向电动机供电的电池包。

优选的，所述采摘装置还包括罩壳，机架、电动机、夹角调节机构、传动系统和指座位于罩壳内，冲击指自对应指座伸出至罩壳外。

本发明的有益效果体现在：

本发明的采摘装置以冲击指作为油茶果采摘末端执行器，采用主从动轮配合使冲击指运转，结合指座的合页式结构，可以有效的对树体进行梳理并借助冲击和碰撞作用击落果实，采摘装置使用时可直接由人手持，携带便捷、操作简单，并且采摘效率和果实采净率高。

进一步的，本发明的采摘装置利用基于L字型板的框架支撑冲击指，并配合夹角调节机构和传动系统，可以兼顾调整冲击指两两之间的距离，从而更有效的避免树枝卡死冲击指而产生设备损坏或树体损伤。

进一步的，本发明的采摘装置通过倾角调节机构可以调整冲击指的俯仰倾角，同时可以伸缩手持杆，从而适用于采摘树体高度不同、冠层形状和大小不一的油茶树。

附图说明

图1是本发明实施例中的手持式油茶果电动采摘装置的结构示意图；

图2是图1中所示手持杆的结构示意图；

图3是图1中所示倾角调节机构的结构示意图；

图4是图1中所示机架与传动系统的结构示意图；

图5是图1中所示夹角调节机构的结构示意图；

图6是图1中所示指座的结构示意图；

图7是图1中所示冲击指组的结构示意图；

图中：1—电池包，2—手持杆，3—倾角调节机构，4—机架，5—传动系统，6—夹角调节机构，7—指座，8—冲击指组，9—罩壳，10—电动机；21—握把，22—固定杆，23—手柄，24—卡扣，25—伸缩杆，26—导线，27—固定板，28—铰链；31—挡圈，32—空心螺杆，33—螺纹套，34—支撑连杆，35—支座；41—面板，42—支撑块，43—底板；51—双槽带轮，52—圆带，53—主动轮，54—转轴，55—机架轴承；61—直连杆，62—弯连杆，63—圆柱销，64—带孔销，65—限位弹簧，66—限位螺钉；71—第一框架，72—第二框架，711—上L字型板，712—轴承基座，713—指座轴承，714—下L字型板；81—冲击指，82—空心轴，83—紧定螺钉，84—从动轮；91—下壳板，92—壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。所述实施例仅用于解释本发明，而非对本发明保护范围的限制。

参见图1，本发明所述手持式油茶果电动采摘装置由电池包1、手持杆2、倾角调节机构3、机架4、传动系统5、夹角调节机构6、指座7、冲击指组8、罩壳9和电动机10构成；所述手持杆2分别与机架4、倾角调节机构3相连，其中倾角调节机构3用于调整该连接于手持杆2一端的机架4相对于水平面的俯仰倾角；指座7为多个并等间距安装在机架4上，多个冲击指组8通过对应指座7分别安装在机架4上，且在受到外力时各个指座7上的冲击指组8可通过夹角调节机构6适度调整自身的张开角度和间距；传动系统5主要安装在机架4上，并在电动机10驱动下带动冲击指组8转动；罩壳9将机架4、传动系统5、夹角调节机构6、指座7和电动机10封闭合围成一体，电池包1可以插接在手持杆2的另一端，并在电动机10接通电源后为电动机10的运转提供电能。

参见图2，所述手持杆2包括握把21、固定杆22、手柄23、卡扣24、伸缩杆25、导线26、固定板27和铰链28；握把21和手柄23分别通过定位螺钉安装在固定杆22的左端和右端；伸缩杆25的右端与固定板27通过铰链28相连，伸缩杆25的左端套入在固定杆22内部，卡扣24安装在固定杆22上并紧邻手柄23右端，从而可以将伸缩杆25伸出固定杆22的部分固定(随着伸出长度的变化，手持杆2的长度也发生改变)；固定板27可以借助倾角调节机构3于铰链28处绕伸缩杆25旋转(通过旋转即可调整固定板27相对于水平面的俯仰倾角，旋转的角度范围为0°～90°)，电动机10安装在固定板27的底面上(电动机10的输出轴穿过固定板27并伸出至固定板27的顶面外)；导线26沿着手持杆2的延伸方向埋置在固定杆22及伸缩杆25内，并于铰链28处引出至电动机10，电池包1通过该手持杆2内的导线26与电动机10相连。

参见图3，所述倾角调节机构3包括挡圈31、空心螺杆32、螺纹套33、支撑连杆34和支座35；空心螺杆32通过位于其两端的挡圈31安装在伸缩杆25上(空心螺杆32紧邻铰链28，并可自由转动)；螺纹套33安装在空心螺杆32上，支座35安装在固定板27的底面上(在电动机10的两侧分别安装有支座35)，支座35通过支撑连杆34与螺纹套33相连(支座35可以与支撑连杆34于连接处相对转动，螺纹套33可以与支撑连杆34于连接处相对转动)。

参见图4，所述机架4包括面板41和底板43；面板41安装在固定板27的底面上；底板43通过等间距排列的多个支撑块42(支撑块42固定于底板43的顶面，数量与指座7相同)与面板41的底面相连。

参见图4，所述传动系统5包括双槽带轮51、圆带52、主动轮53、转轴54和机架轴承55；在机架4上固定有多个机架轴承55(例如底板43的顶面上与每个支撑块42前侧相隔一段距离的位置均具有机架轴承55)，参照支撑块42的位置在机架4上通过机架轴承55安装对应数量的转轴54，在每个转轴54的上部(具体指位于面板41上方的部分)安装有双槽带轮51，在每个转轴54的中部(具体指位于面板41和底板43之间的部分)安装有主动轮53；电动机10的输出轴上也安装双槽带轮51，通过圆带52两两互连双槽带轮51(具体指所述输出轴与某转轴上的双槽带轮51之间连接有圆带52，而该转轴与其他转轴上的双槽带轮51之间也可以连接有圆带52)，实现由电动机10驱动各转轴54及转轴54上的主动轮53转动。

参见图4，所述罩壳9包括下壳板91和壳体92；下壳板91安装在底板43的底面，壳体92安装在下壳板91上，并在二者之间形成用于实现所述封闭合围的空腔。

参见图5及图6，所述指座7包括一组(两个)上L字型板711、轴承基座712、指座轴承713和一组(两个)下L字型板714；每个上L字型板711通过轴承基座712与对应一个下L字型板714相连，由此形成两个L字型框架(分别简称为第一框架71和第二框架72)；两个L字型框架于各自凸出的部分之间相互交叠(即两个上L字型板711各自包含有三个相邻短边的部分上下叠合，两个下L字型板714各自包含有三个相邻短边的部分上下叠合，且上L字型板711、下L字型板714各自叠合的区域具有台阶结构，从而可以相互作用，以便同时张开两个L字型框架，减少了采摘中冲击指组8与油茶树枝叶缠绕固结导致卡死的发生)后通过转轴54安装在机架4上(即指座7通过转轴54贯穿其所含交叠部分安装在机架4的面板41和底板43之间)；冲击指组8与指座7的轴承基座712通过指座轴承713(固定在轴承基座712上)相连，其中一个上L字型板711上也固定有指座轴承713，用以与机架轴承55配合支撑对应的转轴54。每个指座7与对应的支撑块42之间均设有一个夹角调节机构6。所述夹角调节机构6包括带孔销64(位于指座外)、限位弹簧65和限位螺钉66；限位螺钉66穿过支撑块42，并与带孔销64中部的螺纹孔相连，限位弹簧65套在限位螺钉66上(并且限位弹簧65安装在带孔销64和支撑块42之间)，带孔销64与转轴54相互平行；带孔销64通过直连杆61、弯连杆62、圆柱销63与指座7相连，具体连接方式如下：两个L字型框架上分别设有一个与转轴54间隔一定距离(从而避免同时连接两个L字型框架)且相互平行的圆柱销63(位于指座内)，其中一个圆柱销63通过上下两个平行的弯连杆62(与该圆柱销63贯穿对应L字型框架的上下两端分别销接)与带孔销64相连，另一个圆柱销63通过上下两个平行的直连杆61(与该圆柱销63贯穿对应L字型框架的上下两端分别销接)与带孔销64相连(上述直连杆61、弯连杆62与带孔销64上下端也采用销接)。若通过限位螺钉66改变了带孔销64和支撑块42之间的距离，则可以对指座7上的两个冲击指81之间的夹角进行调整(调整范围为0°～6°)。

参见图7，所述冲击指组8包括两个冲击指81(冲击指的具体结构参见CN112042386A中带有橡胶套的激振杆)，每个冲击指81通过紧定螺钉83安装在空心轴82上，空心轴82上还安装有能够与主动轮53啮合的从动轮84，冲击指81通过空心轴82支撑在对应L字型框架内的指座轴承713上。转轴54上的主动轮53啮合从动轮84时，从动轮84转动，带动冲击指81进行自转(由于是通过主动轮53带动两个冲击指81，冲击指81之间保持一定距离，随着两个冲击指81夹角的增大，二者的间距也会适度增大，从而使冲击指组8更适于对枝条的梳理，提高采摘效率和采净率)。

利用上述采摘装置采摘油茶果的方法，包括以下步骤：

1)根据待采收油茶林区果实的总体垂挂情况，顺/逆时针旋转倾角调节机构3的空心螺杆32，使螺纹套33上/下移动，从而调整机架4相对于水平面的俯仰倾角至合适角度；

2)根据待采收油茶林区树体的总体高度情况，松开卡扣24，将伸缩杆25沿固定杆22拉伸/缩进，调整手持杆2至合适长度后夹紧卡扣24；

3)根据使用人员的臂长情况，调节手柄23与握把21之间的距离；

4)将电池包1的插头连接到固定杆22靠近握把21一端的插孔中，由使用人员背负电池包1，抓持握把21和手柄23，举持采摘装置；

5)打开电动机10的开关以接通电源，此时传动系统5带动冲击指81旋转；

6)将采摘装置靠近油茶树体并用齿梳式排布的冲击指81梳理油茶树体，并由冲击指81击落果实；若冲击指81旋转时被枝条等硬物卡死，可向树体外部撤回采摘装置，借助缠绕的枝条施力，使限位弹簧65压缩，夹角调节机构6即可张大指座7上两个冲击指81的夹角和间距，使冲击指81恢复旋转；

7)油茶果采摘完毕后，断开电动机10的电源，并拔掉电池包1的插头。

Claims (5)

1.一种油茶果采摘装置，其特征在于：该采摘装置包括手持杆(2)、机架(4)、传动系统(5)、夹角调节机构(6)、指座(7)和冲击指组(8)；所述机架(4)与手持杆(2)相连，传动系统(5)包括设置在机架(4)上的若干个主动轮(53)，指座(7)包括设置在主动轮(53)外侧的可开合的框架体，夹角调节机构(6)包括用于控制所述框架体开合的合页式结构，所述框架体通过合页式结构与机架(4)相连，冲击指组(8)包括与主动轮(53)配合的从动轮(84)以及设置在所述框架体上的冲击指(81)，冲击指(81)与从动轮(84)相连；

所述框架体具体包括用于支撑一个冲击指(81)的第一框架(71)以及用于支撑另一个冲击指(81)的第二框架(72)，第一框架(71)、第二框架(72)均包括位于从动轮(84)两侧的L字型板，第一框架(71)和第二框架(72)的L字型板部分重叠嵌合并可相对转动；

所述传动系统(5)还包括转轴(54)以及用于将转轴(54)支撑在机架(4)上的轴承，转轴(54)贯穿第一框架(71)与第二框架(72)的重叠嵌合的部分并与主动轮(53)相连；

所述合页式结构包括与第一框架(71)销接的弯连杆(62)以及与第二框架(72)销接的直连杆(61)，或者合页式结构包括与第一框架(71)销接的直连杆(61)以及与第二框架(72)销接的弯连杆(62)；直连杆(61)和弯连杆(62)通过可伸缩式铰链相连；

所述可伸缩式铰链包括设置在机架(4)上的限位螺钉(66)、设置在限位螺钉(66)上的用于连接直连杆(61)和弯连杆(62)的指座外销钉，以及可以随着限位螺钉(66)平移而压缩或恢复的限位弹簧(65)；

所述合页式结构还包括分别设置在第一框架(71)及第二框架(72)上的指座内销钉，指座内销钉与直连杆(61)或弯连杆(62)相连。

2.根据权利要求1所述一种油茶果采摘装置，其特征在于：所述手持杆(2)包括固定杆(22)、伸缩杆(25)和用于支撑机架(4)的固定板(27)，所述固定板(27)与伸缩杆(25)的一端铰接，伸缩杆(25)的另一端套入固定杆(22)内。

3.根据权利要求2所述一种油茶果采摘装置，其特征在于：所述采摘装置还包括倾角调节机构(3)，倾角调节机构(3)包括设置在伸缩杆(25)上的可转动的空心螺杆(32)以及设置在空心螺杆(32)上的螺纹套(33)，螺纹套(33)上设置有支撑连杆(34)，支撑连杆(34)与设置在固定板(27)上的支座(35)相连。

4.根据权利要求2所述一种油茶果采摘装置，其特征在于：所述采摘装置还包括内置于手持杆(2)的导线(26)，导线(26)与设置在固定板(27)上的用于驱动主动轮(53)的电动机(10)相连。

5.根据权利要求4所述一种油茶果采摘装置，其特征在于：所述采摘装置还包括用于通过导线(26)向电动机(10)供电的电池包(1)。