CN117814012A - 一种山核桃采摘装置及其采摘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种山核桃采摘装置及其采摘方法，该装置部分包括采摘主杆和采摘机构；采摘机构安装在采摘主杆的外端；采摘机构包括伸缩杆组件和打击采摘组件；打击采摘组件安装在采摘主杆的外端；打击采摘组件包括打击连杆、滑动支撑环；滑动支撑环滑动连接在伸缩杆组件的外端；打击连杆的内端与滑动支撑环转动连接；本发明通过在滑动支撑环内端设置第一弹簧，在各根伸缩杆之间设置压缩弹簧，第一弹簧压缩状态下的弹力小于压缩弹簧伸长状态下的弹力，使得山核桃采摘装置伸长展开的过程，遵循先伸长伸缩杆组件，再展开打击采摘组件的顺序，有助于打击采摘组件进入山核桃树的树杈中之后再展开，避免展开的打击采摘组件无法进入山核桃树杈之间的问题。
Description
技术领域
本发明属于果实采摘技术领域，具体涉及一种山核桃采摘装置及其采摘方法。
背景技术
山核桃采摘是一项重要的农业活动，目前采摘的方式共有两种，分别为人工采摘和机械采摘。人工采摘，工人使用梯子和竹篓等工具手工采摘成熟的山核桃果实。这种方式能够保证果实完整，适用于一些特殊地形的山林环境。然而，人工采摘存在劳动强度大、效率低、成本高等问题。由于山核桃树木高大，需要爬上树干，耗费大量人力物力，并且容易发生意外伤害。
机械采摘，例如升降式采摘机、振动式采摘机等。这些机械设备可以实现对山核桃的自动化采摘，提高采摘效率，减少人力成本。然而，机械采摘仍然存在技术不够成熟，无法适应复杂地形，难以保护果实和树木的完整性等问题。此外，机械采摘过程中可能会对果实造成损伤，影响采摘质量。
综上所述，山核桃采摘目前仍然依赖于传统的人工采摘方式，其劳动强度大、效率低、成本高。虽然机械采摘有望提高采摘效率，但仍需解决技术成熟度和对果实及树木的保护等方面的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种山核桃采摘装置及其采摘方法。
第一方面，本发明一种山核桃采摘装置，包括采摘主杆、握持组件、采摘机构和切换驱动组件；所述的采摘机构安装在采摘主杆的外端；所述的握持组件安装在采摘主杆的尾端；
所述的采摘机构包括伸缩杆组件和打击采摘组件；伸缩杆组件安装在采摘主杆的外端；所述的打击采摘组件包括打击连杆、打击件、滑动支撑环和限位组件；滑动支撑环滑动连接在伸缩杆组件的外端；所述的打击连杆的内端与滑动支撑环转动连接；所述的限位组件包括安装环和支撑连杆；安装环固定在伸缩杆组件的外端；支撑连杆的一端与安装环转动连接；支撑连杆的另一端与打击连杆的外端转动连接。所述的打击件固定在打击连杆的外端；
所述的切换驱动组件包括线绳和收卷组件；收卷组件安装在采摘主杆上；线绳的一端绕卷在收卷组件上。线绳的另一端与滑动支撑环固定。伸缩杆组件中设置有第一弹性元件；第一弹性元件对伸缩杆组件施加促使伸缩杆组件伸长的弹性力；
所述的滑动支撑环位于安装环远离握持组件的一侧；滑动支撑环与伸缩杆组件之间设置有第二弹性元件；第二弹性元件对滑动支撑环施加远离安装环方向的弹性力。
作为优选，所述的伸缩杆组件包括嵌套设置的多根伸缩杆，且各根伸缩杆的空腔相互连通；第一弹性元件包括多个压缩弹簧；任意两根相邻的伸缩杆之间均设置有压缩弹簧。滑动支撑环处于最靠近安装环位置时，第一弹性元件的弹力为F1；伸缩杆组件达到最长的状态下，所有各压缩弹簧的弹力的最小值为F2；F2≥F1。
弹力F2由伸缩杆组件达到最长时，压缩弹簧的预紧压缩量提供。满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置伸长展开的过程，遵循先伸长伸缩杆组件，再展开打击采摘组件的顺序，有助于打击采摘组件进入山核桃树的树杈中之后再展开，避免展开的打击采摘组件无法进入山核桃树杈之间的问题；此外，满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置收缩的过程，遵循先合拢打击采摘组件，再缩短伸缩杆组件的顺序，有助于打击采摘组件从树杈之间离开，避免打击采摘组件被树杈卡住的问题。
作为优选，最外端的伸缩杆的外端对称设置有凹槽；凹槽的顶端延伸至最外端的伸缩杆的外端面；凹槽的内侧的开设有与最外端的伸缩杆的空腔相连通的让位通槽；所述的滑动支撑环与最外端的伸缩杆滑动连接；滑动支撑环的内圈固定有传动杆；传动杆穿过让位通槽，伸入最外端的伸缩杆的空腔内；所述的线绳的外端与传动杆固定；
在收卷组件的驱动下，打击连杆能够在两个极限位置之间切换；两个极限位置分别为收纳极限位置和采摘极限位置；收纳极限位置下，打击连杆收入凹槽内，轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相平行；采摘极限位置下，打击连杆的轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相垂直。
作为优选，所述的收卷组件包括收卷电机和收线轮；采摘主杆上开设有收线腔；收线轮转动连接在收线腔内，且转动轴线垂直于各根伸缩杆的伸缩方向；线绳的内端缠绕在收线轮上；收卷电机固定在采摘主杆上，且输出轴与收线轮相连接。
作为优选，握持机构包括安装底座、连接杆、握持杆和肘托；安装底座固定在采集支杆的尾端；安装底座上开设有滑动槽；连接杆与滑动槽滑动连接，且滑动槽的端口处设置有锁定结构，能够对滑动连接杆进行锁定；安装底座的外壁上开设有收纳槽；握持杆的内端与收纳槽转动连接；所述的肘托安装在连接杆的外端。
作为优选，所述的肘托分为安装部和卡持部；安装部和卡持部均呈半圆弧状，且内凹侧面相背设置；安装部转动连接在连接杆的外端。
作为优选，该装置还包括旋转驱动组件；所述的旋转驱动组件包括驱动电机、主动齿轮和从动齿轮；驱动电机固定在采摘主杆上；主动齿轮固定在驱动电机的输出轴上；伸缩杆组件2的内端与采摘主杆的外端转动连接；从动齿轮固定在伸缩杆组件的内端，且与主动齿轮啮合。
作为优选，该装置还包括卡持组件；所述的卡持组件包括卡钩和卡持底座；卡持底座套置固定在第一伸缩杆上；卡持底座的外壁上开设有安装槽；卡钩的内端与安装槽的侧壁转动连接。
作为优选，所述的打击件采用弹性材料。
第二方面，一种山核桃采摘方法，其采用如第一方面所述的采摘装置，具体步骤如下：
步骤一、将肘托向外侧翻转至与连接杆相垂直；工作人员的手掌握住握持杆，手臂支撑在肘托上；
步骤二、收卷组件释放线绳，压缩弹簧推动伸缩杆组件伸长至极限位置；
步骤二、收卷组件继续释放线绳，第二弹性元件带动滑动支撑环向外端滑动，带动打击连杆向外侧翻转，直至与伸缩杆组件的轴线相垂直；
步骤四、使用者利用山核桃采摘装置外端的打击件拍打山核桃树的枝杈，使得枝杈上的山核桃掉落。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过在滑动支撑环内端设置第一弹簧，在各根伸缩杆之间设置压缩弹簧，且第一弹簧压缩状态下的弹力小于压缩弹簧伸长状态下的弹力，使得山核桃采摘装置伸长展开的过程，遵循先伸长伸缩杆组件，再展开打击采摘组件的顺序，有助于打击采摘组件进入山核桃树的树杈中之后再展开，避免展开的打击采摘组件无法进入山核桃树杈之间的问题。同时，在山核桃采摘装置收缩的过程，遵循先合拢打击采摘组件，再缩短伸缩杆组件的顺序，有助于打击采摘组件从树杈之间离开，避免打击采摘组件被树杈卡住的问题。
2、本发明通过在设置采摘主杆上设置握持杆和肘托。使用时，工作人员能够握住握持杆，同时，工作人员的手臂能够通过肘托进行支撑，在确保装置与工作人员手臂连接牢固的同时便于工作人员的挥动作业。
3、本发明通过设置卡钩，使得在工作人员需要攀爬被采摘核桃树时，能够通过卡钩，能够将采摘装置挂置在被采摘山核桃树的枝杈上，从而解放双手，去进行攀爬。
附图说明
图1为本发明实施例1收集状态的整体结构示意图。
图2为本发明实施例1中打击采摘组件和切换驱动组件相对位置示意图。
图3为本发明实施例1中打击采摘组件结构示意图图1中A部分放大示意图。
图4为图2中C部分放大示意图。
图5为本发明实施例1中旋转驱动组件和切换驱动组件相对位置示意图(图2中D部分放大示意图)。
图6为本发明实施例1中切换驱动组件结构示意图(图5中E部分放大示意图)。
图7为本发明实施例1中握持组件结构示意图(图1中B部分放大示意图)。
图8为本发明实施例1运输状态的整体结构示意图。
图9为本发明实施例2中旋转驱动组件和切换驱动组件的结构示意图。
附图标记：1、采摘主杆；2、伸缩杆组件；2-1、第一伸缩杆；2-2、第二伸缩杆；2-3、第三伸缩杆；2-4、传动支杆；3、切换驱动组件；3-1、收卷底座；3-2、收卷电机；3-3、收线轮；3-4、收卷辅助件；3-5、压缩弹簧；3-6、第一弹簧；4、握持组件；4-1、安装底座；4-2、连接杆；4-3、握持杆；4-4、肘托；5、旋转驱动组件；5-1、驱动电机；5-2、驱动底座；5-3、主动齿轮；5-4、从动齿轮；6、打击采摘组件；6-1、打击连杆；6-2、打击件；6-3、滑动支撑环；6-4、支撑连杆；6-5、安装环；7、卡持组件；7-1、卡钩；7-2、卡持底座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示，一种山核桃采摘装置，包括采摘主杆1、切换驱动组件3、握持组件4、旋转驱动组件5和采摘机构。采摘机构包括伸缩杆组件2和打击采摘组件6。伸缩杆组件2安装采摘主杆1上，并通过切换驱动组件3驱动，实现伸出或者缩回。打击采摘组件6安装在伸缩杆组件2的外端，用于打击被采摘山核桃树的枝杈，从而实现山核桃果实的掉落。伸缩杆组件2包括嵌套设置的多根伸缩杆。各根伸缩杆在伸缩杆组件2内端向外端的方向上，依次分为第一伸缩杆2-1、第二伸缩杆2-2和第三伸缩杆2-3。第一伸缩杆2-1与采摘主杆1转动连接。旋转驱动组件5安装在采摘主杆1上，用于驱动第一伸缩杆2-1进行转动。通过第一伸缩杆2-1的带动，驱动第三伸缩杆2-3上的打击采摘组件6进行往复摆动。
如图2、3和4所示，打击采摘组件6包括打击连杆6-1、打击件6-2、滑动支撑环6-3和限位组件。第三伸缩杆2-3的外端对称设置有凹槽。凹槽的顶端向上延伸至第三伸缩杆2-3的外端面。凹槽的内侧的开设有与第三伸缩杆2-3的空腔相连通的让位通槽。滑动支撑环6-3滑动连接在第三伸缩杆2-3上。滑动支撑环6-3的内圈固定有传动杆。传动杆穿过让位通槽，伸入第三伸缩杆2-3的空腔内。传动杆在切换驱动组件3的驱动下进行滑动，从而带动滑动支撑环6-3进行滑动。两根对称设置的打击连杆6-1的内端均与滑动支撑环6-3转动连接。两根打击连杆6-1通过限位组件的限定，使得打击连杆6-1能够在滑动支撑环滑动时进行翻转。打击连杆6-1在翻转过程中具有两个极限位置，分别为收纳极限位置和采摘极限位置。收纳极限位置，打击连杆的轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相平行。采摘极限位置，打击连杆的轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相垂直。两个打击件6-2分别固定在两根打击连杆6-1的外端。打击件6-2采用橡胶材质。
限位组件包括安装环6-5和支撑连杆6-4。安装环6-5固定在第三伸缩杆2-3上，且位于滑动支撑环6-3的内侧。顶端对称设置有两根支撑连杆6-4。支撑连杆6-4的两端分别与安装环6-5和对应打击连杆6-1转动连接。通过在打击连杆6-1的内端设置支撑连杆6-4，使得打击连杆6-1在翻转至采摘极限位置时，打击连杆6-1、支撑连杆6-4和第三伸缩杆2-3构成三角结构，从而提升打击件6-2在打击被采摘山核桃树的枝杈时，打击采摘组件6的稳定性。
如图2、5和6所示，切换驱动组件3包括压缩弹簧3-5、第一弹簧3-6、线绳和收卷组件。各根伸缩杆内均形成有空腔。各根伸缩杆的空腔之间相互连通，以形成线绳的走线通道。线绳穿过走线通道，与传动杆相连。收卷组件用于对线绳进行回收或者释放。任意两根相邻的伸缩杆之间均设置有压缩弹簧3-5。第一弹簧3-6的两端分别与传动杆和第三伸缩杆2-3的内端固定。
收卷组件包括收卷底座3-1、收卷电机3-2和收线轮3-3。采摘主杆1上开设有收线腔。收线腔与第一伸缩杆2-1的空腔相连通。收线轮3-3转动连接在收线腔内，且转动轴线垂直于各根伸缩杆的伸缩方向。线绳的内端缠绕在收线轮3-3上。收卷底座3-1固定在采摘主杆1的外壁上。收卷底座3-1上开设有安装腔。收卷电机3-2固定在安装腔内，且输出轴贯穿采摘主杆1外壁，与收线轮3-3相连接。使用时，通过收卷电机3-2驱动收线轮3-3正转或者反转，从而实现线绳的收卷或者释放。
在切换驱动组件3的驱动下，打击采摘组件6具有种工作状态，分别为采集状态和运输状态。当打击采摘组件6处于采集状态时，滑动支撑环6-3向上滑动至让位通槽的顶端。位于滑动支撑环6-3两侧的打击连杆6-1向下翻转至与第三伸缩杆2-3相垂直。当打击采摘组件6处于运输状态时，滑动支撑环6-3向下滑动至让位通槽的底端。位于滑动支撑环6-3两侧的打击连杆6-1向内翻转，嵌入对应的凹槽中。
滑动支撑环6-3处于最靠近安装环6-5位置时，第一弹性元件的弹力为F1；各根伸缩杆达到最长的状态下，各压缩弹簧3-5的弹力的最小值为F2；F2≥F1。弹力F2由伸缩杆组件达到最长时，压缩弹簧的预紧压缩量提供。满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置伸长展开的过程，遵循先伸长伸缩杆组件，再展开打击采摘组件6的顺序，有助于打击采摘组件进入山核桃树的树杈中之后再展开，避免展开的打击采摘组件无法进入山核桃树杈之间的问题；此外，满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置收缩的过程，遵循先合拢打击采摘组件，再缩短伸缩杆组件的顺序，有助于打击采摘组件从树杈之间离开，避免打击采摘组件被树杈卡住的问题。
如图5和6所示，旋转驱动组件5包括安装支杆和驱动电机5-1。第一伸缩杆2-1的尾端固定有传动支杆2-4。线绳能够从传动支杆2-4与第一伸缩杆2-1的空腔内壁间隙中伸入第一伸缩杆2-1中。安装支杆与收线腔的内壁固定。驱动电机5-1固定在安装支杆上，且输出轴与传动支杆2-4固定。
如图7所示，握持机构包括安装底座4-1、连接杆4-2、握持杆4-3和肘托4-4。安装底座4-1固定在采集支杆的尾端。安装底座4-1上开设有滑动槽。连接杆4-2与滑动槽滑动连接，且滑动槽的端口处设置有锁定结构，能够对滑动任意长度连接杆4-2进行锁定。安装底座4-1的外壁上开设有收纳槽。握持杆4-3的内端与收纳槽转动连接，且能够向内翻转，完全收入收纳槽内。握持杆4-3向外翻转至极限位置时，与收纳槽的底端相抵，进而使得握持杆4-3在与安装底座4-1相垂直时锁定。如图7和8所示，肘托4-4安装在连接杆4-2的外端。肘托4-4分为安装部和卡持部。安装部和卡持部均呈半圆弧状，且内凹侧面相背设置。安装部转动连接在连接杆4-2的外端，且安装部的内凹侧直径与连接杆4-2的直径相同，使得安装部在翻转至与连接杆4-2轴线相垂直时停止。使用时，握持杆4-3向外翻转至与安装底座4-1相垂直。工作人员的手握住握持杆4-3。肘托4-4向外侧翻转，直至与连接杆4-2相垂直。肘托4-4的卡持部托住工作人员的手臂，便于工作人员挥动装置。
卡持组件7包括卡钩7-1和卡持底座7-2。卡持底座7-2套置固定在第一伸缩杆2-1上。卡持底座7-2的外壁上开设有安装槽。卡钩7-1的内端与安装槽的侧壁转动连接。卡钩7-1与安装槽的连接处设置有锁位结构，能够在卡钩7-1向外翻转至与第一伸缩杆2-1相垂直时锁定。卡钩7-1的内凹侧面上设置有卡齿，用于增大卡钩7-1与被采摘核桃树树枝之间的摩擦力。当工作人员需要采集核桃树的高处果实时，需要攀爬被采摘核桃树，在攀爬过程中，通过卡钩7-1，能够将采摘装置挂置在被采摘山核桃树的枝杈上，从而解放双手，去进行攀爬。
本实施例提供一种非必要优选特征：握持机构还包括驱动环、卡接件和卡扣件。驱动环转动连接在安装底座4-1的顶端。卡接件固定在驱动环的底面上。收纳槽的内侧壁上开设让位槽。卡接件的底端伸入让位槽内。卡扣件固定在握持杆4-3的内侧面上，且开设有与卡接件相匹配的插孔。使用时，握持杆4-3向内翻转至收纳槽中，且卡扣件外端伸入让位槽中。转动驱动环，使得卡接件的卡钩7-1插入卡扣件的插孔中，完成对握持杆4-3的锁定。
该山核桃采摘装置的采摘方法，具体步骤如下：
步骤一、连接杆4-2根据工作人员的臂长，向外伸出适宜长度。握持杆4-3和肘托4-4均向外翻转至极限位置，与安装底座的轴线相垂直。工作人员的手掌握住握持杆4-3，手臂支撑在肘托4-4上。
步骤二、收卷电机3-2反转，驱动收线轮3-3释放线绳，各个压缩弹簧推动各根伸缩杆依次伸出极限位置。
步骤三、收卷电机3-2继续反转，第一弹簧带动滑动支撑环6-3向外端滑动，带动打击连杆6-1向外侧翻转，直至与伸缩杆组件的轴线相垂直。
步骤四、驱动电机5-1的输出轴往复转动，通过伸缩杆组件的传动，带动两个打击件进行往复摆动，并打击在被采摘山核桃树的枝杈上，振落对应树枝上的山核桃果实。
步骤五、驱动电机5-1停止工作。将采摘装置通过卡钩7-1挂置在高处的树枝上，从而解放工作人员的双手，去进行攀爬。
步骤六、重复步骤一至步骤五，完成山核桃果实的采摘。
实施例2
如图1和2所示，一种山核桃采摘装置，包括采摘主杆1、切换驱动组件3、握持组件4、旋转驱动组件5和采摘机构。采摘机构包括伸缩杆组件2和打击采摘组件6。伸缩杆组件2安装采摘主杆1上，并通过切换驱动组件3驱动，实现伸出或者缩回。打击采摘组件6安装在伸缩杆组件2的外端，用于打击被采摘山核桃树的枝杈，从而实现山核桃果实的掉落。伸缩杆组件2包括嵌套设置的多根伸缩杆。各根伸缩杆在伸缩杆组件2内端向外端的方向上，依次分为第一伸缩杆2-1、第二伸缩杆2-2和第三伸缩杆2-3。第一伸缩杆2-1与采摘主杆1转动连接。旋转驱动组件5安装在采摘主杆1上，用于驱动第一伸缩杆2-1进行转动。通过第一伸缩杆2-1的带动，驱动第三伸缩杆2-3上的打击采摘组件6进行往复摆动。
如图2、3和4所示，打击采摘组件6包括打击连杆6-1、打击件6-2、滑动支撑环6-3和限位组件。第三伸缩杆2-3的外端对称设置有凹槽。凹槽的顶端向上延伸至第三伸缩杆2-3的外端面。凹槽的内侧的开设有与第三伸缩杆2-3的空腔相连通的让位通槽。滑动支撑环6-3滑动连接在第三伸缩杆2-3上。滑动支撑环6-3的内圈固定有传动杆。传动杆穿过让位通槽，伸入第三伸缩杆2-3的空腔内。传动杆在切换驱动组件3的驱动下进行滑动，从而带动滑动支撑环6-3进行滑动。两根对称设置的打击连杆6-1的内端均与滑动支撑环6-3转动连接。两根打击连杆6-1通过限位组件的限定，使得打击连杆6-1能够在滑动支撑环滑动时进行翻转。打击连杆6-1在翻转过程中具有两个极限位置，分别为收纳极限位置和采摘极限位置。收纳极限位置，打击连杆的轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相平行。采摘极限位置，打击连杆的轴线与伸缩杆组件的伸缩方向相垂直。两个打击件6-2分别固定在两根打击连杆6-1的外端。打击件6-2采用橡胶材质。
限位组件包括安装环6-5和支撑连杆6-4。安装环6-5固定在第三伸缩杆2-3上，且顶端对称设置有两根支撑连杆6-4。支撑连杆6-4的两端分别与安装环6-5和对应打击连杆6-1转动连接。通过在打击连杆6-1的内端设置支撑连杆6-4，使得打击连杆6-1在翻转至采摘极限位置时，打击连杆6-1、支撑连杆6-4和第三伸缩杆2-3构成三角结构，从而提升打击件6-2在打击被采摘山核桃树的枝杈时，打击采摘组件6的稳定性。
如图2、5和6所示，切换驱动组件3包括压缩弹簧3-5、第一弹簧3-6、线绳和收卷组件。各根伸缩杆内均形成有空腔。各根伸缩杆的空腔之间相互连通，以形成线绳的走线通道。线绳穿过走线通道，与传动杆相连。收卷组件用于对线绳进行回收或者释放。任意两根相邻的伸缩杆之间均设置有压缩弹簧3-5。第一弹簧3-6的两端分别与传动杆和第三伸缩杆2-3的内端固定。
收卷组件包括收卷底座3-1、收卷电机3-2、收线轮3-3和收卷辅助件3-4。采摘主杆1上开设有收线腔。收线腔与第一伸缩杆2-1的空腔相连通。收线轮3-3转动连接在收线腔内，且转动轴线平行于各根伸缩杆的伸缩方向。收卷辅助件3-4固定在安装腔的内壁上。收卷辅助件3-4上开设有过线通孔，且在收线轮3-3的轴线方向上，过线通孔与收线轮3-3的收卷区域相对齐。线绳的内端伸入收线腔，穿过过线通孔，缠绕在收线轮3-3上。通过设置收卷辅助件3-4，使得与收线轮3-3的收线面相垂直的线绳转为平行于收线面，避免收线轮3-3在收线过程中，缠绕的线绳发生滑脱。收卷电机3-2固定在收线腔的底壁上，且输出轴与收线轮3-3固定。使用时，通过收卷电机3-2驱动收线轮3-3正转或者反转，从而实现线绳的收卷或者释放。
在切换驱动组件3的驱动下，打击采摘组件6具有种工作状态，分别为采集状态和运输状态。当打击采摘组件6处于采集状态时，滑动支撑环6-3向上滑动至让位通槽的顶端。位于滑动支撑环6-3两侧的打击连杆6-1向下翻转至与第三伸缩杆2-3相垂直。当打击采摘组件6处于运输状态时，滑动支撑环6-3向下滑动至让位通槽的底端。位于滑动支撑环6-3两侧的打击连杆6-1向内翻转，嵌入对应的凹槽中。
滑动支撑环6-3处于最靠近安装环6-5位置时，第一弹性元件的弹力为F1；各根伸缩杆达到最长的状态下，各压缩弹簧3-5的弹力的最小值为F2；F2≥F1。弹力F2由伸缩杆组件达到最长时，压缩弹簧的预紧压缩量提供。满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置伸长展开的过程，遵循先伸长伸缩杆组件，再展开打击采摘组件6的顺序，有助于打击采摘组件进入山核桃树的树杈中之后再展开，避免展开的打击采摘组件无法进入山核桃树杈之间的问题；此外，满足F2≥F1的条件时，山核桃采摘装置收缩的过程，遵循先合拢打击采摘组件，再缩短伸缩杆组件的顺序，有助于打击采摘组件从树杈之间离开，避免打击采摘组件被树杈卡住的问题。
旋转驱动组件5包括驱动底座5-2、驱动电机5-1、主动齿轮5-3和从动齿轮5-4。驱动底座5-2固定在采摘主杆1的外壁上。驱动底座5-2上开设有安装腔。驱动电机5-1设置在安装腔内，且输出轴贯穿驱动底端的顶壁。主动齿轮5-3固定在驱动电机5-1的输出轴上。从动齿轮5-4固定在第一伸缩杆2-1上，且与主动齿轮5-3啮合。
握持机构包括安装底座4-1、连接杆4-2、握持杆4-3和肘托4-4。安装底座4-1固定在采集支杆的尾端。安装底座4-1上开设有滑动槽。连接杆4-2与滑动槽滑动连接，且滑动槽的端口处设置有锁定结构，能够对滑动任意长度连接杆4-2进行锁定。安装底座4-1的外壁上开设有收纳槽。握持杆4-3的内端与收纳槽转动连接，且能够向内翻转，完全收入收纳槽内。握持杆4-3向外翻转至极限位置时，与收纳槽的底端相抵，进而使得握持杆4-3在与安装底座4-1相垂直时锁定。
肘托4-4安装在连接杆4-2的外端。肘托4-4分为安装部和卡持部。安装部和卡持部均呈半圆弧状，且内凹侧面相背设置。安装部转动连接在连接杆4-2的外端，且安装部的内凹侧直径与连接杆4-2的直径相同，使得安装部在翻转至与连接杆4-2轴线相垂直时停止。使用时，握持杆4-3向外翻转至与安装底座4-1相垂直。工作人员的手握住握持杆4-3。肘托4-4向内侧翻转，直至与连接杆4-2相垂直。肘托4-4的卡持部能够托住工作人员的手臂，便于工作人员挥动装置。
卡持组件7包括卡钩7-1和卡持底座7-2。卡持底座7-2套置固定在第一伸缩杆2-1上。卡持底座7-2的外壁上开设有安装槽。卡钩7-1的内端与安装槽的侧壁转动连接。卡钩7-1与安装槽的连接处设置有锁位结构，能够在卡钩7-1向外翻转至与第一伸缩杆2-1相垂直时锁定。卡钩7-1的内凹侧面上设置有卡齿，用于增大卡钩7-1与被采摘核桃树树枝之间的摩擦力。当工作人员需要采集核桃树的高处果实时，需要攀爬被采摘核桃树，在攀爬过程中，通过卡钩7-1，能够将采摘装置挂置在被采摘山核桃树的枝杈上，从而解放双手，去进行攀爬。
本实施例提供一种非必要优选特征：握持机构还包括驱动环、卡接件和卡扣件。驱动环转动连接在安装底座4-1的顶端。卡接件固定在驱动环的底面上。收纳槽的内侧壁上开设让位槽。卡接件的底端伸入让位槽内。卡扣件固定在握持杆4-3的内侧面上，且开设有与卡接件相匹配的插孔。使用时，握持杆4-3向内翻转至收纳槽中，且卡扣件外端伸入让位槽中。转动驱动环，使得卡接件的卡钩7-1插入卡扣件的插孔中，完成对握持杆4-3的锁定。
该山核桃采摘装置的采摘方法，具体步骤如下：
步骤一、连接杆4-2根据工作人员的臂长，向外伸出适宜长度。握持杆4-3和肘托4-4均向外翻转至极限位置，与安装底座的轴线相垂直。工作人员的手掌握住握持杆4-3，手臂支撑在肘托4-4上。
步骤二、收卷电机3-2反转，驱动收线轮3-3释放线绳，各个压缩弹簧推动各根伸缩杆依次伸出极限位置。
步骤三、收卷电机3-2继续反转，第一弹簧带动滑动支撑环6-3向外端滑动，带动打击连杆6-1向外侧翻转，直至与伸缩杆组件的轴线相垂直。
步骤四、驱动电机5-1的输出轴往复转动，通过伸缩杆组件的传动，带动两个打击件进行往复摆动，并打击在被采摘山核桃树的枝杈上，振落对应树枝上的山核桃果实。
步骤五、驱动电机5-1停止工作。将采摘装置通过卡钩7-1挂置在高处的树枝上，从而解放工作人员的双手，去进行攀爬。
步骤六、重复步骤一至步骤五，完成山核桃果实的采摘。
Claims (10)
1.一种山核桃采摘装置，包括采摘主杆(1)、握持组件(4)和采摘机构；其特征在于：还包括切换驱动组件(3)；所述的采摘机构安装在采摘主杆(1)的外端；所述的握持组件(4)安装在采摘主杆(1)的尾端；
所述的采摘机构包括伸缩杆组件(2)和打击采摘组件(6)；伸缩杆组件(2)安装在采摘主杆(1)的外端；所述的打击采摘组件(6)包括打击连杆(6-1)、打击件(6-2)、滑动支撑环(6-3)和限位组件；滑动支撑环(6-3)滑动连接在伸缩杆组件(2)的外端；所述的打击连杆(6-1)的内端与滑动支撑环(6-3)转动连接；所述的限位组件包括安装环(6-5)和支撑连杆(6-4)；安装环(6-5)固定在伸缩杆组件(2)的外端；支撑连杆(6-4)的一端与安装环(6-5)转动连接；支撑连杆(6-4)的另一端与打击连杆(6-1)的外端转动连接；所述的打击件(6-2)固定在打击连杆(6-1)的外端；
所述的切换驱动组件(3)包括线绳和收卷组件；所述的收卷组件安装在采摘主杆(1)上；所述的线绳的一端绕卷在收卷组件上；线绳的另一端与滑动支撑环(6-3)固定；伸缩杆组件(2)中设置有第一弹性元件；第一弹性元件对伸缩杆组件(2)施加促使伸缩杆组件(2)伸长的弹性力；
所述的滑动支撑环(6-3)位于安装环(6-5)远离握持组件(4)的一侧；滑动支撑环(6-3)与伸缩杆组件(2)之间设置有第二弹性元件；第二弹性元件对滑动支撑环(6-3)施加远离安装环(6-5)方向的弹性力。
2.根据权利要求1所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：所述的伸缩杆组件(2)包括嵌套设置的多根伸缩杆，且各根伸缩杆的空腔相互连通；第一弹性元件包括多个压缩弹簧(3-5)；任意两根相邻的伸缩杆之间均设置有压缩弹簧(3-5)；滑动支撑环(6-3)处于最靠近安装环(6-5)位置时，第一弹性元件的弹力为F1；伸缩杆组件(2)达到最长的状态下，各压缩弹簧(3-5)的弹力的最小值为F2；F2≥F1。
3.根据权利要求2所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：最外端的伸缩杆的外端对称设置有凹槽；凹槽的顶端延伸至最外端的伸缩杆的外端面；凹槽的内侧的开设有与最外端的伸缩杆的空腔相连通的让位通槽；所述的滑动支撑环(6-3)与最外端的伸缩杆滑动连接；滑动支撑环(6-3)的内圈固定有传动杆；传动杆穿过让位通槽，伸入最外端的伸缩杆的空腔内；所述的线绳的外端与传动杆固定；
在收卷组件的驱动下，打击连杆(6-1)能够在两个极限位置之间切换；两个极限位置分别为收纳极限位置和采摘极限位置；收纳极限位置下，打击连杆(6-1)收入凹槽内，轴线与伸缩杆组件(2)的伸缩方向相平行；采摘极限位置下，打击连杆(6-1)的轴线与伸缩杆组件(2)的伸缩方向相垂直。
4.根据权利要求2所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：所述的收卷组件包括收卷电机(3-2)和收线轮(3-3)；采摘主杆(1)上开设有收线腔；收线轮(3-3)转动连接在收线腔内，且转动轴线垂直于各根伸缩杆的伸缩方向；线绳的内端缠绕在收线轮(3-3)上；收卷电机(3-2)固定在采摘主杆(1)上，且输出轴与收线轮(3-3)相连接。
5.根据权利要求2所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：所述的握持机构包括安装底座(4-1)、连接杆(4-2)、握持杆(4-3)和肘托(4-4)；安装底座(4-1)固定在采集支杆的尾端；安装底座(4-1)上开设有滑动槽；连接杆(4-2)与滑动槽滑动连接，且滑动槽的端口处设置有锁定结构，能够对连接杆(4-2)进行锁定；安装底座(4-1)的外壁上开设有收纳槽；握持杆(4-3)的内端与收纳槽转动连接；所述的肘托(4-4)安装在连接杆(4-2)的外端。
6.根据权利要求5所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：所述的肘托(4-4)分为安装部和卡持部；安装部和卡持部均呈半圆弧状，且内凹侧面相背设置；安装部转动连接在连接杆(4-2)上。
7.根据权利要求1所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：还包括旋转驱动组件(5)；所述的旋转驱动组件(5)包括驱动电机(5-1)、主动齿轮(5-3)和从动齿轮(5-4)；驱动电机(5-1)固定在采摘主杆(1)上；主动齿轮(5-3)固定在驱动电机(5-1)的输出轴上；伸缩杆组件(2)的内端与采摘主杆(1)的外端转动连接；从动齿轮(5-4)固定在伸缩杆组件(2)的内端，且与主动齿轮(5-3)啮合。
8.根据权利要求2所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：还包括卡持组件(7)；所述的卡持组件(7)包括卡钩(7-1)和卡持底座(7-2)；卡持底座(7-2)套置固定在最内端的伸缩杆上；卡持底座(7-2)的外壁上开设有安装槽；卡钩(7-1)的内端与安装槽的侧壁转动连接。
9.根据权利要求1所述的一种山核桃采摘装置，其特征在于：所述的打击件(6-2)采用弹性材料。
10.一种山核桃采摘方法，其特征在于：使用如权利要求6所述的山核桃采摘装置；该山核桃采摘方法包括以下步骤：
步骤一、将肘托(4-4)向外侧翻转至与连接杆(4-2)相垂直；工作人员的手掌握住握持杆(4-3)，手臂支撑在肘托(4-4)上；
步骤二、收卷组件释放线绳，压缩弹簧(3-5)推动伸缩杆组件伸长至极限位置；
步骤二、收卷组件继续释放线绳，第二弹性元件带动滑动支撑环(6-3)向外端滑动，带动打击连杆(6-1)向外侧翻转，直至与伸缩杆组件的轴线相垂直；
步骤四、使用者利用山核桃采摘装置外端的打击件(6-2)拍打山核桃树的枝杈，使得枝杈上的山核桃掉落。
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2024
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