CN118830396A - 一种低损高效的折茎式菠萝采收器 - Google Patents

Abstract

一种低损高效的折茎式菠萝采收器，属于菠萝采收设备技术领域。本发明解决了现有的旋转喂入式菠萝采摘装置对果丛扰动大，易导致果实与裔芽受损的问题。包括机架及采摘执行机构，动力传输系统、滑轨组件及限位收集机构均与机架固接，若干采摘单元沿主框架周向均布，主框架为无轴辊式框架结构，动力传输系统位于主框架的一端且为主框架提供旋转动力，限位收集机构位于主框架内部，限位收集机构的底部为弧面结构，用于对运动至其下方的采摘单元内的果实进行限位，限位收集机构的上部为敞口结构，用于收集并导出其上方采摘单元掉落的果实，有效保护了果实的完整性和品质，降低了损伤风险。极大地减轻了劳动者的体力负担，改善了工作环境。

Description

一种低损高效的折茎式菠萝采收器

技术领域

本发明涉及一种低损高效的折茎式菠萝采收器，属于菠萝采收设备技术领域。

背景技术

菠萝因其富含营养、口感甜美而广受消费者喜爱，随着需求不断增加种植面积也随之扩大，推动了菠萝种植及其相关附加产业的迅速发展。但菠萝的采摘季节时期短，一般只有一个半月左右的收获期，且种植面积广泛、产量相对较高，这也为菠萝的采摘收获带来不小难题与考验。目前菠萝的采摘主要以人工为主，在整个采收作业期间内所需的人力成本，能够占据到菠萝生产利润的40％左右，果农想要通过机械化的方式缓解菠萝采收压力的希望日益迫切。

现有的菠萝采摘设备，如CN115735545A一种带扶果器和拨果器的菠萝采收机具及菠萝采收设备，该菠萝采收机具包括机架、设置在机架上的行走机构、扶果器、拨果器以及切割器等组成。该菠萝采收机具通过扶果器对不同姿态的菠萝果实进行扶正，然后通过旋转的拨果器将扶正的菠萝果实茎秆拨动至切割器中，对茎秆进行切割，实现菠萝果实的批量采摘，提高了采摘效率。CN114731834A公开的一种钢丝滚筒与刚性杆滚筒联合作用的菠萝采收装置，该设备包括多个双滚筒机构、安装支架、多个角度调整机构、果杆切割器和扶果器等。作业过程中菠萝植株在旋转的双滚筒机构的拨动下，产生向后倾倒的趋势，进入扶果器中，在果杆切割器和刚性杆的作用下，将菠萝丛植株上快速分离下来，掉落进水果收集器中，以此完成菠萝果实的采摘。公开号为CN113892342B一种梳齿拨禾轮式菠萝采收机，采收机包括高地隙里集果车、机架、传送装置、第一电机以及采收主体等结构。前进过程中，旋转的拨禾轮将菠萝依次喂入，菠萝植株受扶持梳齿的支撑力，拨禾轮的推力和根茎的拉力，菠萝在合力的作用下致使果柄连接处断裂，实现果茎分离，完成果实采摘。

上述公开的菠萝采收装备，均采用了旋转机构喂入菠萝果实的方式进行采摘，具有较高的工作效率，在推动菠萝机械化采摘领域迈出了重要一步。然而，旋转喂入式采摘器在菠萝丛中扫掠的过程中，由于喂入机构随旋转滚筒作业过程中沿果实径向进入果丛中，易与菠萝果实及其裔芽发生碰撞，丛而引发了果实破损和裔芽意外脱落等问题，这在一定程度上影响了采摘作业的工作质量与工作效率。

发明内容

本发明是为了解决现有的旋转喂入式菠萝采摘装置对果丛扰动大，易导致果实与裔芽受损的问题，进而提供了一种低损高效的折茎式菠萝采收器。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种低损高效的折茎式菠萝采收器，包括机架及采摘执行机构，其中所述采摘执行机构包括动力传输系统、主框架、滑轨组件、限位收集机构及若干采摘单元，所述动力传输系统、所述滑轨组件及所述限位收集机构均与机架固接，若干采摘单元沿主框架周向均布，所述主框架为无轴辊式框架结构，动力传输系统位于主框架的一端且为主框架提供旋转动力，限位收集机构位于主框架内部，限位收集机构的底部为弧面结构，用于对运动至其下方的采摘单元内的果实进行限位，限位收集机构的上部为敞口结构，用于收集并导出其上方采摘单元掉落的果实，

所述采摘单元包括滚轮、挡板构件、底板构件、两个支撑板及两个限位滑板，挡板构件与底板构件沿主框架轴向平行固装在主框架上，两个限位滑板平行且一一对应布置在两个支撑板相对的一侧，每个限位滑板的一端均与其同侧的支撑板转动连接，限位滑板上开设有滑道，底板构件固装在两个限位滑板之间，滚轮安装在一个支撑板上，挡板构件宽度方向的一端部安装在两个支撑板之间且通过滚轮控制其转动，宽度方向的另一端部滑动安装在两个限位滑板的滑道内，

所述滑轨组件包括内滑轨和外滑轨，其中内滑轨的弧形外侧面与外滑轨的弧形内侧面沿主框架转动方向错位布置，通过内滑轨的弧形外侧面以及外滑轨的弧形内侧面，对应为与其配合的滚轮提供转动摩擦力。

进一步地，所述采摘单元还包括推板构件及拨杆构件，其中挡板构件与推板构件通过螺栓固接，所述拨杆构件包括拨杆轴及拨杆调节轮，拨杆轴位于底板构件宽度方向的一侧且转动安装在两个限位滑板之间，拨杆调节轮转动安装在一个支撑板上且与滚轮同侧布置，拨杆调节轮与拨杆轴同轴固接，在菠萝的喂入及采摘过程中，拨杆调节轮与外滑轨的弧形外侧面接触。

进一步地，内滑轨的弧形外侧面与外滑轨的弧形内侧面弧长相等。

进一步地，所述拨杆轴外部包覆有断面呈梅花状的硅胶套，所述推板构件包括推板主体及连接架，所述推板主体通过所述连接架与挡板构件固接，所述推板主体为硅胶板。

进一步地，所述限位收集机构包括弧状限位板、减震滑板及滑板支架，其中弧状限位板的顶端为开口端，减震滑板通过滑板支架斜向固装在弧状限位板上，且弧状限位板通过滑板支架与机架固接，减震滑板的低位端朝向主框架上远离动力传输系统的一侧且伸出主框架设置。

进一步地，所述机架包括悬挂架、支撑横梁、支撑架及液压油缸，其中悬挂架固装在支撑横梁的后侧，支撑架转动安装在支撑横梁的前侧，液压油缸倾斜安装在支撑横梁与支撑架之间，所述动力传输系统、所述滑轨组件及所述限位收集机构均与支撑架固接。

进一步地，所述动力传输系统包括驱动主体及链传动组件，所述驱动主体固装在机架上，驱动主体通过链传动组件带动主框架旋转。

进一步地，所述主框架包括同轴布置且均为闭环结构的第一框架主体及第二框架主体，若干采摘单元均设置在第一框架主体与第二框架主体之间，其中第一框架主体的中心位置通过若干支撑杆同轴固装有轮毂，且若干支撑杆以轮毂为中心向外辐射分布，轮毂与机架转动连接，限位收集机构穿过第二框架主体与机架固接。

进一步地，所述挡板构件包括挡板框架及铺设在挡板框架上的挡板网格面，所述挡板框架为矩形框架结构。

进一步地，所述底板构件包括底板框架及铺设在底板框架上的底板网格面。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，以其高度集成的设计，将菠萝的低损喂入、精准采摘、自动提升及统一收集四大环节无缝融合，形成了一体化的高效作业流程。这一创新不仅大幅提高了采摘作业的效率，减少了果实在采摘过程中的处理时间，还有效保护了果实的完整性和品质，降低了损伤风险。同时，该低损高效的折茎式菠萝采收器也极大地减轻了劳动者的体力负担，改善了工作环境；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，适应性强，可根据果园中多变的种植模式，如不同的行距、株距以及果实离地高度等条件，灵活调整作业参数。通过精准控制离地高度以适配地形变化，优化旋转速度以匹配果丛密度，以及增减采摘单元数量来适应生产规模的需求，该采摘器确保了在大规模果园环境中依然能够保持高效、稳定的作业状态；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，工作时，采摘单元能够根据不同作业区间段的具体需求进行结构转换，实现了从传统径向扫入式采摘向轴向切入式采摘的转变，完美匹配菠萝果实的轴向精确切入果丛、仿生折茎采摘、高效自主提升等关键作业环节。通过减少不必要的机械接触，该设计显著降低了采摘作业对果实和裔芽的潜在损害风险，避免了旋转扫掠式采摘可能带来的物理冲击；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，采摘单元的结构转换机制巧妙运用了滚轮与滑轨之间配合产生的摩擦力，无需额外动力源，实现了节能环保的同时，也简化了操作复杂性。通过精心设计的滑轨安装位置与倾斜角度，这一机制确保了采摘单元能够在需要时精确、流畅地进行结构转换。这种自适应调整能力，使得采摘单元能够无缝衔接菠萝采摘过程中的各个阶段，无论是精准定位、稳定摘取，还是高效提升与收集，都能出色地完成指定任务；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，因菠萝果实在成熟之际，其果柄连接处因自然累积的脱落酸作用，形成了一个力学上的脆弱环节，这一特性为采摘提供了天然的切入点。采摘单元的底板横梁作用于果实与茎秆的脆弱连接处，实现了如同人工般精准而高效的折茎采摘动作。这种设计不仅能够精确无误地分离果实与果柄，确保了采摘过程的高效性，更在最大程度上模拟了人工采摘的轻柔手法，有效避免了传统采摘方式可能带来的果实损伤。

附图说明

图1为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器的第一立体结构示意图；

图2为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器的第二立体结构示意图；

图3为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘执行机构的第一立体结构示意图；

图4为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘执行机构的第二立体结构示意图；

图5为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中主框架的立体结构示意图；

图6为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中动力传输系统的立体结构示意图；

图7为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中限位收集机构的立体结构示意图；

图8为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中滑轨组件的立体结构示意图；

图9为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元打开状态下的第一立体结构示意图；

图10为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元打开状态下的第二立体结构示意图；

图11为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元闭合状态下的第一立体结构示意图；

图12为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元闭合状态下的第二立体结构示意图；

图13为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元与滑轨组件的配合结构示意图；

图14为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中机架的第一立体结构示意图；

图15为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中机架的第二立体结构示意图；

图16为本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器中采摘单元在一整个工作周期中的功能区间划分情况示意图。

图中：

1、机架；1-1、悬挂架；1-2、支撑横梁；1-3、液压油缸；1-4、支撑架；

2、采摘执行机构；2-1、动力传输系统；2-11、驱动主体；2-12、链传动组件；2-2、主框架；2-21、第一框架主体；2-22、第二框架主体；2-23、支撑杆；2-24、轮毂；2-31、内滑轨；2-32、外滑轨；2-33、滑轨支架；2-4、滚限位收集机构；2-41、弧状限位板；2-42、减震滑板；2-43、滑板支架；2-5、采摘单元；2-51、滚轮；2-52、挡板构件；2-521、挡板框架；2-522、挡板网格面；2-53、底板构件；2-531、底板框架；2-532、底板网格面；2-54、支撑板；2-55、限位滑板；2-56、推板构件；2-561、推板主体；2-562、挂耳；2-563、推板横梁；2-57、拨杆构件；2-571、拨杆调节轮；2-572、硅胶套。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图16说明本实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式，基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明关于“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种低损高效的折茎式菠萝采收器，包括机架1及采摘执行机构2，其中所述采摘执行机构2包括动力传输系统2-1、主框架2-2、滑轨组件、限位收集机构2-4及若干采摘单元2-5，所述动力传输系统2-1、所述滑轨组件及所述限位收集机构2-4均与机架1固接，若干采摘单元2-5沿主框架2-2周向均布，所述主框架2-2为无轴辊式框架结构，动力传输系统2-1位于主框架2-2的一端且为主框架2-2提供旋转动力，限位收集机构2-4位于主框架2-2内部，限位收集机构2-4的底部为弧面结构，用于对运动至其下方的采摘单元2-5内的果实进行限位，限位收集机构2-4的上部为敞口结构，用于收集并导出其上方采摘单元2-5掉落的果实，

所述采摘单元2-5包括滚轮2-51、挡板构件2-52、底板构件2-53、两个支撑板2-54及两个限位滑板2-55，挡板构件2-52与底板构件2-53沿主框架2-2轴向平行固装在主框架2-2上，两个限位滑板2-55平行且一一对应布置在两个支撑板2-54相对的一侧，每个限位滑板2-55的一端均与其同侧的支撑板2-54转动连接，限位滑板2-55上开设有滑道，底板构件2-53固装在两个限位滑板2-55之间，滚轮2-51安装在一个支撑板2-54上，挡板构件2-52宽度方向的一端部安装在两个支撑板2-54之间且通过滚轮2-51控制其转动，宽度方向的另一端部滑动安装在两个限位滑板2-55的滑道内，

所述滑轨组件包括内滑轨2-31和外滑轨2-32，其中内滑轨2-31的弧形外侧面与外滑轨2-32的弧形内侧面沿主框架2-2转动方向错位布置，通过内滑轨2-31的弧形外侧面以及外滑轨2-32的弧形内侧面，对应为与其配合的滚轮2-51提供转动摩擦力。

所述主框架2-2可以为圆形辊式框架、多边形辊式框架等，只要能够实现周向转动及若干采摘单元2-5的安装即可。

机架1作为核心承载与连接机构，用以将采摘执行机构2挂载于行驶动力机具之上。

采摘执行机构2集果实喂入、采摘、提升和集果等多种功能于一体，是采摘器的核心工作部件。

所述动力传输系统2-1用于为采摘执行机构2提供工作动力，具体控制主框架2-2沿图1所示逆时针方向旋转。

所述主框架2-2是采摘执行机构2的支撑结构主体，用于带动各采摘单元2-5运动。

采摘单元2-5是采摘执行机构2的核心工作部件，用于实现采摘动作。本发明中优选采摘单元2-5的数量为八个。

滑轨是确保采摘单元2-5有效工作的关键工作部件，内滑轨2-31及外滑轨2-32均通过滑轨支架2-33固装在机架1上，内滑轨2-31与滑轨支架2-33之间以及外滑轨2-32与滑轨支架2-33之间均为螺栓连接，便于位置调节及拆卸，滑轨支架2-33焊接在机架1上。内滑轨2-31与外滑轨2-32相比较短，内滑轨2-31的外侧面为与运动至其位置的滚轮2-51接触的曲面；外滑轨2-32较内滑轨2-31更长，外滑轨2-32的下端三分之一处为与滚轮2-51接触的曲面。内滑轨2-31和外滑轨2-32的安装位置要保证内滑轨2-31的外侧面和外滑轨2-32的弧形内侧面均能够与滚轮2-51相切。

内滑轨2-31的弧形外侧面与外滑轨2-32的弧形内侧面分别位于主框架2-2转动方向上的两个不同的工位，分别用于实现采摘单元2-5中的挡板构件2-52与底板构件2-53的I形闭合和L形打开状态。下面以其中一个采摘单元2-5的运动为例：

滚轮2-51与内滑轨2-31的外侧面接触前，采摘单元2-5中的挡板构件2-52与底板构件2-53呈L形打开状态；

滚轮2-51与内滑轨2-31的外侧面接触后，做图1所示逆时针方向转动，带动与其连接的挡板构件2-52宽度方向的一端部一起转动，进而带动整个挡板构件2-52转动，挡板构件2-52宽度方向的另一端部沿限位滑板2-55的滑道滑动，带动限位滑板2-55的一端转动，进而带动底板构件2-53转动，当滚轮2-51与内滑轨2-31的弧形外侧面脱离，限位滑板2-55转动到极限位置，此时挡板构件2-52与底板构件2-53形成I形闭合状态；

滚轮2-51与外滑轨2-32的内侧面接触后，做图1所示顺时针方向转动，带动与其连接的挡板构件2-52宽度方向的一端部一起转动，进而带动整个挡板构件2-52转动，挡板构件2-52宽度方向的另一端部沿限位滑板2-55的滑道滑动，带动限位滑板2-55的一端转动，进而带动底板构件2-53转动，当滚轮2-51与外滑轨2-32的弧形内侧面脱离，限位滑板2-55转动到极限位置，此时挡板构件2-52与底板构件2-53形成L形打开状态。

所述限位收集机构2-4用于限制菠萝顶端的横向位移，并将采摘的菠萝果实依次输送出采摘执行机构2。

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，器巧妙的融合了轴向精准切入、低损旋转喂入、仿生折茎采摘与高效连续提升等多重功能，全面优化了从持续喂入、精准采摘到稳定输送的每一个环节，确保了菠萝和裔芽在整个采摘过程中的低损伤率，同时满足了现代农业对于高效作业与精细管理的双重需求。本发明有效降低了采摘作业对菠萝果实及其裔芽的潜在损害，还极大地提升了采摘效率与质量，为菠萝种植业的可持续发展提供了强有力的技术支持。具体的：

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，以其高度集成的设计，将菠萝的低损喂入、精准采摘、自动提升及统一收集四大环节无缝融合，形成了一体化的高效作业流程。这一创新不仅大幅提高了采摘作业的效率，减少了果实在采摘过程中的处理时间，还有效保护了果实的完整性和品质，降低了损伤风险。同时，该低损高效的折茎式菠萝采收器也极大地减轻了劳动者的体力负担，改善了工作环境；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，适应性强，可根据果园中多变的种植模式，如不同的行距、株距以及果实离地高度等条件，灵活调整作业参数。通过精准控制离地高度以适配地形变化，优化旋转速度以匹配果丛密度，以及增减采摘单元2-5数量来适应生产规模的需求，该采摘器确保了在大规模果园环境中依然能够保持高效、稳定的作业状态；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，工作时，采摘单元2-5能够根据不同作业区间段的具体需求进行结构转换，实现了从传统径向扫入式采摘向轴向切入式采摘的转变，完美匹配菠萝果实的轴向精确切入果丛、仿生折茎采摘、高效自主提升等关键作业环节。通过减少不必要的机械接触，该设计显著降低了采摘作业对果实和裔芽的潜在损害风险，避免了旋转扫掠式采摘可能带来的物理冲击；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，采摘单元2-5的结构转换机制巧妙运用了滚轮2-51与滑轨之间配合产生的摩擦力，无需额外动力源，实现了节能环保的同时，也简化了操作复杂性。通过精心设计的滑轨安装位置与倾斜角度，这一机制确保了采摘单元2-5能够在需要时精确、流畅地进行结构转换。这种自适应调整能力，使得采摘单元2-5能够无缝衔接菠萝采摘过程中的各个阶段，无论是精准定位、稳定摘取，还是高效提升与收集，都能出色地完成指定任务；

本发明的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，因菠萝果实在成熟之际，其果柄连接处因自然累积的脱落酸作用，形成了一个力学上的脆弱环节，这一特性为采摘提供了天然的切入点。采摘单元2-5的底板横梁作用于果实与茎秆的脆弱连接处，实现了如同人工般精准而高效的折茎采摘动作。这种设计不仅能够精确无误地分离果实与果柄，确保了采摘过程的高效性，更在最大程度上模拟了人工采摘的轻柔手法，有效避免了传统采摘方式可能带来的果实损伤。

所述采摘单元2-5还包括推板构件2-56及拨杆构件2-57，其中挡板构件2-52与推板构件2-56通过螺栓固接，所述拨杆构件2-57包括拨杆轴及拨杆调节轮2-571，拨杆轴位于底板构件2-53宽度方向的一侧且转动安装在两个限位滑板2-55之间，拨杆调节轮2-571转动安装在一个支撑板2-54上且与滚轮2-51同侧布置，拨杆调节轮2-571与拨杆轴同轴固接，在菠萝的喂入及采摘过程中，拨杆调节轮2-571与外滑轨2-32的弧形外侧面接触。如此设计，挡板构件2-52与推板构件2-56通过螺栓固定连接成为一个整体，底板构件2-53与拨杆构件2-57通过限位滑板2-55连接成为一个整体，这两部分又通过一个三角形的支撑板2-54连接。采摘单元2-5通过支撑板2-54上的螺栓孔与主框架2-2螺栓连接。所述推板构件2-56在挡板构件2-52平面延长面方向随挡板构件2-52的移动而移动，将可能与采摘单元2-5硬性接触的菠萝果实回拨至采摘单元2-5前方，避免与采摘单元2-5发生直接碰撞；所述拨杆调节轮2-571与外滑轮的弧形外侧面接触时，带动拨杆轴如图1所示逆时针方向转动，也会将接触到的菠萝果实回拨至采摘单元2-5之前，以此对喂入区间内的菠萝果实进行双重保护。拨杆轴与拨杆调节轮2-571之间通过键连接，且拨杆轴通过轴套连接的方式与限位滑板2-55和支撑板2-54相连。外滑轨2-32的外侧面整体为与拨杆调节轮2-571接触的曲面。

内滑轨2-31的弧形外侧面与外滑轨2-32的弧形内侧面弧长相等。滚轮2-51在采摘区间旋转的弧度与其在喂入区间内相同。

所述拨杆轴外部包覆有断面呈梅花状的硅胶套2-572，所述推板构件2-56包括推板主体2-561及连接架，所述推板主体2-561通过所述连接架与挡板构件2-52固接，所述推板主体2-561为硅胶板。如此设计，硅胶套2-572是由硅胶材料制成的横切面为梅花状的混合轴套，其长度与挡板构件2-52中挡板网格面2-522宽度相同，硅胶套2-572包裹着拨杆轴，推板主体2-561为硅胶板起到对菠萝果实的进一步保护，有效避免菠萝果实的损伤。所述连接架包括一对挂耳2-562以及固装在一对挂耳2-562之间的推板横梁2-563，硅胶板固装在推板横梁2-563上。通过安装位置的调整确保硅胶板与挡板网格面2-522始终共面，推板构件2-56与挡板构件2-52组装成为一个整体，运动过程中没有相对位移。

所述限位收集机构2-4包括弧状限位板2-41、减震滑板2-42及滑板支架2-43，其中弧状限位板2-41的顶端为开口端，减震滑板2-42通过滑板支架2-43斜向固装在弧状限位板2-41上，且弧状限位板2-41通过滑板支架2-43与机架1固接，减震滑板2-42的低位端朝向主框架2-2上远离动力传输系统2-1的一侧且伸出主框架2-2设置。如此设计，限位收集机构2-4的整体结构类似于一个横放的斜切空心圆柱体，其弧状限位板2-41与主框架2-2同心，以实现在主架体旋转过程中始终保持对弧状限位板2-41下方的采摘单元2-5内的果实进行限位，避免果实掉落，弧状限位板2-41顶端开口，便于菠萝果实掉落在减震滑板2-42上。减震滑板2-42优选为硅胶滑板。

所述机架1包括悬挂架1-1、支撑横梁1-2、支撑架1-4及液压油缸1-3，其中悬挂架1-1固装在支撑横梁1-2的后侧，支撑架1-4转动安装在支撑横梁1-2的前侧，液压油缸1-3倾斜安装在支撑横梁1-2与支撑架1-4之间，所述动力传输系统2-1、所述滑轨组件及所述限位收集机构2-4均与支撑架1-4固接。以整机前进方向为基准，悬挂架1-1位于支撑横梁1-2的后侧，支撑架1-4位于支撑横梁1-2的前侧。悬挂架1-1作为机架1与行驶动力机具之间的连接机构，通过U形卡与支撑横梁1-2固接，确保连接的稳固性，并且便于安装与拆卸，也方便采摘执行机构2与行驶动力机具对中调整。悬挂架1-1的数量可以为两个，以使连接更稳定。支撑横梁1-2作为机架1的主承重部件，其与悬挂架1-1通过U型卡链接，底部与支撑架1-4铰接，通过液压油缸1-3，形成稳定的三角支撑结构，使得支撑架1-4能够根据作业需求进行灵活的角度调节，从而实现对采摘执行机构2离地高度的精准控制，赋予了机架1更强的适应性与灵活性。整个机架1通过悬挂架1-1与行驶动力机具前端的配重支撑架1-4或前桥托架相连，实现了菠萝采摘器与行驶动力机具的一体化结合，根据田间菠萝实际生长情况和多样化的作业需求调整采摘执行机构2离地高度和角度，从而确保作业的效率和精准度。这种设计不仅简化了安装流程，还确保了采摘作业过程中的顺畅与稳定，提升了整体作业效率与安全性。支撑架1-4的数量为两个，平行布置在采摘执行机构2的两侧，对应的液压油缸1-3的数量也为两个。

所述动力传输系统2-1包括驱动主体2-11及链传动组件2-12，所述驱动主体2-11固装在机架1上，驱动主体2-11通过链传动组件2-12带动主框架2-2旋转。如此设计，所述驱动主体2-11可以为液压泵，液压泵通过支座固装在机架1上，液压泵与支座之间通过螺栓固接，支座与机架1之间焊接，链传动组件2-12中的主动链轮与液压泵出输出采用键连接的方式连接，从动链轮与主框架2-2的轮毂2-24采用键连接的方式连接。

所述主框架2-2包括同轴布置且均为闭环结构的第一框架主体2-21及第二框架主体2-22，若干采摘单元2-5均设置在第一框架主体2-21与第二框架主体2-22之间，其中第一框架主体2-21的中心位置通过若干支撑杆2-23同轴固装有轮毂2-24，且若干支撑杆2-23以轮毂2-24为中心向外辐射分布，轮毂2-24与机架1转动连接，限位收集机构2-4穿过第二框架主体2-22与机架1固接。如此设计，轮毂2-24与机架1中一个支撑架1-4之间通过连接轴及轴承等结构转动连接，限位收集机构2-4的低位端朝向第二框架主体2-22设置，且与机架1中的另一个支撑架1-4之间固定连接。第二框架主体2-22为闭环结构且不设置轮毂2-24等结构，便于采收回的菠萝果实利用限位收集机构2-4排出采摘执行机构2。第一框架主体2-21设置轮毂2-24及辐射式分布的支撑杆2-23，起到类似车轮辐条的支撑固定与传递负载的作用，轮毂2-24的中心轴与动力传输系统2-1的从动链轮通过花键连接，工作时动力传输系统2-1将工作动力传递给采摘执行机构2，以此带动采摘执行机构2旋转。

第一框架主体2-21与第二框架主体2-22均优选为八边形框架结构，对应安装八个采摘单元2-5，八边形框架结构由八条等长的连杆首尾相连焊接而成，采摘单元2-5与八边形框架结构采用螺栓连接的方式固定。

所述挡板构件2-52包括挡板框架2-521及铺设在挡板框架2-521上的挡板网格面2-522，所述挡板框架2-521为矩形框架结构。

所述底板构件2-53包括底板框架2-531及铺设在底板框架2-531上的底板网格面2-532。

工作原理：

本发明的低损高效的折茎式菠萝采收器需要和诸如拖拉机或高地隙自走式行驶底盘等行驶动力机具协同作业，低损高效的折茎式菠萝采收器挂接在行驶动力机具前端的前悬挂点上，确保了其在复杂多变的田间环境中能够稳定、灵活地随行驶动力机具一同行驶，以此实现高效、精准的菠萝采摘作业。

工作前观测整机重心稳定性，避免田间行驶过程中发生侧翻、倒伏等现象。将行驶动力机具的液压系统与低损高效的折茎式菠萝采收器的液压泵连接，驱动液压泵，检查动力输出和传动是否稳定，检查液压油缸1-3提升支撑横梁1-2过程是否流畅。采收工作前，通过调整行驶动力机具的行进路线，确保前端的采摘器与菠萝种植行相对应，实现菠萝果实的准确喂入和采收。通过动力传输系统2-1调整采摘执行机构2转速，使其旋转的线速度与拖拉机的行进速度保持相对一致，以保证菠萝喂入和采摘过程的顺畅，避免了堵塞或错位等问题，进而确保了采摘工作的顺利进行。至此完成了低损高效的折茎式菠萝采收器工作前的准备工作。

动力传输系统2-1工作原理：

液压泵与行驶动力机具液压系统相连以驱动主动链轮，主动轮链轮通过链传动驱动与轮毂2-24连接的从动链轮，进而达到驱动采摘执行机构2持续运转的目的。动力传输系统2-1具有较高的扭矩，以保证菠萝采摘应力的需求。

采摘执行机构2主要结构及工作过程分解：

机具正常工作状态下，采摘执行机构2以前进方向为正方向进行旋转运动。主框架2-2带动等角度均匀分布的八个采摘单元2-5以主框架2-2中心轴为轴心进行匀速旋转运动，而固定在机架1上的内滑轨2-31和外滑轨2-32保持不动。

为了方便对采摘执行机构2工作过程的理解，对采摘执行机构2的一整个工作周期按照功能进行划分，以随机一个采摘单元2-5的运行轨迹为例：

以采摘单元2-5的滚轮2-51与内滑轨2-31接触位置点为起点，以滚轮2-51与外滑轨2-32的内侧面接触点为末点，这一区间段为采摘执行机构2的喂入区间；

以喂入区间的末点为起点，以采摘单元2-5通过限位收集机构2-4的弧状限位板2-41最低点为末点，这一区间段为采摘执行机构2的采摘区间；

以采摘区间的末点为起点，以采摘单元2-5通过限位收集机构2-4的弧状限位板2-41末端为末点，这一区间为采摘执行机构2的提升区间；

以提升区间的末点为起点，以喂入区间的起点为末点，这一区间为采摘执行机构2的落果区间。

采摘执行机构2的所有采摘单元2-5都是按照这一顺序依次循环往复开展菠萝喂入、采摘、提升和收集工作的。

喂入区间工作过程及原理：

以喂入区间为起始，对采摘执行机构2的工作原理进行解释说明。

当采摘单元2-5随主框架2-2运动至喂入区间时，滚轮2-51运行到外滑轨2-32和内滑轨2-31之间，滚轮2-51与外滑轨2-32内侧面和内滑轨2-31外侧面相切，由于外滑轨2-32前2/3区间段无实体内侧面，因此滚轮2-51只与内滑轨2-31的外侧面相接触。在接触产生的滚动摩擦力的作用下滚轮2-51开始转动，滚轮2-51进而带动挡板构件2-52反方向旋转，挡板构件2-52和底板构件2-53间夹角逐渐增大。并且，在这一过程中，推板构件2-56也在挡板构件2-52平面延长面方向随之移动，形成了一个与机具前进方向相反的回拨的动作。直至滚轮2-51在主框架2-2的带动下和内滑轨2-31脱离不再接触，滚动摩擦力消失，此时滚轮2-51不再旋转，挡板构件2-52和底板构件2-53从开始的彼此垂直的L形结构，转换为相互平行且紧密叠加在一起的平面形结构，即I形结构。在这一过程中拨杆调节轮2-571运行到外滑轨2-32外侧，拨杆调节轮2-571与外滑轨2-32的外侧面相切，在摩擦力的作用带动拨杆轴按照与采摘执行机构2相同的转向旋转。

喂入区间内的采摘单元2-5与待采菠萝的相对位置关系，是采摘单元2-5从菠萝果实上方下落至菠萝果实下方且发生形变的运动过程。在喂入区间初始点，挡板构件2-52与底板构件2-53彼此相互垂直成L形结构，在主框架2-2转动过程中，滚轮2-51转动，采摘单元2-5发生形变，由在地面投影面积较大的L形结构转换为地面投影为一条直线的l形结构，由于采摘执行机构2转动线速度与整机前进速度相同且方向相反，因此l形结构的采摘单元2-5是以相对地面垂直的方向插入到果丛中并进入到果实与茎秆连接点下方的，最大限度的减少了由于采摘执行机构2在果丛中扫掠导致的机构与果实和裔芽碰撞损伤的问题，菠萝果实在采摘单元2-5的带动下逐步有序的进入到采摘区间中。与此同时，采摘单元2-5在发生形变时带动推板构件2-56产生与整机前进方向相反的回拨动作，将可能与采摘单元2-5硬性接触的菠萝果实回拨至采摘单元2-5前方，避免发生直接碰撞。其中，推板构件2-56与果实直接接触的部件为硅胶板，属于软接触，不会对果实造成损伤。并且，旋转的梅花状的硅胶套2-572也会将接触到的菠萝果实回拨至采摘单元2-5之前，以此对喂入区间内的菠萝果实进行了双重保护。

采摘区间工作过程及原理：

采摘单元2-5经过喂入区间后进入到采摘区间，此时滚轮2-51与外滑轨2-32的内侧面开始接触，产生的摩擦力促使滚轮2-51旋转，直至滚轮2-51在主框架2-2的带动下和外滑轨2-32内侧面脱离不再接触。由于外滑轨2-32的内侧面与内滑轨2-31的外侧面弧长相等，因此滚轮2-51旋转的弧度与在喂入区间内相同，但是因为滚轮2-51与滑轨之间的相对位置相反，所以产生的摩擦力反向相反，滚轮2-51的旋转方向也随之相反。这样，采摘单元2-5按照在其喂入区间内动作的倒序开始翻折，推板构件2-56与底板构件2-53夹角逐渐由180°减小至90°，从相互平行构成平面的关系转换成L形彼此垂直的直角关系。在这一过程中拨杆调节轮2-571持续与外滑轨2-32外侧面接触，由于拨杆调节轮2-571始终与外滑轨2-32的外侧面相切，因此转向不变，直至与滚轮2-51同时脱离外滑轨2-32，摩擦力消失，拨杆调节轮2-571旋转停止，采摘单元2-5翻折动作也随之结束。

采摘区间内的采摘单元2-5与待采菠萝的相对位置关系，菠萝果实在采摘单元2-5的作用下依次有序的通过喂入区间进入到了采摘区间，并进入到两相邻采摘单元2-5间隔当中。此时，采摘单元2-5的底板网格面2-532与地面平行且位于菠萝果柄连接处的下方，果实与限位收集机构2-4的弧状限位板2-41接触，阻止其继续在采摘单元2-5作用下运动。菠萝果实受到限位收集机构2-4的弧状限位板2-41给与的与整机前进方向相同的推力，采摘单元2-5作用在菠萝茎秆上给与了与整机前进方向相反的作用力，同时菠萝茎秆受到菠萝根系给与的拉力，以上三力作用在菠萝植株上产生了弯折应力。成熟的菠萝在果柄连接处产生脱落酸，因此果柄连接处是整个菠萝植株破坏应力最小的位置，也最易发生断裂，所以在弯折应力的作用下果柄连接处最先断裂，果实和茎秆分离。脱落的菠萝果实则落入L形采摘单元2-5中，受到底板构件2-53的支撑和挡板构建的遮挡，避免滑落，至此完成果实的折茎式采摘环节。

提升区间工作过程及原理：

采摘单元2-5经过采摘区间后进入到提升区间，该区间采摘单元2-5在主框架2-2的带动下继续运转，由于该区间无滑轨机构，因此滚轮2-51与拨杆调节轮2-571不发生旋转，采摘单元2-5也不发生形变，持续保持L形结构围绕采摘单元2-5中心轴转动。

提升区间内的采摘单元2-5与待采菠萝的相对位置关系，果茎分离后，茎秆保留在地面的原位，而菠萝果实则由L形结构的采摘单元2-5承载并随机构的旋转而逐渐提升，提升过程中回转采摘单元2-5与地面的夹角角度逐渐变大，但L形结构的采摘单元2-5与限位收集机构2-4下方的弧状限位板2-41形成了一个U形的封闭区间，该区间的开口始终向上，因此果实得以在该区间内随采摘单元2-5的旋转逐渐提升而不会掉落。

落果区间工作过程及原理：

采摘单元2-5经过提升区间后进入到落果区间，该区间内采摘单元2-5依旧不发生形变，而只是保持随主框架2-2绕采摘单元2-5中心轴转动。

落果区间内的采摘单元2-5与待采菠萝的相对位置关系，当采摘单元2-5提升至限位收集机构2-4的弧状限位板2-41末端时，采摘单元2-5下方的弧状限位板2-41消失，取而代之的是与地面呈一定倾斜角度的减震滑板2-42，之前由L形采摘单元2-5和弧状限位板2-41形成的U形结构被打破，果实下方的承载消失，果实在重力作用下落在减震滑板2-42上，并沿着斜面滚落到采摘执行机构2外，采摘执行机构2外可以安置传送带或者是收集箱用以聚集采摘的菠萝。

至此，采摘执行机构2连续完成了菠萝的喂入、采摘、提升和收集工序，采摘单元2-5继续进入到喂入区间开展下一个循环的工作，以此循环往复。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：包括机架(1)及采摘执行机构(2)，其中所述采摘执行机构(2)包括动力传输系统(2-1)、主框架(2-2)、滑轨组件、限位收集机构(2-4)及若干采摘单元(2-5)，所述动力传输系统(2-1)、所述滑轨组件及所述限位收集机构(2-4)均与机架(1)固接，若干采摘单元(2-5)沿主框架(2-2)周向均布，所述主框架(2-2)为无轴辊式框架结构，动力传输系统(2-1)位于主框架(2-2)的一端且为主框架(2-2)提供旋转动力，限位收集机构(2-4)位于主框架(2-2)内部，限位收集机构(2-4)的底部为弧面结构，用于对运动至其下方的采摘单元(2-5)内的果实进行限位，限位收集机构(2-4)的上部为敞口结构，用于收集并导出其上方采摘单元(2-5)掉落的果实，

所述采摘单元(2-5)包括滚轮(2-51)、挡板构件(2-52)、底板构件(2-53)、两个支撑板(2-54)及两个限位滑板(2-55)，挡板构件(2-52)与底板构件(2-53)沿主框架(2-2)轴向平行固装在主框架(2-2)上，两个限位滑板(2-55)平行且一一对应布置在两个支撑板(2-54)相对的一侧，每个限位滑板(2-55)的一端均与其同侧的支撑板(2-54)转动连接，限位滑板(2-55)上开设有滑道，底板构件(2-53)固装在两个限位滑板(2-55)之间，滚轮(2-51)安装在一个支撑板(2-54)上，挡板构件(2-52)宽度方向的一端部安装在两个支撑板(2-54)之间且通过滚轮(2-51)控制其转动，宽度方向的另一端部滑动安装在两个限位滑板(2-55)的滑道内，

所述滑轨组件包括内滑轨(2-31)和外滑轨(2-32)，其中内滑轨(2-31)的弧形外侧面与外滑轨(2-32)的弧形内侧面沿主框架(2-2)转动方向错位布置，通过内滑轨(2-31)的弧形外侧面以及外滑轨(2-32)的弧形内侧面，对应为与其配合的滚轮(2-51)提供转动摩擦力。

2.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述采摘单元(2-5)还包括推板构件(2-56)及拨杆构件(2-57)，其中挡板构件(2-52)与推板构件(2-56)通过螺栓固接，所述拨杆构件(2-57)包括拨杆轴及拨杆调节轮(2-571)，拨杆轴位于底板构件(2-53)宽度方向的一侧且转动安装在两个限位滑板(2-55)之间，拨杆调节轮(2-571)转动安装在一个支撑板(2-54)上且与滚轮(2-51)同侧布置，拨杆调节轮(2-571)与拨杆轴同轴固接，在菠萝的喂入及采摘过程中，拨杆调节轮(2-571)与外滑轨(2-32)的弧形外侧面接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：内滑轨(2-31)的弧形外侧面与外滑轨(2-32)的弧形内侧面弧长相等。

4.根据权利要求2所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述拨杆轴外部包覆有断面呈梅花状的硅胶套(2-572)，所述推板构件(2-56)包括推板主体(2-561)及连接架，所述推板主体(2-561)通过所述连接架与挡板构件(2-52)固接，所述推板主体(2-561)为硅胶板。

5.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述限位收集机构(2-4)包括弧状限位板(2-41)、减震滑板(2-42)及滑板支架(2-43)，其中弧状限位板(2-41)的顶端为开口端，减震滑板(2-42)通过滑板支架(2-43)斜向固装在弧状限位板(2-41)上，且弧状限位板(2-41)通过滑板支架(2-43)与机架(1)固接，减震滑板(2-42)的低位端朝向主框架(2-2)上远离动力传输系统(2-1)的一侧且伸出主框架(2-2)设置。

6.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述机架(1)包括悬挂架(1-1)、支撑横梁(1-2)、支撑架(1-4)及液压油缸(1-3)，其中悬挂架(1-1)固装在支撑横梁(1-2)的后侧，支撑架(1-4)转动安装在支撑横梁(1-2)的前侧，液压油缸(1-3)倾斜安装在支撑横梁(1-2)与支撑架(1-4)之间，所述动力传输系统(2-1)、所述滑轨组件及所述限位收集机构(2-4)均与支撑架(1-4)固接。

7.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述动力传输系统(2-1)包括驱动主体(2-11)及链传动组件(2-12)，所述驱动主体(2-11)固装在机架(1)上，驱动主体(2-11)通过链传动组件(2-12)带动主框架(2-2)旋转。

8.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述主框架(2-2)包括同轴布置且均为闭环结构的第一框架主体(2-21)及第二框架主体(2-22)，若干采摘单元(2-5)均设置在第一框架主体(2-21)与第二框架主体(2-22)之间，其中第一框架主体(2-21)的中心位置通过若干支撑杆(2-23)同轴固装有轮毂(2-24)，且若干支撑杆(2-23)以轮毂(2-24)为中心向外辐射分布，轮毂(2-24)与机架(1)转动连接，限位收集机构(2-4)穿过第二框架主体(2-22)与机架(1)固接。

9.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述挡板构件(2-52)包括挡板框架(2-521)及铺设在挡板框架(2-521)上的挡板网格面(2-522)，所述挡板框架(2-521)为矩形框架结构。

10.根据权利要求1所述的一种低损高效的折茎式菠萝采收器，其特征在于：所述底板构件(2-53)包括底板框架(2-531)及铺设在底板框架(2-531)上的底板网格面(2-532)。