CN208175411U - 一种水果采摘及树枝修剪装置 - Google Patents

Abstract

一种水果采摘及树枝修剪装置，包括采摘组件，穿戴式背负组件，接收组件和实时视频监视组件；采摘组件包括采摘杆、安装在采摘杆首端的采摘头和安装在采摘杆尾端的控制手闸，接收组件包括接收软兜和果篮，接收软兜一端套设在采摘头下端开口上，另一端沿采摘杆下行、并与活动安装在穿戴式背负组件上的果篮相连通；实时视频监视组件包括摄像头和手机，用于监视采摘头的摄像头安装在采摘杆首端，手机活动夹持在设于穿戴式背负组件上的手机支架上，摄像头和手机之间无线连接。本装置减轻了操作人员在采摘杆时的负担，延长了有效作业时效；可实现不同方位的水果采摘和树枝的修剪，结构简单，重量轻便，可以应用通用零部件的改造和组装。

Description

一种水果采摘及树枝修剪装置

技术领域

本实用新型涉及农业生产器械领域，尤其涉及一种水果采摘及树枝修剪装置。

背景技术

随着时代的发展，国民生产总值的增长，我国的经济总量正在持续增长，而农业在人们的生活中扮演着重要的角色，它是人们生活的最基本保障，农业的发展也成了人们生活水平的伊个重要标志。在第三产业飞速发展的情况下，第一产业也须不断向现代化发展以完成转型。现代化机械装置正在逐渐代替人们原始的劳动工具和原始的劳动方法，而且现代农业正呈现着前所未有的发展潜力，机械化的农业时代具有效率高、安全、便捷的特点。在黄土高原上和其他地方有很多果农，他们用自己朴实的劳动为现代大城市的人们培育了大量的优质水果，但是一直以来在很多地方，人们还用着原始的人工采摘方法。提高资源利用率、降低劳动强度、提高经济效益是现代农业的趋势。

现有的水果采摘技术主要分为机器人采摘和机械式采摘。而机器人采摘由于技术和成本的原因，在今后较长时间内无法投入实际应用，在这种背景下，机械式采摘将占据主流。目前果园的机械式采摘主要有振摇式、撞击式和切割式。但是振摇式和撞击式的采摘机械，效率普遍较低，采摘的损伤还较高，也不适用于采收易损伤、要求完好率高的新鲜食用水果和贮藏用水果。而切割式采摘是将树枝或果柄切断使果实与果树分离的方式，在切割完之后能立即放入果篮中，而不使其坠落至地面，降低损伤。但是现有的切割式采摘工具，由于果树枝条繁茂，受视野的限制，操作人员需要反复的抬头以观测、寻找合适的采摘角度，对操作人员的劳动熟练度要求比较高，而且劳动强度大，过于耗损人工。

此外，在对果树和其它树种进行合理的树枝修剪时，也存在上述的类似不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水果采摘及树枝修剪装置及使用方法，具有操作简单灵活、易于上手，并且节省人工，采摘效率高的特点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：包括采摘组件，穿戴式背负组件，接收组件和实时视频监视组件；

采摘组件包括采摘杆、安装在采摘杆首端的采摘头和安装在采摘杆尾端的控制手闸，其中：

采摘杆尾端通过吊装绳链可动安装在穿戴式背负组件上，靠近采摘杆尾端，采摘杆和穿戴式背负组件之间设有弹性拉伸元件，弹性拉伸元件通过能够沿采摘杆长度方向移动的连接扣可动安装在采摘杆上；

采摘头呈中空的环形，采摘头上设置了至少一付剪切刀具；

剪切刀具上设有用于实现剪切动作的闸线，闸线与控制手闸相连，剪切刀具还设有用于剪切后复位的拉簧，拉簧与采摘头相连；

当按压控制手闸、闸线拉紧时，闸线克服拉簧张紧力、拉动剪切刀具，实现剪切刀具的剪切动作；当松开控制手闸、闸线松驰时，拉簧弹性回复，使剪切刀具复位；

接收组件包括接收软兜和果篮，接收软兜一端套设在采摘头下端开口上，另一端沿采摘杆下行、并与活动安装在穿戴式背负组件上的果篮相连通；

实时视频监视组件包括摄像头和手机，用于监视采摘头的摄像头安装在采摘杆首端，手机活动夹持在设于穿戴式背负组件上的手机支架上，摄像头和手机之间无线连接。

其中，采摘组件用于切断果柄枝条或者修剪树枝；接收组件用于保护水果的完整性以及收集水果；穿戴式背负组件用于承担操作人员采摘水果、修剪树枝时的装置受力并均匀的分散到人体两肩上，避免单臂承受采摘用力、造成肌肉劳损；实时视频监视组件用于实时捕捉果实和待修剪树枝的确切位置和采摘头的工作环境，便于操作人员及时微调采摘杆的伸出方向，实现精确采摘；此外，连接扣能够在采摘杆上滑动，从而改变弹性拉伸元件对采摘杆作用力矩的大小，以灵活适应操作人员的个体性差异；弹性拉伸元件与吊装绳链的配合使用可以使得人对采摘杆整体的受力减轻。

最后，控制手闸可以是电动闸，也可以是类似于刹车闸的控制手闸，通过按压(握紧)控制手闸，从而拉紧闸线用于实现剪切刀具的剪切动作，拉簧则在控制手闸松开、闸线松驰时及时带动剪切刀具的复位。

进一步的，所述弹性拉伸元件为弹性塑料线圈，拉簧或者其它具有弹性拉伸缩功能、能够起到辅助上抬采摘杆的元件。

进一步的，所述剪切刀具包括呈“L”形折弯片状的活动刀片和直片状的固定刀片，活动刀片的折弯处和固定刀片的下端通过螺栓连接在一起并通过采摘头外缘开设的螺纹孔安装在采摘头上，活动刀片位于固定刀片外侧，利于布置闸线，防止干涉，螺栓头部与固定刀片之间压配压簧，迫使固定刀片靠紧活动刀片，保证果柄树枝剪断可靠，避免长期使用后固定刀片和活动刀片松弛；活动刀片一道折弯边和固定刀片形成刃口、位于采摘头上方，活动刀片另一道折弯边上设有闸线与控制手闸相连，还设有拉簧与采摘头相连；当按压控制手闸、闸线拉紧时，闸线克服拉簧张紧力、拉动活动刀片朝向固定刀片转动，使刃口合拢，实现剪切刀具的剪切动作；当松开控制手闸、闸线松驰时，拉簧弹性回复，使活动刀片回转到原位，保持刃口张开。

进一步的，所述剪切刀具为沿采摘头周向均匀布置的3付，每付剪切刀具的分别设有独立的闸线与控制手闸相连，能够各自独立工作。多方位、环形布置的剪切刀具，无需频繁转动采摘杆、移动操作人员的位置，只需要小角度调整剪切刀具角度即可实现不同方位的水果采摘和树枝的修剪。

再进一步，所述剪切刀具之间采摘头外缘上立式可拆卸式安装挡板。挡板便于引导树枝卡进剪切刀具的刃口内，同时还可以防止位于采摘头内侧的果实外掉。

进一步的，所述采摘头内圈为圆形，外圈为正多边形，剪切刀具安装在采摘头外圈上、沿采摘头内圈径向布置；采摘头上端面凸起安装板，拉簧安装在安装板上；采摘头下端向外伸出过线板，闸线活动穿过过线板上的过线孔。安装板和过线孔结构利于安装拉簧和闸线，同时防止其它元件干涉闸线；采摘头的结构利于安装螺栓和接收软兜、布置剪切刀具。

进一步的，所述采摘杆为伸缩套杆，包括同轴内外套装在一起的内杆和外管，通过调节采摘杆的长度以灵活采摘不同高度的水果，同时使操作人员的采摘工作更加舒适省力。

进一步的，所述穿戴式背负组件包括平板式的后框架和用于将后框架穿戴于人体上的前背带；所述后框架呈“凸”字框架形，其上凸竖框条沿板面向下伸出、固定在底部横框条上，上凸横框条沿板面朝向后框架一侧横向伸出，伸出端端部安装吊装绳链和弹性拉伸元件；后框架各框条的转角连接处、交叉连接处内侧均通过角件加固；所述背带为立式配置的可调节双肩背带，分别安装在后框架左右两侧的外部竖框条上；所述果篮通过挂钩挂装在底部横框条上，与采摘杆分别位于后框架左右两侧，接收软兜从后框架后侧绕过后框架，与果篮连通。中空框架能够在确保支撑背负基本功能的同时，自重较低，尽量减少操作人员的负重；可通过调节背带长度以分别适应不同肩宽的操作人员。

再进一步，所述后框架上设有贴合人体曲线、符合人体工学的流线型靠垫和/或靠枕；所述靠垫安装在后框架较窄的的上凸部；靠枕安装在后框架较宽的下部。可以把人体受力进一步分散到人体颈部和背部更多的受力面，进一步减少手臂和双肩用力，并且还能提高装置的穿戴舒适度，靠枕部位贴合采摘者颈部，保护操作人员的颈椎。

进一步的，所述采摘头和摄像头通过套头安装在采摘杆首端；套头设置于采摘头外侧，套头一端与采摘头紧固为一体或者一体成型；套头另一端紧套在采摘杆首端上，摄像头正对采摘头安装在套头上，使于装置的拆装收纳。

进一步的，所述手机支架包括夹持座和能够随意弯折的支撑杆，以适合不同身高的操作人员使用。

本实用新型的有益效果在于：

(1)通过简易的穿戴式背负组件，给采摘杆一个支撑点，减轻了操作人员在采摘杆时的负担，延长了有效作业时效；

(2)多方位、环形布置的剪切刀具，无需频繁转动采摘杆、移动操作人员的位置，只需要小角度调整剪切刀具角度即可实现不同方位的水果采摘和树枝的修剪；

(3)剪切刀具处附加的摄像头，通过连接固定在穿戴式背负组件上的手机，实时观察准确定位水果和树枝位置并反馈给操作人员，更好地更精准地剪切树枝、采摘水果；

(4)装置结构简单，重量轻便，可以应用通用零部件的改造和组装；

(5)操作简单灵活、易于上手，利于应用推广。

附图说明

图1～2为本装置一种优选结构的立体示意图

图3为图2的局部放大示意图

图4为图3的局部放大示意图

图5为图1的俯视图

图6为图1的左视图

图7为图1的后视图

图1～7中：1为采摘组件，2为穿戴式背负组件，3为接收组件，4为实时视频监视组件，5为采摘杆，6为控制闸，7为后框架，701为上凸竖框条,702为底部横框条，703为上凸横框条，704为外部竖框条，8为前背带，9为吊装绳链，10为采摘头，101为安装板，102为过线板，11为弹性拉伸元件，12为接收软兜，13为果篮，14为手机支架，15为套头，16为靠垫，17为靠枕，18为角件，19为连接扣，20为固定刀片，21为活动刀片，22为螺栓，23为闸线，24为拉簧，25为压簧，26为挡板，27为摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的水果采摘及树枝修剪装置，包括采摘组件1，穿戴式背负组件2，接收组件3和实时视频监视组件4。

如图2所示，采摘组件1包括采摘杆5、安装在采摘杆5首端的采摘头10和安装在采摘杆5尾端的控制手闸6，其中：

本实施例中，采摘杆5为伸缩套杆，包括同轴内外套装在一起的碳纤维内杆和外管，能够灵活调节采摘杆5的长度采摘不同高度的水果、修剪不同高度的树枝，并且质量轻，支撑好，能够减少人体工作负担。此外，还可以配置多根不同规格的采摘杆5，以根据现场实际需求选用合适的采摘杆5。

如图6所示，考虑到大多数人的使用习惯，采摘杆5尾端通过吊装绳链9(仅在图6中予以显示，其它附图中省略)可动安装在穿戴式背负组件2右侧，靠近采摘杆5尾端，采摘杆5和穿戴式背负组件2之间设有弹性拉伸元件11，如弹性塑料线圈或者拉簧等，弹性拉伸元件11上端勾连在穿戴式背负组件2向右侧伸出的上凸横框条703上固设的角件18开孔内，下端通过“D”字型的连接扣19可动安装在采摘杆5上；连接扣19能够沿采摘杆5长度方向移动，从而改变弹性拉伸元件11对采摘杆作用力矩的大小；弹性拉伸元件11与吊装绳链9的配合使用可以使得人对采摘杆整体的受力减轻。

如图3、图4所示，采摘头10呈中空的环形，其内圈为圆形，外圈为正多边棱面形，其外圈的棱面上沿采摘头10径向开设了用于安装剪切刀具的多个螺纹孔，方便根据现场需求在不同的位置安装和移除剪切刀具；本实施例中，采摘头10上沿周向间隔均匀的设置了三付剪切刀具，每个剪切刀具分别设有独立的闸线23与控制手闸6相连，能够各自独立工作；剪切刀具的刃口与采摘头10轴向平行或者与采摘头10轴向成不超过±15°的夹角朝向/背离采摘头10内侧，避免采摘水果时伤到果实或者留在水果上的果柄过长。

本实施例中，剪切刀具包括呈“L”形折弯片状的活动刀片21和直片状的固定刀片20，活动刀片21的折弯处和固定刀片20的下端通过螺栓22连接在一起并通过螺纹孔安装在采摘头10上，活动刀片21位于固定刀片20外侧，螺栓22头部与活动刀片21之间压配压簧25以压紧活动刀片21和固定刀片20；活动刀片21一道折弯边和固定刀片20形成刃口、位于采摘头10上方，活动刀片21另一道折弯边上设有闸线23与控制手闸6相连，采摘头10下端向外伸出过线板102，闸线23活动穿过过线板102上的过线孔，过线孔对闸线23起到导向作用，还能防止采摘头10和/或树枝干涉闸线23；在活动刀片21的该道折弯边上，还设有用于复位活动刀片21的拉簧24与采摘头10上端面凸起的安装板101外侧相连；当按压控制手闸6、闸线23拉紧时，闸线23克服拉簧24张紧力、拉动活动刀片21朝向固定刀片20转动，使刃口合拢，实现剪切刀具的剪切动作；当松开控制手闸6、闸线23松驰时，拉簧24弹性回复，使活动刀片21回转到原位，保持刃口张开。

此外，在相邻剪切刀具之间，采摘头10外缘上立式可拆卸式安装挡板26，可以根据不同的功能要求灵活拆装。本实施例中，安装板101呈开口朝向所对应的剪切刀具外侧的U形，弧形的挡板26一端夹持在U形开口中，安装板101即用于安装拉簧24，又用于安装挡板26，结构简单，布置紧凑。

接收组件3包括软管式的接收软兜12和果篮13，用于保护水果的完整性以及及时收集水果，接收软兜12一端可拆卸式套设在采摘头10下端开口上，另一端沿采摘杆5下行、并与活动安装在穿戴式背负组件2左侧的果篮13相连通。此外，果篮13可以配置不同规格大小的多个，以适应不同种类水果的采摘。

实时视频监视组件4包括摄像头27和手机，用于监视采摘头10的摄像头27安装在采摘杆5首端上紧套的套头15上，手机活动夹持在设于穿戴式背负组件2左侧的手机支架14上，手机支架14包括夹持座和能够随意弯折的支撑杆，本实施例中，摄像头27采用微型无线摄像头，摄像头27和手机之间通过wifi连接通讯。

如图7所示，穿戴式背负组件2包括平板式的后框架7和用于将后框架穿戴于人体上的前背带8，可使操作人中背负整个装置并且使受力传递到肩膀和颈椎，达到减少手臂用力的目的；后框架7为由铝型材拼装而成的“凸”字框架形，其上凸竖框条701沿板面向下伸出、固定在底部横框条702上，上凸横框条703沿板面朝向后框架7右侧横向伸出，伸出端端部安装吊装绳链9和弹性拉伸元件11；后框架7各框条的转角连接处、交叉连接处内侧均通过角件18加固；本实施例中，前背带8为立式配置的可调节双肩背带，分别安装在后框架7左右两侧的外部竖框条704上；果篮13通过挂钩挂装在底部横框条702左端，与采摘杆5分别位于后框架7左右两侧，接收软兜12从后框架7后侧绕过后框架7，与果篮13连通。

此外，后框架7上设有贴合人体曲线、符合人体工学的流线型靠垫16和/或靠枕17，使操作人员在工作的时候不会疲劳难受；靠枕17安装在后框架7较窄的的上凸部，与操作人员颈部相贴合，保护操作人员的颈椎并进一步分散人体受力；靠垫16安装在后框架7较宽的下部，与操作人员背部相贴合，保护操作人员的背部并进一步分散人体受力。

如图3所示，采摘头10和摄像头27通过套头15安装在采摘杆5首端；位于采摘头10外侧的套头15一端沿采摘头10径向与采摘头10紧固为一体或者一体成型，并且连接位置与剪切刀具的安装位置相错开；套头15另一端紧套在采摘杆5首端上，摄像头27正对采摘头10安装在套头15上。

应用上述装置进行水果采摘及树枝修剪时，可以按照以下步骤进行：

准备阶段：操作人员将穿戴式背负组件2穿戴在身上，调整前背带松紧至舒适位置，将手机装夹在手机支架14上并调整至合适的观察位，开启摄像头27，使手机和摄像头27处于连接通讯状态；根据树木高度调整采摘杆5长度；沿采摘杆5长度方向移动连接扣19、调节弹性拉伸元件11与采摘杆5的连接位置，至操作人员觉得松紧合适、操作省力；如果是用于修剪树枝，操作人员还需要先将接收软兜12和果篮13预先从装置上摘除。

采摘水果时，操作人员根据手机上显示的实时画面，调整采摘杆5的方向和/或角度，使待采摘水果位于采摘头10内侧，果柄枝条卡在任一剪切刀具刃口内，按压控制手闸6，即可采下水果，采摘下的水果从采摘头10内侧落入接收软兜12内，并沿接收软兜12滚落至果篮13内；当果篮13装满时，从穿戴式背负组件2上将其取下并替换新的果篮13。

修剪树枝时，操作人员根据手机上显示的实时画面，调整采摘杆5的方向和/或角度，使待修剪的树枝卡在任一剪切刀刃口内，按压控制手闸6，即可修剪掉树枝。

Claims (10)

1.一种水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：包括采摘组件(1)，穿戴式背负组件(2)，接收组件(3)和实时视频监视组件(4)；

采摘组件(1)包括采摘杆(5)、安装在采摘杆(5)首端的采摘头(10)和安装在采摘杆(5)尾端的控制手闸(6)，其中：

采摘杆(5)尾端通过吊装绳链(9)可动安装在穿戴式背负组件(2)上，靠近采摘杆(5)尾端，采摘杆(5)和穿戴式背负组件(2)之间设有弹性拉伸元件(11)，弹性拉伸元件(11)通过能够沿采摘杆(5)长度方向移动的连接扣(19)可动安装在采摘杆(5)上；

采摘头(10)呈中空的环形，采摘头(10)上设置了至少一付剪切刀具；

剪切刀具上设有用于实现剪切动作的闸线(23)，闸线(23)与控制手闸(6)相连，剪切刀具还设有用于剪切后复位的拉簧(24)，拉簧(24)与采摘头(10)相连；

当按压控制手闸(6)、闸线(23)拉紧时，闸线(23)克服拉簧(24)张紧力、拉动剪切刀具，实现剪切刀具的剪切动作；当松开控制手闸(6)、闸线(23)松驰时，拉簧(24)弹性回复，使剪切刀具复位；

接收组件(3)包括接收软兜(12)和果篮(13)，接收软兜(12)一端可拆卸式套设在采摘头(10)下端开口上，另一端沿采摘杆(5)下行、并与活动安装在穿戴式背负组件(2)上的果篮(13)相连通；

实时视频监视组件(4)包括摄像头(27)和手机，用于监视采摘头(10)的摄像头(27)安装在采摘杆(5)首端，手机活动夹持在设于穿戴式背负组件(2)上的手机支架(14)上，摄像头(27)和手机之间无线连接。

2.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：

所述剪切刀具包括呈“L”形折弯片状的活动刀片(21)和直片状的固定刀片(20)，活动刀片(21)的折弯处和固定刀片(20)的下端通过螺栓(22)连接在一起并通过采摘头(10)外缘开设的螺纹孔安装在采摘头(10)上，活动刀片(21)位于固定刀片(20)外侧，螺栓(22)头部与活动刀片(21)之间压配压簧(25)；

活动刀片(21)一道折弯边和固定刀片(20)形成刃口、位于采摘头(10) 上方，活动刀片(21)另一道折弯边上设有闸线(23)与控制手闸(6)相连，还设有拉簧(24)与采摘头(10)相连；

当按压控制手闸(6)、闸线(23)拉紧时，闸线(23)克服拉簧(24)张紧力、拉动活动刀片(21)朝向固定刀片(20)转动，使刃口合拢，实现剪切刀具的剪切动作；当松开控制手闸(6)、闸线(23)松驰时，拉簧(24)弹性回复，使活动刀片(21)回转到原位，保持刃口张开。

3.根据权利要求2所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述剪切刀具为沿采摘头(10)周向均匀布置的3付，每付剪切刀具分别设有独立的闸线(23)与控制手闸(6)相连，能够各自独立工作。

4.根据权利要求3所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述剪切刀具之间采摘头(10)外缘上立式可拆卸式安装挡板(26)。

5.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述采摘头(10)内圈为圆形，外圈为正多边形，剪切刀具安装在采摘头(10)外圈上、沿采摘头(10)内圈径向布置；采摘头(10)上端面凸起安装板(101)，拉簧(24)安装在安装板(101)上；采摘头(10)下端向外伸出过线板(102)，闸线(23)活动穿过过线板(102)上的过线孔。

6.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述采摘杆(5)为伸缩套杆，包括同轴内外套装在一起的内杆和外管。

7.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述穿戴式背负组件(2)包括平板式的后框架(7)和用于将后框架穿戴于人体上的前背带(8)；

所述后框架(7)呈“凸”字框架形，其上凸竖框条(701)沿板面向下伸出、固定在底部横框条(702)上，上凸横框条(703)沿板面朝向后框架(7)一侧横向伸出，伸出端端部安装吊装绳链(9)和弹性拉伸元件(11)；后框架(7)各框条的转角连接处、交叉连接处内侧均通过角件(18)加固；

所述背带(8)为立式配置的可调节双肩背带，分别安装在后框架(7)左右两侧的外部竖框条(704)上；

所述果篮(13)通过挂钩挂装在底部横框条(702)上，与采摘杆(5)分别位于后框架(7)左右两侧，接收软兜(12)从后框架(7)后侧绕过后框架(7)，与果篮(13)连通。

8.根据权利要求7所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述后框架(7)上设有贴合人体曲线、符合人体工学的流线型靠垫(16)和/或靠枕(17)；所述靠垫(16)安装在后框架(7)较窄的上凸部；靠枕(17)安装在后框架(7)较宽的下部。

9.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述采摘头(10)和摄像头(27)通过套头(15)安装在采摘杆(5)首端；套头(15)设置于采摘头(10)外侧，套头(15)一端与采摘头(10)紧固为一体或者一体成型；套头(15)另一端紧套在采摘杆(5)首端上，摄像头(27)正对采摘头(10)安装在套头(15)上。

10.根据权利要求1所述的水果采摘及树枝修剪装置，其特征在于：所述手机支架(14)包括夹持座和能够随意弯折的支撑杆。