CN208572772U - 便携式菠萝采摘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供便携式菠萝采摘器，包括机械爪、抓取控制装置、扭转控制装置和辅助背架，机械爪设置在抓取控制装置的一端，抓取控制装置的另一端与扭转控制装置相连，扭转控制装置与辅助背架相连。采用先抓取再扭转的方式对菠萝进行采摘，完成菠萝的机械化采收过程，改变菠萝采收劳动强度大的现状，大大提高菠萝的采收效率，节约更多的劳动资源，同时，辅助背架可以承担外力减轻上肢负重，适当减缓手臂疲劳关节负重。

Description

便携式菠萝采摘器

技术领域

本实用新型涉及水果采摘机械技术领域，更具体地说涉及一种便携式菠萝采摘器。

背景技术

菠萝的采收是一项很繁重的工作。菠萝植株的叶片呈螺旋形排列，簇生于茎上，菠萝成熟时，叶片变为革质,呈剑状，有些菠萝品种还在叶片边缘长出刺来，易扎伤人的手，同时，菠萝果皮有众多的花刺，坚硬棘手。由于其特殊生长结构，大面积全机械化采摘会严重损害菠萝的生长，目前还是依靠人工采摘，人工采摘用刀一个个割断，或直接掰断，长期弯腰劳作，繁重的水果采收工作，让采摘人员苦不堪言，且人工作业效率低。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，目前菠萝的采摘依然只能依靠人力进行，人工采摘劳动强度大且作业效率低，提供了一种便携式菠萝采摘器，采用先抓取再扭转的方式对菠萝进行采摘，完成菠萝的机械化采收过程，改变菠萝采收劳动强度大的现状，大大提高菠萝的采收效率，节约更多的劳动资源，同时，辅助背架可以承担外力减轻上肢负重，适当减缓手臂疲劳关节负重。

本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。

便携式菠萝采摘器，包括机械爪、抓取控制装置、扭转控制装置和辅助背架，所述机械爪设置在所述抓取控制装置的一端，所述抓取控制装置的另一端与所述扭转控制装置相连，所述扭转控制装置与所述辅助背架相连；

所述抓取控制装置包括抓取控制盒本体、机械爪机架、丝杠、第一齿轮、第二齿轮和抓取电机，所述机械爪机架设置在所述抓取控制盒本体的底端，所述丝杠贯穿所述抓取控制盒本体和所述机械爪机架与所述机械爪固定相连，丝杠螺母的外侧和丝杠螺母套配合安装在所述抓取控制盒本体和所述丝杠之间，所述丝杠螺母的内侧与所述丝杠旋合，在所述丝杠螺母的上方安装所述第一齿轮，所述丝杠贯穿所述第一齿轮，所述第一齿轮的一侧设置所述第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合，所述第二齿轮与所述抓取电机相连，所述抓取电机固定在所述抓取控制盒本体的内壁上；

所述机械爪包括抓手、连接件和铰接件，所述铰接件的一端与所述机械爪机架相铰接，所述铰接件的另一端与所述抓手铰接相连，两个所述抓手之间通过所述连接件相连，所述连接件的顶端与所述丝杠固定相连；

所述扭转控制装置包括扭转控制盒本体、扭转轴、扭转电机和圆柱齿轮，所述扭转轴贯穿所述扭转控制盒本体的底端且与所述扭转控制盒本体转动配合，所述扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体固定相连，所述扭转轴的顶端与所述圆柱齿轮相连，所述扭转电机与所述圆柱齿轮相连，所述扭转电机固定在所述扭转控制盒本体的内壁上，控制开关设置在所述扭转控制盒本体的外壁上；

所述辅助背架包括负重骨架、固定座、平行调节装置、水平支架和肘托，在所述负重骨架的底端一侧设置所述固定座，所述平行调节装置的一端与所述固定座连接，所述平行调节装置的另一端安装所述水平支架和所述肘托，所述水平支架上设置有滑道，所述扭转控制盒本体通过滑动装置与所述水平支架滑动相连。

所述扭转轴包括凸面扭转套筒、外接扭转轴和扭转轴套，所述凸面扭转套筒和所述外接扭转轴贯穿所述扭转控制盒本体的底端，在所述外接扭转轴的外侧设置所述凸面扭转套筒，所述凸面扭转套筒与所述外接扭转轴转动配合，在所述凸面扭转套筒和所述外接扭转轴之间设置所述扭转轴套，所述外接扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体固定相连，所述外接扭转轴的顶端穿过所述凸面扭转套筒与所述圆柱齿轮相连。

所述平行调节装置包括第一连接件、上调节杆、下调节杆、调节螺母和第二连接件，所述上调节杆和所述下调节杆相平行，所述上调节杆的一端铰接在所述第一连接件上，另一端铰接在所述第二连接件上，所述下调节杆的一端铰接在所述第一连接件上，另一端铰接在所述第二连接件上，所述第一连接件的外端为竖直的转轴形状，所述第一连接件通过所述转轴与所述固定座转动连接，所述水平支架安装在所述第二连接件上，在所述第二连接件上还安装有链接件，所述肘托固定在所述链接件上。

在所述扭转控制盒本体的上方还设置有便于手持操作的手柄。

在所述手柄上方设置有手柄盖。

在所述抓手上设置有用于保护菠萝的碳纤维材料。

在所述碳纤维材料内设置有压力传感器。

在所述扭转控制盒本体内设置有单片机，所述压力传感器的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端分别与所述抓取电机和所述扭转电机的开关相连。

在所述抓取控制盒本体的顶端设置有端盖。

所述外接扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体的端盖通过螺栓相连。

在所述连接件上设置有圆柱销，两个所述抓手与所述圆柱销相连，并通过与所述圆柱销配合的六角螺母进行固定。

本实用新型的有益效果为：单片机智能控制与人行为紧密贴合，采摘效率高，针对菠萝采摘难的问题，设计该装置，不使用传统的刀割方式，而采用先抓取再扭转的方式对菠萝进行采摘，完成菠萝的机械化采收过程，采摘菠萝机构均由电机带动，在采摘方式上达到突破，采摘效率高；该装置可直接穿戴于人手上，灵活性强，能根据实地菠萝种植情况进行调节高度，很好解决菠萝因高度不同而无法一齐采收的问题，极大程度上节省了人力；有效保护采摘人员，解决采摘时被扎伤、划伤问题，由于菠萝表皮有众多芒刺，坚硬棘手，即使佩戴手套仍有被扎伤的可能，该装置有效避免了采摘人员手部与菠萝直接接触，可有效保护采摘人员，防止被扎伤、划伤；辅助背架可以承担外力减轻上肢负重，拓展一些外部设备如机械手、末端执行装置的安装，适当减缓手臂疲劳关节负重，辅助背架的结构可调，四个自由度确保装置的灵活性。

附图说明

图1是本实用新型中机械爪、抓取控制装置和扭转控制装置的连接结构示意图；

图2是本实用新型中辅助背架的结构示意图；

图中：1为抓手，2为连接件，3为铰接件，4为抓取控制盒本体，5为机械爪机架，6为丝杠，7为第一齿轮，8为第二齿轮，9为抓取电机，10为丝杠螺母，11为扭转控制盒本体，12为凸面扭转件，13为外接扭转件，14为扭转轴套，15为扭转电机，16为圆柱齿轮，17为手柄，18为手柄盖，19为丝杠螺母套，20为负重骨架，21为固定座，22为第一连接件，23为链接件，24为水平支架，25为肘托，26为下调节杆，27为上调节杆，28为调节螺母，29为转轴，30为第二连接件。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例一

便携式菠萝采摘器，包括机械爪、抓取控制装置、扭转控制装置和辅助背架，机械爪设置在抓取控制装置的一端，抓取控制装置的另一端与扭转控制装置相连，扭转控制装置与辅助背架相连；

抓取控制装置包括抓取控制盒本体4、机械爪机架5、丝杠6、第一齿轮7、第二齿轮8和抓取电机9，机械爪机架5设置在抓取控制盒本体4的底端，丝杠6贯穿抓取控制盒本体4和机械爪机架5与机械爪固定相连，丝杠螺母10的外侧和丝杠螺母套19配合安装在抓取控制盒本体4和丝杠6之间，丝杠螺母10的内侧与丝杠6旋合，在丝杠螺母10上安装第一齿轮7，丝杠6贯穿第一齿轮7(丝杠6与第一齿轮7之间无螺纹配合),第一齿轮7的一侧设置第二齿轮8，第一齿轮7和第二齿轮8相啮合，第二齿轮8与抓取电机9相连，第一齿轮7和第二齿轮8均采用锥齿轮，抓取电机9固定在抓取控制盒本体4的内壁上；

机械爪包括抓手1、连接件2和铰接件3，铰接件3的一端与机械爪机架5相铰接，铰接件3的另一端与抓手1铰接相连，两个抓手1之间通过连接件2相连(连接件2上设置有圆柱销，两个抓手1与圆柱销相连，并通过与圆柱销配合的六角螺母进行固定)，连接件2的顶端与丝杠6固定相连；

扭转控制装置包括扭转控制盒本体11、扭转轴、扭转电机15和圆柱齿轮16，扭转轴贯穿扭转控制盒本体11的底端且与扭转控制盒本体11转动配合，扭转轴包括凸面扭转套筒12、外接扭转轴13和扭转轴套14，凸面扭转套筒12和外接扭转轴13贯穿扭转控制盒本体11的底端，在外接扭转轴13的外侧设置凸面扭转套筒12，凸面扭转套筒12与外接扭转轴13转动配合，扭转轴套14设置在凸面扭转套筒12和外接扭转轴13之间，外接扭转轴13的底端与抓取控制盒本体4固定相连，外接扭转轴13的顶端穿过凸面扭转套筒12与圆柱齿轮16相连，扭转电机15与圆柱齿轮16相连，扭转电机15固定在扭转控制盒本体11的内壁上，控制开关设置在扭转控制盒本体11的外壁上；

辅助背架包括负重骨架20、固定座21、平行调节装置、水平支架24和肘托25，在负重骨架20的底端一侧设置固定座21，平行调节装置的一端与固定座21连接，平行调节装置的另一端安装水平支架24和肘托25，水平支架24上设置有滑道，扭转控制盒本体11通过滑动装置与水平支架25滑动相连。进一步的，平行调节装置包括第一连接件22、上调节杆27、下调节杆26、调节螺母28和第二连接件30，上调节杆27和下调节杆26相平行，上调节杆27的一端铰接在第一连接件22上，另一端铰接在第二连接件30上，下调节杆26的一端铰接在第一连接件22上，另一端铰接在第二连接件30上，第一连接件22的外端为竖直的转轴29形状，第一连接件22通过该转轴29与固定座21转动连接，水平支架24安装在第二连接件30上，在第二连接件30上还安装有链接件23，肘托25固定在链接件23上。

使用方法：使用者首先将负重骨架20背负在背上，松开调节螺母28后，调整上调节杆27和下调节杆26与水平方向的夹角，调整完毕后将调节螺母28旋紧后上调节杆27和下调节杆26与水平方向的夹角固定后，再将机械爪、抓取控制装置和扭转控制装置通过滑动装置放置在水平支架24的滑道上，使用者将手臂放置在肘托25上以减轻手臂的负担，采摘时，通过手臂的运动能够带动转轴29发生转动进而带动水平支架24转动，采摘作业时，由抓取电机9带动第二齿轮8转动，第二齿轮8在带动第一齿轮7转动，第一齿轮7安装在丝杠螺母10上，丝杠螺母10旋转带动丝杠6做直线运动，从而带动抓手1张合，实现抓取菠萝动作后，抓取电机9停止工作，扭转电机15开始工作，扭转电机15驱动圆柱齿轮16转动，圆柱齿轮16带动外接扭转轴13旋转，外接扭转轴13带动抓取控制盒本体11旋转，进而将菠萝从植株上扭转下来。

实施例二

在实施例一的基础上，在扭转控制盒本体11的上方还设置有便于手持操作的手柄17，在手柄17上方设置有手柄盖18。

实施例三

在实施例二的基础上，在抓手1上设置有用于保护菠萝的碳纤维材料，在碳纤维材料内设置有压力传感器，在扭转控制盒本体11内设置有单片机，压力传感器的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端分别与抓取电机9和扭转电机15的开关相连，抓取操作完成后，通过压力传感器能够检测到抓手1上的压力，由压力传感器将压力信号反馈至单片机，再由单片机控制抓取电机9停止工作、扭转电机15开始工作，扭转电机15驱动圆柱齿轮16带动外接扭转轴13旋转从而带动抓取控制盒本体11旋转进而将菠萝从植株上扭转下来，扭断菠萝后抓取电机9和扭转电机15复位。

实施例四

在实施例一的基础上，在抓取控制盒本体4的顶端设置有端盖，外接扭转轴13的底端与抓取控制盒本体4的端盖通过螺栓相连。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.便携式菠萝采摘器，其特征在于：包括机械爪、抓取控制装置、扭转控制装置和辅助背架，所述机械爪设置在所述抓取控制装置的一端，所述抓取控制装置的另一端与所述扭转控制装置相连，所述扭转控制装置与所述辅助背架相连；

所述抓取控制装置包括抓取控制盒本体、机械爪机架、丝杠、第一齿轮、第二齿轮和抓取电机，所述机械爪机架设置在所述抓取控制盒本体的底端，所述丝杠贯穿所述抓取控制盒本体和所述机械爪机架与所述机械爪固定相连，丝杠螺母的外侧和丝杠螺母套配合安装在所述抓取控制盒本体和所述丝杠之间，所述丝杠螺母的内侧与所述丝杠旋合，在所述丝杠螺母的上方安装所述第一齿轮，所述丝杠贯穿所述第一齿轮，所述第一齿轮的一侧设置所述第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合，所述第二齿轮与所述抓取电机相连，所述抓取电机固定在所述抓取控制盒本体的内壁上；

所述机械爪包括抓手、连接件和铰接件，所述铰接件的一端与所述机械爪机架相铰接，所述铰接件的另一端与所述抓手铰接相连，两个所述抓手之间通过所述连接件相连，所述连接件的顶端与所述丝杠固定相连；

所述扭转控制装置包括扭转控制盒本体、扭转轴、扭转电机和圆柱齿轮，所述扭转轴贯穿所述扭转控制盒本体的底端且与所述扭转控制盒本体转动配合，所述扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体固定相连，所述扭转轴的顶端与所述圆柱齿轮相连，所述扭转电机与所述圆柱齿轮相连，所述扭转电机固定在所述扭转控制盒本体的内壁上，控制开关设置在所述扭转控制盒本体的外壁上；

所述辅助背架包括负重骨架、固定座、平行调节装置、水平支架和肘托，在所述负重骨架的底端一侧设置所述固定座，所述平行调节装置的一端与所述固定座连接，所述平行调节装置的另一端安装所述水平支架和所述肘托，所述水平支架上设置有滑道，所述扭转控制盒本体通过滑动装置与所述水平支架滑动相连。

2.根据权利要求1所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：所述扭转轴包括凸面扭转套筒、外接扭转轴和扭转轴套，所述凸面扭转套筒和所述外接扭转轴贯穿所述扭转控制盒本体的底端，在所述外接扭转轴的外侧设置所述凸面扭转套筒，所述凸面扭转套筒与所述外接扭转轴转动配合，在所述凸面扭转套筒和所述外接扭转轴之间设置所述扭转轴套，所述外接扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体固定相连，所述外接扭转轴的顶端穿过所述凸面扭转套筒与所述圆柱齿轮相连。

3.根据权利要求1所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：所述平行调节装置包括第一连接件、上调节杆、下调节杆、调节螺母和第二连接件，所述上调节杆和所述下调节杆相平行，所述上调节杆的一端铰接在所述第一连接件上，另一端铰接在所述第二连接件上，所述下调节杆的一端铰接在所述第一连接件上，另一端铰接在所述第二连接件上，所述第一连接件的外端为竖直的转轴形状，所述第一连接件通过所述转轴与所述固定座转动连接，所述水平支架安装在所述第二连接件上，在所述第二连接件上还安装有链接件，所述肘托固定在所述链接件上。

4.根据权利要求1所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述扭转控制盒本体的上方还设置有便于手持操作的手柄。

5.根据权利要求4所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述手柄上方设置有手柄盖。

6.根据权利要求1所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述抓手上设置有用于保护菠萝的碳纤维材料。

7.根据权利要求6所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述碳纤维材料内设置有压力传感器。

8.根据权利要求7所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述扭转控制盒本体内设置有单片机，所述压力传感器的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端分别与所述抓取电机和所述扭转电机的开关相连。

9.根据权利要求2所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：在所述抓取控制盒本体的顶端设置有端盖。

10.根据权利要求9所述的便携式菠萝采摘器，其特征在于：所述外接扭转轴的底端与所述抓取控制盒本体的端盖通过螺栓相连。