CN109757216B - 一种柔性防损伤水果辅助采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性防损伤水果辅助采摘装置。包括机架、采摘机构、柔性防损分离装置、布袋减速装置、防损伤分类装置、等位弹簧装置、驱动装置，机架的一侧设有升降平台，采摘机构设置在升降平台上，等位弹簧装置、防损伤分类装置、布袋减速装置、柔性防损分离装置由下至上依次设置在机架上，柔性防损分离装置包括分离底座、真空旋转机构、防损伤下落机构、真空装置，布袋减速装置的柔性筒状布袋上设置有多个具有弹性的漏斗状环带形成缓冲结构，防损伤分类装置包括位于上部的一级输送带机构和位于下部的二级输送带机构，一级输送带机构的输送带为带有与水果直径相匹配的分类栅栏的柔性输送带。本发明可靠性高，操作简单，采摘效率高、可防水果损伤。

Description

一种柔性防损伤水果辅助采摘装置

技术领域

本发明涉及一种柔性防损伤水果辅助采摘装置，属于水果采摘技术领域。

背景技术

我国是世界第一大水果消费国，也是世界第一大水果生产国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33％-50％，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。水果采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。使用采摘机械可大大提高采摘效率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益。

现有技术中的水果采摘机械，在采摘过程中很容易损伤水果，影响水果的质量；同时，现有技术中的水果采摘机械在采摘过程中不能对采摘的水果进行分级，需要另外进行分级处理，浪费大量人力和物力，生产效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种可靠性高、采摘效率高、可防水果损伤并可对水果进行分级的柔性防损伤水果辅助采摘装置。

本发明通过如下技术方案来实现的：一种柔性防损伤水果辅助采摘装置，其特征是：包括机架、采摘机构、柔性防损分离装置、布袋减速装置、防损伤分类装置、等位弹簧装置、驱动走行的驱动装置，所述机架的其中一侧设置有升降平台，所述采摘机构设置在所述升降平台上，所述采摘机构包括采摘主杆、刀头、水果下落布袋，所述采摘主杆的后部通过销轴可动地安装在万向旋转轴上，所述万向旋转轴固定在所述升降平台上，所述刀头安装在所述采摘主杆的前端，所述刀头通过钢丝绳与设在采摘主杆后端的采摘手柄连接，所述水果下落布袋的一端对应于所述刀头安装在其下部，所述等位弹簧装置、防损伤分类装置、布袋减速装置、柔性防损分离装置由下至上依次设置在所述机架上，所述柔性防损分离装置包括分离底座、真空旋转机构、可转动地防损伤下落机构、真空装置，所述真空旋转机构设置在所述分离底座的上部并与所述真空装置连接，所述真空旋转机构具有由电机驱动转动的旋转轮，所述防损伤下落机构对应设于所述真空旋转机构的下部出口端，且所述防损伤下落机构位于所述分离底座的上方，所述分离底座上设有至少一个水果下落口，所述水果下落布袋的另一端与所述真空旋转机构上的水果下落入口连接，所述布袋减速装置包括柔性筒状布袋，所述柔性筒状布袋上沿其长度方向间隔设置有多个具有弹性的漏斗状环带形成缓冲结构，所述防损伤分类装置包括位于上部的一级输送带机构和位于下部的二级输送带机构，所述一级输送带机构的输送带为带有与水果直径相匹配的分类栅栏的柔性输送带，在所述一级输送带机构的出口位置和所述二级输送带机构的出口位置分别对应设置有下落漏斗，两个所述下落漏斗的下口分别与设置在下部的收集箱内相应的分类收集箱对应设置，在每个所述下落漏斗的下方分别设置有可转动的柔性防损伤下落装置，所述布袋减速装置的柔性筒状布袋的一端与所述柔性防损分离装置的分离底座上的水果下落口连接，所述布袋减速装置的柔性筒状布袋的另一端对应位于所述防损伤分类装置的一级输送带机构的上方，所述等位弹簧装置包括多个弹簧，所述弹簧设置在所述收集箱的下部，所述驱动装置设置在所述机架的下部。

本发明中，升降平台是高度方向上微调辅助工具，当采摘刀具与待采摘水果之间存在微量差距时，通过调整升降平台，使采摘刀具达到所需采摘位置，实现不同高度水果采摘。水果通过柔性防损分离装置，利用负压及防损伤下落机构，可防止水果倒流及损伤；水果经过布袋减速装置，产生一定的阻力缓冲，减缓水果下落的速度；通过防损伤分类装置，可实现对不同体积水果的分类并可防止水果损伤，通过设置等位弹簧装置，可确保收集箱箱底和柔性防损伤下落装置之间始终保持一定的间距，避免水果高空坠落，减少水果损伤。

进一步的，所述刀头包括两个剪刀片、刀头支撑环、张紧弹簧，所述刀头支撑环的一端与所述采摘主杆固定连接，所述刀头支撑环的前端具有开口部分，其中的一个所述剪刀片固定在所述刀头支撑环的开口部分的一侧，另一个所述剪刀片可动地连接在所述刀头支撑环的开口部分的另一侧，所述钢丝绳的一端与可动的所述剪刀片连接，所述张紧弹簧设置在两个剪刀片之间。

进一步的，所述采摘主杆设置有伸缩机构。

进一步的，所述防损伤下落机构为叶轮状结构，其具有多个倾斜设置的叶片，所述防损伤下落机构由电机驱动转动。

进一步的，所述柔性防损伤下落装置为可转动的减损转盘，所述减损转盘为叶轮状结构，所述减损转盘具有多个倾斜设置的叶片，所述柔性防损伤下落装置由电机驱动转动。

本发明的有益效果是：本发明的采摘机构利用杠杠原理，将采摘杆安装在万向旋转轴上实现了360°全方位采摘，确保水果便捷、高效的采摘效率；通过设置真空装置，水果在采摘管道中处于负压吸附状态，有效实现防止水果回流；同时利用柔性摩擦原理，设计的布袋减速装置，在布袋适当的位置安装由弹性材质制作的漏斗状环带，漏斗状环带具有弹性，可增加水果下落的阻力，减速水果落地的冲击力，降低水果损伤率；水果分类装置，可依据水果体积大小，通过间隙不等的柔性栅栏对水果进行分类，然后装箱，节约了果农分装时间；同时，通过等位弹簧装置，实现了水果与减损转盘等位距离，减少水果损伤。本发明相比传统的人工采摘，具有高效、高质的优点，极大地提高了采摘水果的速率，而且操作简单，只需要一个人操作便可以高效的进行水果采摘。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的侧视图；

图3是本发明中采摘主杆的结构示意图；

图4是图3中的A-A示意图；

图5是本发明中的刀头的结构示意图；

图6是图4中的B部放大示意图；

图7是本发明中的柔性防损伤分离装置的结构示意图；

图8是本发明中的柔性防损伤分离装置底部的结构示意图；

图9是本发明中的柔性防损伤分离装置中的真空旋转机构和防损伤下落机构部分的主视图；

图10是图9的俯视图；

图11是图9的左视图；

图12是本发明中的柔性防损伤分离装置中的真空旋转机构和防损伤下落机构部分的立体结构示意图；

图13是本发明中的柔性防损伤分类装置的主视图；

图14是图13的俯视图；

图15是图13的左视图；

图16是本发明中的柔性防损伤分类装置的下部的示意图；

图17是本发明的立体结构示意图；

图中，1、采摘主杆，2、采摘手柄，3、钢丝绳，4、锁紧机构，5、伸缩杆，6、刀头，61、刀头支撑环，62、张紧弹簧，63、剪刀片，7、水果下落布袋，8、柔性防损分离装置，81、分离底座，82、真空旋转机构，821、旋转轮，822、罩壳，823、电机，83、防损伤下落机构，84、水果下落口，85、水果下落入口，86、电机，9、布袋减速装置，91、漏斗状环带，10、防损伤分类装置，101、一级输送带机构，102、二级输送带机构，103、柔性输送带，104、下落漏斗，105、柔性防损伤下落装置，106、收集箱，107、固定板，108、安装架，11、升降平台，12、等位弹簧装置，13、驱动装置，14、高压真空泵，15、输送管道，16、万向旋转轴，17、支撑立柱，18、机架，19、真空管道。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：

如附图所示，一种柔性防损伤水果辅助采摘装置，其包括机架18、采摘机构、柔性防损分离装置8、布袋减速装置9、防损伤分类装置10、等位弹簧装置12、驱动走行的驱动装置13。所述机架18上部设有支撑立柱17，所述机架18的其中一侧设置有升降平台11，所述采摘机构设置在所述升降平台11上。升降平台11采用现有技术中可升降的结构，例如气缸、液压缸、丝杠等带动的升降机构。所述采摘机构包括采摘主杆1、刀头6、水果下落布袋7，所述采摘主杆1的后部通过销轴可动地安装在万向旋转轴16上，所述万向旋转轴16固定在所述升降平台1上，所述刀头6安装在所述采摘主杆1的前端，所述刀头6通过钢丝绳3与设在采摘主杆1后端的采摘手柄2连接。所述水果下落布袋7的一端对应于所述刀头6安装在其下部。所述等位弹簧装置12、防损伤分类装置10、布袋减速装置9、柔性防损分离装置8由下至上依次设置在所述机架18上。所述柔性防损分离装置8包括分离底座81、真空旋转机构82、可转动地防损伤下落机构83、真空装置，所述真空旋转机构82设置在所述分离底座81的上部并与所述真空装置连接，所述真空旋转机构82包括旋转轮821、罩设在旋转轮821上的罩壳822、安装在分离底座81上的电机823，旋转轮821由电机823驱动转动。罩壳822上设置有水果下落入口85和真空管接口。所述真空装置通过真空管道19与真空旋转机构82上的真空管接口连接。所述防损伤下落机构83对应设于所述真空旋转机构82的下部出口端，并且所述防损伤下落机构83位于所述分离底座81的上方，所述分离底座81上设有至少一个水果下落口84。所述水果下落布袋7的另一端与所述真空旋转机构82上的水果下落入口85连接。所述布袋减速装置9包括柔性筒状布袋，所述柔性筒状布袋上沿其长度方向间隔设置有多个具有弹性的漏斗状环带91形成缓冲结构。优选，每15cm设置一个漏斗状环带91。所述防损伤分类装置10通过固定板107与支撑立柱17连接固定在机架上。所述防损伤分类装置10包括位于上部的一级输送带机构101和位于下部的二级输送带机构102，所述一级输送带机构101的输送带为带有与水果直径相匹配的分类栅栏的柔性输送带103，所述二级输送带机构102的输送带为普通的输送皮带。在所述一级输送带机构101的出口位置和所述二级输送带机构102的出口位置分别对应设置有下落漏斗104，两个所述下落漏斗104的下口分别与设置在下部的收集箱106内相应的分类收集箱对应设置。在每个所述下落漏斗104的下方分别设置有可转动的柔性防损伤下落装置105，柔性防损伤下落装置105的上端与固定在固定板107下部的安装架108连接。柔性防损伤下落装置105位于分类收集箱的上方。由下落漏斗104下落的水果首先落入柔性防损伤下落装置105，然后通过柔性防损伤下落装置105送入分类收集箱内。所述布袋减速装置9的柔性筒状布袋的一端与所述柔性防损分离装置的分离底座81上的水果下落口84连接，所述布袋减速装置9的柔性筒状布袋的另一端对应位于所述防损伤分类装置10的一级输送带机构101的上方。所述等位弹簧装置12包括多个弹簧，所述弹簧设置在所述收集箱106的下部。所述驱动装置设置在所述机架18的下部，驱动装置为现有技术，可以是通过减速电机驱动齿轮传动机构实行现走行或通过减速电机驱动链轮链条传动机构实现走行。

优选地，所述刀头6包括两个剪刀片63、刀头支撑环61、张紧弹簧62，所述刀头支撑环61的一端与所述采摘主杆1固定连接，所述刀头支撑环61的前端具有开口部分，其中的一个所述剪刀片63固定在所述刀头支撑环61的开口部分的一侧，另一个所述剪刀片63可动地连接在所述刀头支撑环61的开口部分的另一侧，所述钢丝绳3的一端与可动的所述剪刀片63连接，所述张紧弹簧62设置在两个剪刀片63之间。

为便于采摘不同高度的水果，优选地，所述采摘主杆1设置有伸缩机构。该伸缩机构采用伸缩杆结构，采摘主杆1与伸缩杆5通过锁紧机构4(锁紧螺母)锁紧。

优选地，所述防损伤下落机构83为叶轮状结构，其具有多个倾斜设置的叶片。防损伤下落机构83由电机86驱动转动。通过倾斜设置的叶轮，水果下落到转动的叶轮上时可减缓速度并顺利下落。

优选地，所述柔性防损伤下落装置105为可转动的减损转盘，所述减损转盘为叶轮状结构，所述减损转盘具有多个倾斜设置的叶片。减损转盘由电机驱动转动，减损转盘与电机输出轴连接，电机固定在安装架108上。通过倾斜设置的叶轮，水果下落到转动的叶轮上时可减缓速度并顺利下落。

本发明工作时，通过采摘手柄2、钢丝绳3控制刀头2实现水果采摘。采摘主杆1固定在万向旋转轴16上，可任意旋转方向。当水果高度与采摘装置需要微调时，可松开锁紧螺母4，调整伸缩杆5长度。采摘的水果通过水果下落布袋7将水果输送到柔性防损分离装置8。水果通过水果下落入口到达真空旋转机构82，高压真空泵14通过真空管道抽真空，使水果处于负压状态，水果下落到转动的防损伤下落机构83，并通过防损伤下落机构83的缓冲导向后下落至分离底座81内，并由分离底座81上的水果下落口84进入布袋减速装置9。水果在布袋减速装置9内下落时，由于弹性的漏斗状环带91的作用，就像在滑梯上滑落一样，漏斗状环带91具有弹性，让水果经过时产生一定的阻力缓冲，起到缓降效果，水果可约以每米两秒的速度安全降下。水果经过布袋减速装置9缓降后落入防损伤分类装置10的一级输送带机构101上。一级输送带机构101运动时，水果通过一级输送带机构101的输送带上的分级栅栏进行分类，直径较大的水果留在一级输送带机构101的输送带上，并被继续输送至出口端，通过出口端的下落漏斗下落至转动的柔性防损伤下落装置105，通过柔性防损伤下落装置105缓冲后柔性下落至相应的分类收集箱内，而直径较小的水果则下落到下方的二级输送带机构102，并被输送至二级输送带机构102的出口端，通过出口端的下落漏斗下落至柔性防损伤下落装置105，通过柔性防损伤下落装置105缓冲后柔性下落至对应的分类收集箱内。

水果在落入分类收集箱内时，等位弹簧装置12在弹簧的弹簧力的作用下可依据一层水果的重量和高度，保证收集箱箱底和减损转盘之间始终保持设定的间距，避免水果高空坠落，减少水果损伤。

当一个工位采摘完毕，通过驱动装置13，可移动到下一采摘工位，整个水果采摘过程完成。

升降平台是高度方向上微调辅助工具，当采摘刀具与待采摘水果之间存在微量差距时，通过调整升降平台，使采摘刀具达到所需采摘位置，实现不同高度水果采摘。

本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。

Claims (3)

1.一种柔性防损伤水果辅助采摘装置，其特征是：包括机架（18）、采摘机构、柔性防损分离装置（8）、布袋减速装置（9）、防损伤分类装置（10）、等位弹簧装置（12）、驱动走行的驱动装置（13），所述机架（18）的其中一侧设置有升降平台（11），所述采摘机构设置在所述升降平台（11）上，所述采摘机构包括采摘主杆（1）、刀头（6）、水果下落布袋（7），所述采摘主杆（1）的后部通过销轴可动地安装在万向旋转轴（16）上，所述万向旋转轴（16）固定在所述升降平台（11）上，所述刀头（6）安装在所述采摘主杆（1）的前端，所述刀头（6）通过钢丝绳（3）与设在采摘主杆（1）后端的采摘手柄（2）连接，所述水果下落布袋（7）的一端对应于所述刀头（6）安装在其下部，所述等位弹簧装置（12）、防损伤分类装置（10）、布袋减速装置（9）、柔性防损分离装置（8）由下至上依次设置在所述机架（18）上，所述柔性防损分离装置（8）包括分离底座（81）、真空旋转机构（82）、可转动地防损伤下落机构（83）、真空装置，所述真空旋转机构（82）设置在所述分离底座（81）的上部并与所述真空装置连接，所述真空旋转机构（82）具有由电机驱动转动的旋转轮（821），所述防损伤下落机构（83）对应设于所述真空旋转机构（82）的下部出口端，且所述防损伤下落机构（83）位于所述分离底座（81）的上方，所述分离底座（81）上设有至少一个水果下落口（84），所述水果下落布袋（7）的另一端与所述真空旋转机构（82）上的水果下落入口（85）连接，所述布袋减速装置（9）包括柔性筒状布袋，所述柔性筒状布袋上沿其长度方向间隔设置有多个具有弹性的漏斗状环带（91）形成缓冲结构，所述防损伤分类装置（10）包括位于上部的一级输送带机构（101）和位于下部的二级输送带机构（102），所述一级输送带机构(101)的输送带为带有与水果直径相匹配的分类栅栏的柔性输送带（103），在所述一级输送带机构（101）的出口位置和所述二级输送带机构（102）的出口位置分别对应设置有下落漏斗（104），两个所述下落漏斗（104）的下口分别与设置在下部的收集箱（106）内相应的分类收集箱对应设置，在每个所述下落漏斗（104）的下方分别设置有可转动的柔性防损伤下落装置（105），所述布袋减速装置（9）的柔性筒状布袋的一端与所述柔性防损分离装置的分离底座（81）上的水果下落口（84）连接，所述布袋减速装置（9）的柔性筒状布袋的另一端对应位于所述防损伤分类装置（10）的一级输送带机构（101）的上方，所述等位弹簧装置（12）包括多个弹簧，所述弹簧设置在所述收集箱（106）的下部，所述驱动装置设置在所述机架的下部；所述采摘主杆（1）设置有伸缩机构；所述防损伤下落机构（83）为叶轮状结构，其具有多个倾斜设置的叶片，所述防损伤下落机构（83）由电机驱动转动。

2.根据权利要求1所述的柔性防损伤水果辅助采摘装置，其特征是：所述刀头（6）包括两个剪刀片（63）、刀头支撑环（61）、张紧弹簧（62），所述刀头支撑环（61）的一端与所述采摘主杆（1）固定连接，所述刀头支撑环（61）的前端具有开口部分，其中的一个所述剪刀片（63）固定在所述刀头支撑环（61）的开口部分的一侧，另一个所述剪刀片（63）可动地连接在所述刀头支撑环（61）的开口部分的另一侧，所述钢丝绳（3）的一端与可动的所述剪刀片（63）连接，所述张紧弹簧（62）设置在两个剪刀片（63）之间。

3.根据权利要求1或2所述的柔性防损伤水果辅助采摘装置，其特征是：所述柔性防损伤下落装置（105）为可转动的减损转盘，所述减损转盘为叶轮状结构，所述减损转盘具有多个倾斜设置的叶片，所述柔性防损伤下落装置（105）由电机驱动转动。