CN110226408A - 一种便携式水果采摘收集装置和采摘收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式水果采摘收集装置和采摘收集方法，采摘收集装置包括机械剪和操纵杆，机械剪的握力臂内侧相对安装有电磁铁，机械剪中部安装有夹紧力传感器，用于检测剪刀口的夹紧力，操纵杆上端与机械剪中部固定连接，操纵杆下部设有信号指示灯和操纵开关，信号指示灯与夹紧力传感器电连接，用于显示夹紧力是否足够，操纵开关设有普通按钮和电性按钮，普通按钮用于使机械剪的剪刀口预合拢，电性按钮与电磁铁电连接，用于给电磁铁通电、产生磁性夹紧力，使机械剪的剪刀口在磁性作用下完全合拢。本发明的剪切装置安装有电磁铁，具有较大剪切力度，能一次性剪切水果枝条，收集装置将水果自动分隔，防止水果挤压导致表面损伤，保持水果完好无损。

Description

一种便携式水果采摘收集装置和采摘收集方法

技术领域

本发明涉及农业采摘技术领域，具体为一种便携式水果采摘收集装置和采摘收集方法。

背景技术

目前我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。现阶段水果采摘作业所用劳动力占整个种植过程所用劳动力的33％～50％，水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。由于水果采摘比较复杂，季节性强，而人工采摘不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，采摘人员也会从高空跌落，造成伤害。这两者之间的矛盾促使我国果园采摘装备的快速发展。采摘机械不仅可以提高采摘效率，而且能降低水果损伤率，节省人工成本，提高了果农的经济效益，因此提高采摘作业机械化程度可有效降低我国水果种植成本，对提升我国水果在国内外市场的竞争力有重要的意义。

目前市面上已经诞生了很多的水果辅助采摘装置，大多数使用机械臂为基础，通过机械结构实现采摘。这些水果采摘装置存在以下缺陷：1、水果枝条往往较为坚硬，韧性较强，使用普通的切割装置往往难以一次性切断坚硬的水果枝条，造成切割不彻底，需要反复切割，影响采摘效率；2、由于水果所在位置较高，采摘装置的机械臂较长，剪切装置需要精确对准水果枝条，其精确度难以满足实际使用需求，采摘者需要手动调整机械臂，调整效果不佳；3、采摘装置的普遍体积较大，重量较重，不便于随身携带，难以在地势较为崎岖的水果产区展开采摘作业；4、水果收集装置中堆积大量水果，由于空间较为狭窄，水果之间相互挤压，容易造成水果表面损伤，甚至破损变形，发霉变质。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种便携式水果采摘收集装置，较好地解决了现有水果采摘装置存在的问题，其剪切装置具有较大剪切力度，能一次性剪切水果枝条，收集装置可将水果自动分隔，防止水果挤压导致表面损伤，保持水果采摘后完好无损。

本发明的技术方案为：

一种便携式水果采摘收集装置，包括机械剪和操纵杆，所述机械剪的握力臂内侧相对安装有电磁铁，机械剪的中部安装有夹紧力传感器，用于检测剪刀口的夹紧力，所述操纵杆的上端与机械剪中部固定连接，连接部位设有供电连接线穿过的连接孔，所述操纵杆下部设有信号指示灯和操纵开关，所述信号指示灯与夹紧力传感器电连接，用于显示夹紧力是否足够，所述操纵开关设有普通按钮和电性按钮，所述普通按钮用于使机械剪的剪刀口预合拢，所述电性按钮与电磁铁电连接，用于给电磁铁通电、产生磁性夹紧力，使机械剪的剪刀口在磁性作用下完全合拢。

所述操纵杆设有旋转部件和伸缩部件，所述旋转部件可实现所在位置的操纵杆以上部分360度旋转，所述伸缩部件可实现自身拉长和缩短，所述操纵开关上设有分别用于控制旋转部件和伸缩部件的旋转按钮和伸缩按钮。

还包括螺旋缓冲轨道和收集容器，所述螺旋缓冲轨道倾斜设置在收集容器的上方，其上口对准机械剪的剪刀口，所述收集容器的上表面设有收集口，所述螺旋缓冲轨道的下口连接收集口。

所述收集容器内设有自动分隔装置，所述自动分隔装置包括分隔海绵网、红外线测距仪和微控制器，所述分隔海绵网可水平伸出，所述红外线测距仪设置在分隔海绵网下方的容器内侧壁上，用于检测水果是否已经堆积到所在位置高度，并发出检测信号给微控制器，所述微控制器发出指令使分隔海绵网伸出。

所述收集容器为收集箱车或收集背包。

所述收集箱车上表面设有操纵把手，下表面设有万向轮。

所述收集背包侧部设有用于放置操纵杆的放置口。

一种水果采摘收集方法，包括以下步骤：

S1：操作者手握操纵杆下部，使机械剪的剪刀口对准水果枝条；

S2：操作者按下操纵开关上的普通按钮，使剪刀口预合拢；

S3：夹紧力传感器检测夹紧力是否达到设定值，如果未达到，进入步骤S4，如果已达到，进入步骤S5；

S4：信号指示灯的红灯亮起；

S5：操作者按动操纵开关上的旋转按钮或伸缩按钮，操纵杆上部带动机械剪旋转或上下移动，使剪刀口精确卡合水果枝条，进入步骤S2：

S6：信号指示灯的绿灯亮起；

S7：操作者按下操纵开关上的电性按钮，剪刀口完全合拢，切断水果枝条；

S8：水果沿螺旋缓冲轨道滚入收集容器；

S9：收集容器内的红外线测距仪实时检测水果是否已经堆积到所在位置高度，如果是，进入步骤S10，如果否，进入步骤S8；

S10：红外线测距仪发送信号给微控制器；

S11：微控制器发送指令给分隔海绵网，分隔海绵网水平伸出，形成水果分隔层。

本发明通过在机械剪的握力臂内侧安装电磁铁，利用通电产生较大磁吸力，帮助一次性剪断水果枝条，剪切彻底高效。夹紧力传感器可检测剪切口的夹紧力，当夹紧力超过设定值后信号指示灯绿灯亮，提示可以剪切，操作者按下操纵开关，实施剪切操作，确保剪切能够一次成功，提高剪切效率。

另一方面，操纵杆设有旋转部件和伸缩部件，可实现操纵杆上端360旋转和上下伸缩，带动上端连接的机械剪同步旋转和伸缩，帮助剪刀口精确对准水果枝条。螺旋缓冲轨道可使剪切下落的水果在螺旋轨道中得到缓冲，防止水果急速下落发生碰撞，造成水果表面损伤。水果收集容器中的自动分隔装置可对水果自动分层，防止水果过多堆积积压，空气不流动所导致的水果发霉变质，或者相互挤压导致的破损变形。

附图说明

图1为本发明的便携式水果采摘收集装置立体图；

图2为本发明的机械剪正视图；

图3为本发明的操纵杆正视图；

图4为本发明的收集背包立体图；

图5为本发明的自动分隔装置结构图；

图6为本发明的水果采摘收集方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

参考图1-图3，本发明的便携式水果采摘收集装置，包括机械剪10和操纵杆20，机械剪10的握力臂11内侧相对安装有电磁铁12，机械剪10的中部安装有夹紧力传感器13，用于检测剪刀口14的夹紧力。操纵杆20的上端与机械剪10中部固定连接，连接部位设有供电连接线穿过的连接孔，操纵杆20下部设有信号指示灯21和操纵开关22，信号指示灯21与夹紧力传感器13电连接，用于显示夹紧力是否足够，操纵开关22与电磁铁12电连接，用于给电磁铁12通电、产生磁性夹紧力。操纵开关22下部安装有蓄电池25，用于给操纵开关22提供电源供应。

使用时，操作者手握操纵杆20，将机械剪10的剪刀口14对准水果枝条。操纵开关22上具有使剪刀口14夹紧的普通开关和使电磁铁12通电的电性开关，先按下普通开关，剪刀口14预夹紧，夹紧力传感器13检测剪刀口14的夹紧力，如果夹紧力足够则代表夹紧方向正确，部位恰当。与夹紧力传感器13电连接的信号指示灯21绿灯亮起，提示操作者可以进行采摘操作。操作者再按下操纵开关22的电性按钮，电磁铁12通电，产生较强磁性，使机械剪10的剪刀口14合拢，剪断水果枝条，完成采摘。

如果夹紧力未达到设定值，信号指示灯21的红灯亮起，提示操作者暂时不能进行采摘操作。操作者需要调整机械剪10的位置或方向，使夹紧力达到预设值。操纵杆20设有旋转部件23和伸缩部件24，操纵开关22上设有相应的旋转按钮和伸缩按钮。当按住旋转按钮时，旋转部件23可实现所在位置的操纵杆20以上部分持续旋转，直至操作者松开旋转按钮或达到可旋转的最大值，旋转的最大值为360度。当按住伸缩按钮时，伸缩部件24可实现自身拉长和缩短，直至操作者松开伸缩按钮或达到可伸缩的最大值。旋转部件23和伸缩部件24可带动机械剪10同步旋转和伸缩，使剪刀口14精确对准水果的枝条，夹紧力达到最大。

为了防止采摘的水果在下落过程中不会速度过快，以及对水果进行收集整理，本发明还包括螺旋缓冲轨道30和收集容器40，螺旋缓冲轨道30倾斜设置在收集容器40的上方，螺旋缓冲轨道30为纤维制网状体，倾斜角度为75-80度角，其上口对准机械剪10的剪刀口14，便于水果下落时滚入螺旋缓冲轨道30中，并沿着倾斜的螺旋轨道旋转滚下，降低下落速度，防止水果下落时速度过快而导致表面受损。收集容器40的上表面设有收集口401，螺旋缓冲轨道30的下口连接收集口401，水果从收集口401进入收集容器40。

参考图5，为了防止水果在收集容器40内堆积过于密集，收集容器40内设有自动分隔装置，自动分隔装置包括分隔海绵网41、红外线测距仪42和微控制器，分隔海绵网41可水平伸出，红外线测距仪42设置在分隔海绵网41下方的容器内侧壁上，分为红外线发射端和接收端，相对地安装在收集容器40内侧壁上。发射端发送的信号在中间无阻挡的情况下可以被接收端接收，则水果并未堆积到相应高度，如果已经产生水果堆积，则堆积的水果阻挡发射端发送的信号，接收端接收不到相应信号。红外线测距仪42检测到水果是否已经堆积到所在位置高度，并发出检测信号给微控制器，微控制器为MCU，微处理器发出指令，使分隔海绵网41水平伸出，形成水果分隔层。

参考图1和图4，收集容器40为收集箱车43或收集背包44，可根据水果采摘量自由选择。为了便于推动收集箱车43，收集箱车43上表面设有操纵把手431，下表面设有万向轮432。收集背包44为便携式，设有背包带442，侧部设有用于放置操纵杆20的放置口441，不用时可以将操纵杆20放置于放置口441内，便于携带。

参考图6，本发明的水果采摘收集方法，包括以下步骤：

S1：操作者手握操纵杆20下部，使机械剪10的剪刀口14对准水果枝条；

S2：操作者按下操纵开关22上的普通按钮，使剪刀口14预合拢，测试夹紧力；

S3：夹紧力传感器13检测夹紧力是否达到设定值，如果未达到，进入步骤S4，如果已达到，进入步骤S6；

S4：信号指示灯21的红灯亮起；

S5：操作者按动操纵开关22上的旋转按钮或伸缩按钮，操纵杆20上部带动机械剪10旋转或上下移动，调节剪刀口14的位置和方向，使剪刀口14精确卡合水果枝条，进入步骤S2，再次测试夹紧力，直至夹紧力达到预设值：

S6：信号指示灯21的绿灯亮起；

S7：操作者按下操纵开关22上的电性按钮，使剪刀口14完全合拢，切断水果枝条；

S8：水果沿螺旋缓冲轨道30滚入收集容器40；

S9：收集容器40内的红外线测距仪42实时检测水果是否已经堆积到所在位置高度，如果是，进入步骤S10，如果否，进入步骤S8；

S10：红外线测距仪42发送信号给微控制器；

S11：微控制器发送指令给分隔海绵网41，分隔海绵网41水平伸出，形成水果分隔层。

操作者循环操作以上步骤，直到水果采摘结束。

本发明的便携式水果采摘收集装置较好地解决了现有水果采摘装置存在的问题，其剪切装置安装有电磁铁，具有较大剪切力度，能一次性剪切水果枝条。收集装置可将水果自动分隔，防止水果挤压导致表面损伤，保持水果采摘后完好无损。本装置结构简单，体积小巧，便于携带，摒弃了传统机械采摘装置包括齿轮和轴承等的复杂结构，成本低廉且维护方便。本技术方案可以帮助果农加快采摘速率、降低水果采摘成本、减小因采摘不及时而导致的损失，推动水果行业的发展。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种便携式水果采摘收集装置，其特征在于，包括机械剪(10)和操纵杆(20)，所述机械剪(10)的握力臂(11)内侧相对安装有电磁铁(12)，机械剪(10)的中部安装有夹紧力传感器(13)，用于检测剪刀口(14)的夹紧力，所述操纵杆(20)的上端与机械剪(10)中部固定连接，连接部位设有供电连接线穿过的连接孔，所述操纵杆(20)下部设有信号指示灯(21)和操纵开关(22)，所述信号指示灯(21)与夹紧力传感器(13)电连接，用于显示夹紧力是否足够，所述操纵开关(22)设有普通按钮和电性按钮，所述普通按钮用于使机械剪(10)的剪刀口(14)预合拢，所述电性按钮与电磁铁(12)电连接，用于给电磁铁(12)通电、产生磁性夹紧力，使机械剪(10)的剪刀口(14)在磁性作用下完全合拢。

2.根据权利要求1所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，所述操纵杆(20)设有旋转部件(23)和伸缩部件(24)，所述旋转部件(23)可实现所在位置的操纵杆(20)以上部分360度旋转，所述伸缩部件(24)可实现自身拉长和缩短，所述操纵开关(22)上设有分别用于控制旋转部件和伸缩部件的旋转按钮和伸缩按钮。

3.根据权利要求2所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，还包括螺旋缓冲轨道(30)和收集容器(40)，所述螺旋缓冲轨道(30)倾斜设置在收集容器(40)的上方，其上口对准机械剪(10)的剪刀口(14)，所述收集容器(40)的上表面设有收集口(401)，所述螺旋缓冲轨道(30)的下口连接收集口(401)。

4.根据权利要求3所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，所述收集容器(40)内设有自动分隔装置，所述自动分隔装置包括分隔海绵网(41)、红外线测距仪(42)和微控制器，所述分隔海绵网(41)可水平伸出，所述红外线测距仪(42)设置在分隔海绵网(41)下方的容器内侧壁上，用于检测水果是否已经堆积到所在位置高度，并发出检测信号给微控制器，所述微控制器发出指令使分隔海绵网(41)伸出。

5.根据权利要求4所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，所述收集容器(40)为收集箱车(43)或收集背包(44)。

6.根据权利要求5所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，所述收集箱车(43)上表面设有操纵把手(431)，下表面设有万向轮(432)。

7.根据权利要求5所述的便携式水果采摘收集装置，其特征在于，所述收集背包(44)侧部设有用于放置操纵杆(20)的放置口(441)。

8.一种利用权利要求4所述的水果采摘收集装置的水果采摘收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：操作者手握操纵杆(20)下部，使机械剪(10)的剪刀口(14)对准水果枝条；

S2：操作者按下操纵开关(22)上的普通按钮，使剪刀口(14)预合拢；

S3：夹紧力传感器(13)检测夹紧力是否达到设定值，如果未达到，进入步骤S4，如果已达到，进入步骤S5；

S4：信号指示灯(21)的红灯亮起；

S5：操作者按动操纵开关(22)上的旋转按钮或伸缩按钮，操纵杆(20)上部带动机械剪(10)旋转或上下移动，使剪刀口(14)精确卡合水果枝条，进入步骤S2：

S6：信号指示灯(21)的绿灯亮起；

S7：操作者按下操纵开关(22)上的电性按钮，剪刀口(14)完全合拢，切断水果枝条；

S8：水果沿螺旋缓冲轨道(30)滚入收集容器(40)；

S9：收集容器(40)内的红外线测距仪(42)实时检测水果是否已经堆积到所在位置高度，如果是，进入步骤S10，如果否，进入步骤S8；

S10：红外线测距仪(42)发送信号给微控制器；

S11：微控制器发送指令给分隔海绵网(41)，分隔海绵网(41)水平伸出，形成水果分隔层。