本发明涉及一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,属于农业机械技术领域。
背景技术:
樱桃含糖量高、含水多,属于浆果,果皮薄,我国的樱桃采摘由六种方式,第一种方式是直接用手从樱桃枝条上采摘,采摘效率低,劳动强度大,第二种方式是采用采摘梳,由于樱桃是含水多、糖分高,采摘时樱桃位于采摘梳的两梳齿之间,动力带动梳齿转动,通过拉拽将樱桃与果柄分离,樱桃果柄的抗拉强度远大于樱桃的抗拉断强度,更大于果皮的耐挤破能力,果柄与樱桃分离时,樱桃的部分果皮或者果肉脱落,脱落处导致樱桃养分流失,梳齿对樱桃果表面的挤压导致表皮受损,表面氧化,影响樱桃的品质,是一种破坏性的采摘,第三种方式是气吸式,气流不能进入簇拥丛生的果实之间、即使气流量加大,气吸式根本无法实现采摘,气吸式决定着气流式的采摘不能实现,第四种方式是夹持式,表面产生相对运动,严重受损伤樱桃的表面,第五种方式是震动敲击式,樱桃下落过程中,受重力的作用损伤外表面,第六种方式是偏心块震动采摘,是震动敲击式的一种变形。
技术实现要素:
一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,适合于浆果采摘,包括手柄、支撑杆、弹簧、采摘器和收集袋,手柄上设有弹簧、支撑杆和采摘器,支撑杆与手柄铰接,切刀尖端呈内凹的弧形刀,切刀在樱桃枝条的外表面运动,切断樱桃的果柄和枝条上针刺,切刀的切割角度通过螺栓调整,樱桃的枝条直径变化时,通过滚轮压缩弹簧,进而带动切刀沿樱桃枝条表面的直线平行方向运动,但切刀的切割角度不变,只能通过切刀的刀刃将樱桃的果柄切断,对樱桃果的表面无挤压作用力。
其技术方案为:一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,包括手柄、支撑杆、弹簧、采摘器和收集袋,在手柄上固定安装弹簧、支撑杆和采摘器,支撑杆安装在手柄上,且与手柄铰接,采摘器由滚轮、伸缩杆、弹簧、切刀和收集袋组成,弹簧为压簧,伸缩杆的一端与滚轮联接,另一端贯穿弹簧和手柄上设置的通孔并与手柄联接,切刀通过螺栓与伸缩杆联接,三角状切刀的刀尖呈u形状,松开螺栓,转动切刀,使切刀与樱桃枝条的外表面呈0~30°的夹角,在滚轮的外圆面上设有u形的凹槽,收集袋一端固定在支撑杆上,另一端固定在三角状切刀的呈u形状端,收集袋内壁上设有柔性材料,田间作业时,一只手握住要采摘的樱桃枝条,另一只手对采摘器的手柄施加压力,手柄克服弹簧的压力绕支撑杆上的铰接点转动,带动滚轮和切刀张开,将滚轮置于樱桃的枝条上,樱桃枝条的部分嵌入滚轮的凹槽内,滚轮在樱桃枝条上滚动,当樱桃的枝条直径变化时,枝条对滚轮施加作用力,弹簧发生伸缩,进而带动切刀运动,切刀的采摘角度不变,与樱桃非接触,只与樱桃的果柄和樱桃枝条表面接触,解除对手柄的施加压力,弹簧的作用力将滚轮固定在樱桃枝条上,对手柄施加前进方向的力,滚轮在樱桃枝条上转动,带动切刀运动,切刀将樱桃的果柄切断,樱桃落入收集袋中回收,经过风力清选将杂质去掉。
所述的一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,滚轮和切刀成对设置,滚轮可错位设置,不在同一条铅垂线上排列。
专利2014202986769、2015206720504、2011205523464和201410485185x,采用梳齿式采摘方式,采摘时樱桃位于采摘梳的两梳齿之间,采摘梳的梳齿与樱桃面面接触,梳齿与樱桃表面产生相互挤压力,且樱桃在梳齿表面运动,损伤樱桃表面,损伤的樱桃表面氧化变黑,影响采摘质量和樱桃的商品品质,其次,樱桃果柄的抗拉力远远大于樱桃的抗拉力,樱桃果柄从樱桃上脱落过程中,会对浆果樱桃产生撕拉力,导致樱桃与樱桃果柄连接处的果肉脱落,因樱桃是浆果,樱桃果实中浆液流失,而一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,能够实现变径采摘,切刀在樱桃枝条的外表面运动,切断樱桃的果柄,果柄绝大部分留在果实上,樱桃果实不与切刀接触,两者之间无相对运动,对樱桃表面无损伤,且果柄部分留在樱桃上,现有的采摘技术无法实现,切刀的切割角度通过螺栓调整,樱桃的枝条直径变化时,通过滚轮压缩弹簧,进而带动切刀沿樱桃枝条表面的直线平行方向运动,但切刀的切割角度不变,只能通过切刀的尖端的刀刃将樱桃的果柄切断,对樱桃果的表面无挤压作用力,是在樱桃枝条上的一种滚动非接触式采摘,结构不同,原理上不同,滚轮和切刀也可采用单个设置,也可以两个组合在一起使用,灵活方便,另外,机械采摘精确定位难度较大,人工采摘效率低,本申请采摘刀沿枝条表面平行运动,将果柄切断,滚轮在枝条上运动,实现变径采摘,其它形式的梳摘、柔性采摘、夹持采摘,均对樱桃的表面施加挤压力,产生相对运动,只能在一个平面上采摘,而气吸式采摘,气流不能进入簇拥丛生的果实之间、即使气流量加大,气吸式根本无法实现采摘,气流难以将樱桃从坚韧的果柄上脱离,气流式决定着樱桃的采摘不能实现,夹持式采摘,用手高举采摘杆,杆的重心位于中上部,手长时间高举采摘杆产生抖动,视线出现偏差,定位不准确,采摘效率低,樱桃在枝条生长角度各不相同,通过旋转夹持,动态的旋转指去夹持静态且角度不同的樱桃,难以顺利夹持,手举式电动剪刀也存在樱桃果柄位于两个剪刀之间,樱桃果丛生,每一个生长的角度不同,每次只能剪切一个,存在精准定位技术问题,劳动强度大,震动敲击式,是一种破坏性的采摘,对樱桃树损伤严重,影响数木下一年的生长和产量,偏心块震动采摘,是震动敲击式的一种变形,而本申请在向前运动的同时,滚轮也同时能实现在枝条上旋转,实现360度切刀的旋转采摘,由于樱桃在枝条的生长角度不一致,机器人的手指在采摘方面无论如何也代替不了人,机器人的手指是由金属材料制成的多关节机构,没有形象思维,只是执行机械动作,而果实的采摘没有规律的,不可能沿规定的程序执行,而人是有思维和感知的动物,樱桃的生长年限不同,其果柄的抗拉强度不相同,机器人采摘无法辨别樱桃树生长年龄,樱桃的生长位置,机器手与樱桃总会表面接触,产生夹持力,夹持部位不同,出现滑移,夹持不紧,这一点不容置疑,人工采摘可以用剪刀剪断樱桃的果柄,不直接与樱桃果实的表面接触,采摘效率低,单个采摘,机器人目前做不到,而本申请恰恰利用这一点,通过滚轮在枝条滚动,直接剪断果柄,非接触机械手一次实现多个采摘,切刀与樱桃果实表面无接触,滚轮具有浮动仿形功能,变径采摘,克服了对樱桃的挤压现象,机器人目前做不到,现有的技术方案与本申请的技术方案原理上、结构上不同,细节决定技术方案的成败。
本发明具有以下优点。
1、体积小、重量轻,既适应于主干采摘,也适应于侧枝侧枝,操作方便。
2、采摘速度快,效率高,切刀沿樱桃枝条的表面运动,切断樱桃的果柄,切刀尖端呈u形状,滚轮具有浮动仿形功能,实现变径运动,切刀倾斜设置,切刀切断樱桃的果柄,对樱桃果不产生挤压作用。
附图说明
图1是本发明实施例的采摘器的结构示意图。
其中图中1、手柄2、樱桃枝条3、支撑杆4、伸缩杆5、弹簧6、滚轮7、切刀8、螺栓。
具体实施方式
实施例1。
一种滚轮人工助力非接触式机械手樱桃采摘器,包括手柄1、支撑杆3、弹簧5、采摘器和收集袋,在手柄1上固定安装弹簧5、支撑杆3和采摘器,支撑杆3安装在手柄1上,且与手柄1铰接,采摘器由滚轮6、伸缩杆4、弹簧5和切刀7和收集袋组成,弹簧5为压簧,伸缩杆4一端与滚轮6联接,另一端贯穿弹簧5和手柄1上设置的通孔并与手柄1联接,切刀7通过螺栓8与伸缩杆4联接,切刀7的刀尖呈u形状,松开螺栓8,转动切刀7,使切刀7与樱桃枝条2的外表面呈5°的夹角,在滚轮6的外圆面上设有u形的凹槽,收集袋呈长条形,收集袋一端固定在支撑杆上,另一端固定在三角状切刀的呈u形状端,收集袋内壁上设有柔性材料,田间作业时,一只手握住要采摘的樱桃枝条2,另一只手对采摘器的手柄1施加压力,手柄1克服弹簧5的压力绕支撑杆3上的铰接点转动,带动滚轮6和切刀7张开,将滚轮6置于樱桃的枝条上,樱桃枝条2的部分嵌入滚轮6的凹槽内,滚轮6在樱桃枝条2上滚动,当樱桃的枝条直径变化时,对滚轮6施加作用力,滚轮6具有浮动仿形功能,压缩弹簧5,进而带动切刀7运动,切刀7的采摘角度不变,滚轮6和切刀7成对设置,解除对手柄1的施加压力,弹簧5的作用力将滚轮6固定在樱桃枝条2上,对手柄1施加前进方向的力,滚轮6在樱桃枝条2上转动,带动切刀7运动,切刀7将樱桃的果柄切断,同时,切刀7将樱桃枝条上的切断,樱桃落入收集袋中,一个樱桃枝条采摘完成后,对手柄1施加压力,手柄1克服弹簧5的压力绕支撑杆3上的铰接点转动,带动滚轮6和切刀7张开,将樱桃采摘器从采摘完成的枝条拿走,重复上述工作过程,依次对其它樱桃枝条2的采摘。