本发明属于水果采摘装置领域，具体涉及一种生长地形复杂、生长高度不同、生长方向任意的柑橘的自动采摘装置及其采摘方法。
背景技术
我国农业生产力水平还是处于一个较低的水平，很多农业方面的工作仍沿袭着以前古老的劳作模式——使用落后的手工工具进行人工劳作，但这样的劳作模式不仅效率低，耗时长，而且成本大，大大降低了劳动价值。
我国是世界柑橘生产大国，但柑橘的采摘仍处于最基础的阶段，目前柑橘的采摘多采用人工方式采摘。人工采摘效率过低，而且附带着高昂的成本，大大降低了果农的收益，同时不符合中国农业向现代化发展的进程。目前国内外市场也存在水果采摘机械，而这些机械多采用拉拽、拧转的方式，无法实现剪断水果的操作，不适用于采摘柑橘，且不容易定位水果的梗，采摘时对柑橘本身会造成一定的伤害，使其保鲜期缩短，商业价值降低，不仅增大了果农销售时的压力，而且降低了果农可获利益。在中国由于柑橘种植大部分在山上，海拔虽在700-1000米以下，但柑橘林里的道路交通依然不便，大型采摘机不适宜其地形，在工作时移动不便。需要对传统的采摘模式进行改进。想要提高柑橘采摘的效率，就要从实际出发，让采摘机构更加智能化。自动化的柑橘采摘机器适应现在的柑橘市场的发展，果农们对其的需求也是日益增长。
因此有必要设计一种采摘效率高、可自动采摘任意生长朝向柑橘的装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可自动采摘任意生长朝向柑橘的装置及其采摘方法，适用于果园里大多数柑橘品种，且具有操作简单、稳定可靠、高效等特点。
本发明多朝向柑橘自动采摘装置，包括执行装置、传动装置、动力装置、支撑装置和收集装置。所述的执行装置包括活动罩、刀片、固定罩和亚克力筒；n片刀片沿周向均布，n≥10；刀片通过螺栓固定在活动罩上；活动罩和固定罩均通过螺栓固定有一个亚克力筒；固定罩与活动罩相对的端面上设有沿周向均布的n个外端面齿和n个内端面齿，外端面齿、内端面齿及刀片在周向位置上一一对应，且外端面齿与内端面齿之间设有径向间隙，刀片的径向位置与外端面齿与内端面齿之间的径向间隙位置对应。
所述的传动装置由滑块、导轨、连杆和曲柄组成；执行装置的活动罩两侧均通过螺钉固定有两个滑块，且同一侧的两个滑块与同一根导轨构成滑动副；两根导轨平行设置在固定罩两侧，导轨一端通过螺钉与固定罩固定；连杆为中空的环形；连杆的一端与活动罩铰接，另一端与曲柄一端铰接。所述的动力装置包括减速电机，减速电机的输出轴与曲柄另一端固定。
所述的支撑装置包括杆子、下平台连接件、下平台、上平台和导轨连接件；传动装置的导轨另一端固定有导轨连接件；导轨连接件与上平台通过螺钉固定；传动装置的固定罩通过螺钉与上平台固定；下平台和上平台固定，传动装置的连杆和曲柄均设置在下平台和上平台之间；杆子顶端与下平台连接件通过螺栓固定；下平台连接件和下平台通过螺栓固定；减速电机的底座与下平台通过螺钉固定，减速电机的输出轴穿过下平台。收集装置的顶部与下平台及上平台开设的收集孔连通；下平台与上平台的收集孔同轴设置，连杆的内孔面积大于收集孔面积。
所述的动力装置还包括开关和电池；减速电机由电池供电；开关控制减速电机通断电。
所述的支撑装置还包括第一侧板和第二侧板；两块第一侧板平行设置，且顶部均与上平台固定，底部均与下平台固定；两块第二侧板平行设置，且顶部均与上平台固定，底部均与下平台固定；第一侧板与第二侧板垂直设置。
所述的收集装置为收集管道。
该多朝向柑橘自动采摘装置的采摘方法，具体如下：
采摘柑橘前打开开关，电池给减速电机供电；减速电机转动带动曲柄匀速转动；曲柄通过连杆带动活动罩子在导轨上往复滑动；当活动罩子相对固定罩子打开到最大位置时，连杆的内孔与上、下平台的收集孔对齐，手持杆子使柑橘进入活动罩子和固定罩子之间；随后活动罩子相对固定罩子闭合，刀片嵌入固定罩外端面齿与内端面齿之间的径向间隙内，将柑橘的梗切断，此时，连杆的内孔与上、下平台的收集孔错开；接着活动罩子相对固定罩子重新打开，打开到最大位置时，柑橘从活动罩子和固定两罩子之间掉出，并经连杆的内孔以及上、下平台的收集孔落入收集装置；一次柑橘采摘完成。活动罩子相对固定罩子重复打开和闭合过程中，实现柑橘的连续采摘。
本发明的有益效果：
1、抓果装置和剪切装置一体化设计，减少了结构的复杂程度；
2、环形刀片设计，制造工艺简单，可实现任意朝向摘取柑橘；
3、采用半自动设计，无需手动控制切割(手只需控制装置的开关)；
4、连杆机构的设计，造价低，可以实现高效采集；
5、不受果园地形环境的约束。
附图说明
图1为本发明整体结构的一个侧视立体图；
图2为本发明的整体结构二维示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明整体结构的另一个侧视立体图；
图5为本发明去掉部分零件后的结构立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1和2所示，多朝向柑橘自动采摘装置，包括执行装置1、传动装置2、动力装置3、支撑装置4和收集装置5。
如图1、2、3、4和5所示，执行装置1包括活动罩1-1、刀片1-2、固定罩1-3和亚克力筒1-4；n片刀片1-2沿周向均布，n≥10，本实施例中n＝16；刀片1-2通过螺栓固定在活动罩1-1上；活动罩1-1和固定罩1-3均通过螺栓固定有一个亚克力筒1-4；固定罩1-3与活动罩1-1相对的端面上设有沿周向均布的n个外端面齿和n个内端面齿，外端面齿、内端面齿及刀片在周向位置上一一对应，且外端面齿与内端面齿之间设有径向间隙，刀片的径向位置与外端面齿与内端面齿之间的径向间隙位置对应。
如图1、2和5所示，传动装置2为偏心曲柄滑块机构，由滑块2-1、导轨2-2、连杆2-3和曲柄2-4组成；执行装置1的活动罩1-1两侧均通过螺钉固定有两个滑块2-1，且同一侧的两个滑块与同一根导轨2-2构成滑动副；两根导轨2-2平行设置在固定罩1-3两侧，导轨2-2一端通过螺钉与固定罩1-3固定；连杆2-3为中空的环形，方便柑橘从中间掉落；连杆2-3的一端与活动罩1-1铰接，另一端与曲柄2-4一端铰接。
如图1和2所示，动力装置3由减速电机3-1、开关3-2和电池组成；减速电机3-1的输出轴与曲柄2-4另一端固定；减速电机3由电池供电；开关3-2控制减速电机3通断电。
如图1、2和4所示，支撑装置4由杆子4-1、下平台连接件4-2、下平台4-3、上平台4-4、第一侧板4-5、第二侧板4-6和导轨连接件4-7组成；传动装置2的导轨2-2另一端固定有导轨连接件4-7；导轨连接件4-7与上平台4-4通过螺钉固定；传动装置2的固定罩1-3通过螺钉与上平台4-4固定；下平台4-3和上平台4-4固定，传动装置2的连杆2-3和曲柄2-4均设置在下平台4-3和上平台4-4之间；两块第一侧板4-5平行设置，且顶部均与上平台4-4固定，底部均与下平台4-3固定；两块第二侧板4-6平行设置，且顶部均与上平台4-4固定，底部均与下平台4-3固定；第一侧板4-5与第二侧板4-6垂直设置；杆子4-1顶端与下平台连接件4-2通过螺栓固定；杆子为伸缩杆；下平台连接件4-2和下平台4-3通过螺栓固定；减速电机3-1的底座与下平台4-3通过螺钉固定，减速电机3-1的输出轴穿过下平台4-3。收集装置5为收集管道；收集装置5的顶部与下平台4-3及上平台4-4开设的收集孔连通；下平台4-3与上平台4-4的收集孔同轴设置，连杆2-3的内孔面积大于收集孔面积。
该多朝向柑橘自动采摘装置的采摘方法，具体如下：
采摘柑橘前打开开关3-2，电池给减速电机3-1供电；减速电机3-1转动带动曲柄2-4匀速转动；曲柄2-4通过连杆2-3带动活动罩子1-1在导轨上往复滑动；当活动罩子1-1相对固定罩子1-3打开到最大位置时，连杆2-3的内孔与上、下平台的收集孔对齐(即上、下平台的收集孔在连杆2-3环形面上的投影包含在连杆2-3的内孔中)，手持杆子4-1使柑橘进入活动罩子1-1和固定罩子1-3之间；随后活动罩子1-1相对固定罩子1-3闭合，刀片1-2嵌入固定罩1-3外端面齿与内端面齿之间的径向间隙内，将柑橘的梗切断，此时，连杆2-3的内孔与上、下平台的收集孔错开(即上、下平台的收集孔在连杆2-3环形面上的投影与连杆2-3的内孔相交)；接着活动罩子1-1相对固定罩子1-3重新打开，打开到最大位置时，柑橘从活动罩子和固定两罩子之间掉出，并经连杆2-3的内孔以及上、下平台的收集孔落入收集装置5；一次柑橘采摘完成。活动罩子1-1相对固定罩子1-3重复打开和闭合过程中，实现柑橘的连续采摘。