一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器的製作方法

2023-05-19 22:35:51

本發明涉及一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，屬於農業機械技術領域。

背景技術：

葡萄含糖量高、含水多，屬於漿果，果皮薄，國內外的葡萄採摘由兩種方式，第一種方式是用剪刀剪斷葡萄枝條上果柄，採摘效率低，勞動強度大，第二種方式是採用機械採摘，葡萄在枝條上的生長沒有規律可循，不可能生長同一個平面上，高低錯落不一，即使實施機械修剪，機械採摘也難以實現，機械採摘無非採用剪刀或旋轉刀直接切斷葡萄的枝條，機械採摘只能沿同一個平面採摘。

技術實現要素：

一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，適合於漿果採摘，包括手柄、支撐杆、彈簧、採摘器和收集袋，手柄上設有彈簧、支撐杆和採摘器，支撐杆與手柄鉸接，切刀尖端呈內凹的弧形刀，切刀在葡萄枝條的外表面運動，切斷葡萄的果柄和枝條上針刺，切刀的切割角度通過螺栓調整，葡萄的枝條直徑變化時，通過滾輪壓縮彈簧，進而帶動切刀沿葡萄枝條表面的直線平行方向運動，但切刀的切割角度不變，只能通過切刀的刀刃將葡萄的果柄切斷，對葡萄果的表面無擠壓作用力。

其技術方案為：一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，包括手柄、支撐杆、彈簧、採摘器和收集袋，在手柄上固定安裝彈簧、支撐杆和採摘器，支撐杆安裝在手柄上，且與手柄鉸接，採摘器由滾輪、伸縮杆、彈簧、切刀和收集袋組成，彈簧為壓簧，伸縮杆一端與滾輪聯接，另一端貫穿彈簧和手柄上設置的通孔並與手柄聯接，切刀通過螺栓與伸縮杆聯接，三角狀切刀的刀尖呈u形狀，鬆開螺栓，轉動切刀，使切刀與葡萄枝條的外表面呈0～30°的夾角，在滾輪的外圓面上設有u形的凹槽，收集袋一端固定在支撐杆上，另一端固定在三角狀切刀的呈u形狀端，收集袋內壁上設有柔性材料，田間作業時，一隻手握住要採摘的葡萄枝條，另一隻手對採摘器的手柄施加壓力，手柄克服彈簧的壓力繞支撐杆上的鉸接點轉動，帶動滾輪和切刀張開，將滾輪置於葡萄的枝條上，葡萄枝條的部分嵌入滾輪的凹槽內，滾輪在葡萄枝條上滾動，當葡萄的枝條直徑變化時，枝條對滾輪施加作用力，彈簧發生伸縮，進而帶動切刀運動，切刀的採摘角度不變，與葡萄非接觸，只與葡萄的果柄和葡萄枝條表面接觸，解除對手柄的施加壓力，彈簧的作用力將滾輪固定在葡萄枝條上，對手柄施加前進方向的力，滾輪在葡萄枝條上轉動，帶動切刀運動，切刀將葡萄的果柄切斷，葡萄落入收集袋中回收，經過風力清選將雜質去掉。

所述的一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，滾輪和切刀成對設置，滾輪可錯位設置，不在同一條鉛垂線上排列。

專利2015106940195、2016106166777和2015208256374，採用梳齒式採摘方式，採摘時葡萄位於採摘梳的兩梳齒之間，採摘梳的梳齒與葡萄面面接觸，梳齒與葡萄表面產生相互擠壓力，且葡萄在梳齒表面運動，損傷葡萄表面，損傷的葡萄表面氧化變黑，影響採摘質量和葡萄的商品品質，其次，葡萄果柄的抗拉力遠遠大於葡萄的抗拉力，葡萄果柄從葡萄上脫落過程中，會對漿果葡萄產生撕拉力，導致葡萄與葡萄果柄連接處的果肉脫落，因葡萄是漿果，葡萄果實中漿液流失，而一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，能夠實現變徑採摘，切刀在葡萄枝條的外表面運動，切斷葡萄的果柄，果柄絕大部分留在果實上，葡萄果實不與切刀接觸，兩者之間無相對運動，對葡萄表面無損傷，且果柄部分留在葡萄上，現有的採摘技術無法實現，切刀的切割角度通過螺栓調整，葡萄的枝條直徑變化時，通過滾輪壓縮彈簧，進而帶動切刀沿葡萄枝條表面的直線平行方向運動，但切刀的切割角度不變，只能通過切刀的尖端的刀刃將葡萄的果柄切斷，對葡萄果的表面無擠壓作用力，是在葡萄枝條上的一種滾動非接觸式採摘，結構不同，原理上不同，滾輪和切刀也可採用單個設置，也可以兩個組合在一起使用，靈活方便，另外，機械採摘精確定位難度較大，人工採摘效率低，本申請採摘刀沿枝條表面平行運動，將果柄切斷，滾輪在枝條上運動，實現變徑採摘，其它形式的梳摘、柔性採摘、夾持採摘，均對葡萄的表面施加擠壓力，產生相對運動，只能在一個平面上採摘，而氣吸式採摘，氣流不能進入簇擁叢生的果實之間、即使氣流量加大，氣吸式根本無法實現採摘，氣流難以將葡萄從堅韌的果柄上脫離，氣流式決定著葡萄的採摘不能實現，夾持式採摘，用手高舉採摘杆，杆的重心位於中上部，手長時間高舉採摘杆產生抖動，視線出現偏差，定位不準確，採摘效率低，葡萄在枝條生長角度各不相同，通過旋轉夾持，動態的旋轉指去夾持靜態且角度不同的葡萄，難以順利夾持，手舉式電動剪刀也存在葡萄果柄位於兩個剪刀之間，葡萄果叢生，每一個生長的角度不同，每次只能剪切一個，存在精準定位技術問題，勞動強度大，震動敲擊式，是一種破壞性的採摘，對葡萄樹損傷嚴重，影響數木下一年的生長和產量，偏心塊震動採摘，是震動敲擊式的一種變形，而本申請在向前運動的同時，滾輪也同時能實現在枝條上旋轉，所有的葡萄都生長在枝條上，不管是側枝還是側枝上的，由果柄與枝條聯接，實現360度切刀的旋轉採摘，由於葡萄在枝條的生長角度不一致，機器人的手指在採摘方面無論如何也代替不了人，機器人的手指是由金屬材料製成的多關節機構，沒有形象思維，只是執行機械動作，而果實的採摘沒有規律的，不可能沿規定的程序執行，而人是有思維和感知的動物，葡萄的生長年限不同，其果柄的抗拉強度不相同，機器人採摘無法辨別葡萄樹生長年齡，葡萄的生長位置，機器手與葡萄總會表面接觸，產生夾持力，夾持部位不同，出現滑移，夾持不緊，這一點不容置疑，人工採摘可以用剪刀剪斷葡萄的果柄，不直接與葡萄果實的表面接觸，採摘效率低，單個採摘，葡萄在枝條上的生長沒有規律可循，不可能生長同一個平面上，高低錯落不一，葡萄在枝條上的生長位置不同，每個果穗的葡萄數量不同，且簇擁成穗，導致每個果穗的葡萄生長不在同一個平面上，即使實施機械修剪，機械採摘也難以實現，機械採摘無非採用剪刀或旋轉刀直接切斷葡萄的枝條，機械採摘只能沿同一個平面採摘，機器人目前做不到，而本申請恰恰利用這一點，通過滾輪在枝條滾動，直接剪斷果柄，非接觸機械手一次實現多個果穗的採摘，即兩個以上的果穗採摘，對稱的切刀，切刀與葡萄果實表面無接觸，滾輪具有浮動仿形功能，變徑採摘，克服了對葡萄的擠壓現象，機器人目前做不到，現有的技術方案與本申請的技術方案原理上、結構上不同，細節決定技術方案的成敗。

本發明具有以下優點。

1、體積小、重量輕，既適應於主幹採摘，也適應於側枝側枝，操作方便。

2、採摘速度快，效率高，切刀沿葡萄枝條的表面運動，切斷葡萄的果柄，切刀尖端呈u形狀，滾輪具有浮動仿形功能，實現變徑運動，切刀傾斜設置，切刀切斷葡萄的果柄，對葡萄果不產生擠壓作用。

附圖說明

圖1是本發明實施例的採摘器的結構示意圖。

其中圖中1、手柄2、葡萄枝條3、支撐杆4、伸縮杆5、彈簧6、滾輪7、切刀8、螺栓。

具體實施方式

實施例1。

一種滾輪人工助力非接觸式機械手葡萄採摘器，包括手柄1、支撐杆3、彈簧5、採摘器和收集袋，在手柄1上固定安裝彈簧5、支撐杆3和採摘器，支撐杆3安裝在手柄1上，且與手柄1鉸接，採摘器由滾輪6、伸縮杆4、彈簧5和切刀7和收集袋組成，彈簧5為壓簧，伸縮杆4一端與滾輪6聯接，另一端貫穿彈簧5和手柄1上設置的通孔並與手柄1聯接，切刀7通過螺栓8與伸縮杆4聯接，切刀7的刀尖呈u形狀，鬆開螺栓8，轉動切刀7，使切刀7與葡萄枝條2的外表面呈10°的夾角，在滾輪6的外圓面上設有u形的凹槽，收集袋呈長條形，收集袋一端固定在支撐杆上，另一端固定在三角狀切刀的呈u形狀端，收集袋內壁上設有柔性材料，田間作業時，一隻手握住要採摘的葡萄枝條2，另一隻手對採摘器的手柄1施加壓力，手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐杆3上的鉸接點轉動，帶動滾輪6和切刀7張開，將滾輪6置於葡萄的枝條上，葡萄枝條2的部分嵌入滾輪6的凹槽內，滾輪6在葡萄枝條2上滾動，當葡萄的枝條直徑變化時，對滾輪6施加作用力，滾輪6具有浮動仿形功能，壓縮彈簧5，進而帶動切刀7運動，切刀7的採摘角度不變，滾輪6和切刀7成對設置，解除對手柄1的施加壓力，彈簧5的作用力將滾輪6固定在葡萄枝條2上，對手柄1施加前進方向的力，滾輪6在葡萄枝條2上轉動，帶動切刀7運動，切刀7將葡萄的果柄切斷，同時，切刀7將葡萄枝條上的切斷，葡萄落入收集袋中，一個葡萄枝條採摘完成後，對手柄1施加壓力，手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐杆3上的鉸接點轉動，帶動滾輪6和切刀7張開，將葡萄採摘器從採摘完成的枝條拿走，重複上述工作過程，依次對其它葡萄枝條2的採摘。