一种仿生绿叶菜整株连续采收装置及方法与流程

本发明属于农业机械领域，涉及一种仿生绿叶菜整株连续采收装置及方法，实现鲜食绿叶菜类蔬菜的固定、松土和拔取式的整株连续采收作业。

技术背景

绿叶菜是指以肥嫩菜叶和叶柄作为食用部位的速生性蔬菜，是一种重要营养源，在食物中的构成比例越来越高，需求量越来越大。叶菜周年均衡供应，是反映生活质量的重要标志之一。绿叶菜多茬种植，鲜食而不耐储运，须以本地城郊生产为主。

传统的绿叶菜收获一般由人工聚拢茎叶后，用铲刀将植株从生长在土地表面下部的主根铲断，人工除去根部土壤、人工整理码齐后装箱。由于需要弯腰操作，劳动强度大、劳动效率低、作业成本高。而采用机械化收获可大大降低劳动强度，减少劳动成本，提高作业效率。

绿叶菜根系相对较浅，直根深入土中，根分叶腋部临近土壤界面上部，借鉴人工“铲断直根、断根脱土、整株拔取”采收整株绿叶菜的收获方式，能实现漏采少、损失小、收获率高，能大幅提高绿叶菜的有效产量，是非常有前景的，也更适合我国国情。因此迫切需要发明一种仿生绿叶菜整株连续采收装置及方法，这对提高绿叶菜收获效率，实现优质高效农业生产具有重要意义。

技术实现要素：

针对绿叶菜类蔬菜收获存在的不足，本发明提供了一种仿生绿叶菜整株连续采收装置及方法，能够实现鲜食绿叶菜的茎叶原位、根系震动松土、植株完整拔取的整株连续采收作业。

本发明一种仿生绿叶菜整株连续采收装置采用如下的技术方案：机架、叶菜收拢器、松土装置、夹持翻转运送装置、根切装置、水平运送装置、地轮装置、行走装置。所述的机架用于支撑和固定其他装置；所述的叶菜收拢器用于对收获区域的绿叶菜进行菜叶收拢；所述的松土装置用于松动被夹持翻转运送装置水平部分固定的绿叶菜根系处的土壤；所述的夹持翻转运送装置用于将聚拢的叶菜夹持拔取并在夹持运送过程中将叶菜翻转90度成水平状态；所述的根切装置用于夹持翻转运送过程中平稳整齐的对叶菜根部进行根切作业；所述的水平运送装置用于运送收获好的绿叶菜；所述的地轮装置用于支撑采收装置前部和动态调整采收装置的离地高度；所述的行走装置用于驱动整个收获装置在收获区域行进。

所述的夹持翻转运送装置包括导轨主体、导轨主体固定架、轨道轮、带轮、夹持翻转运送传送带、驱动马达。所述的导轨主体分为水平部分、倾斜部分和翻转部分，导轨主体上下两侧均布置有导轨，且为沿导轨主体的环形结构，导轨上安装有轨道轮，导轨主体的前后两端分别安装有带轮；所述的导轨主体固定架是平行结构，导轨主体固定架上部两端与机架铰连接，多组导轨主体依次安装在导轨主体固定架上，从而形成多组收获单元，多组收获单元由地轮机架上端固定，从而形成整机收获整体，整机收获整体左右两侧铰接在履带车左右两侧；所述的轨道轮安装在导轨主体的导轨中，轨道轮的上部圆柱部分用于固定夹持翻转运送传送带，下部左右两侧的两轮与导轨的上下面配合，从而使得轨道轮被牵拉时，轨道轮下部左右两侧的两轮可以在导轨中转动；所述的带轮安装在导轨主体的前后两端，用于驱动夹持翻转运送传送带运动；所述的夹持翻转运送传送带表面在宽度方向设有均匀的弧形柔性凸起，所述的夹持翻转运送传送带在每一组收获单元中均为左右两条，两条夹持翻转运送传送带由安装在导轨主体中的轨道轮上下固定，由导轨前后安装的带轮驱动夹持翻转运送传送带，夹持翻转运送传送带牵拉轨道轮在导轨中行走，被夹持翻转运送传送带牵拉的轨道轮依次经过导轨主体的水平部分、通过倾角、经过导轨主体的倾斜部分、完成翻转动作，在通过倾角时，轨道轮牵拉夹持翻转运送传送带形成和导轨主体相同的倾角，在完成翻转动作时，同样轨道轮牵拉夹持翻转运送传送带完成翻转动作；所述的驱动马达固定在机架上，驱动马达的输出轴与减速器连接，减速器另一侧与穿过各组带轮的主动长轴连接，驱动主动长轴转动，带动主动带轮转动，通过夹持翻转运送装置齿轮组将动力传递到安装在从动带轮的从动长轴从而带动从动带轮转动，使整个夹持翻转装置运转；所述的夹持翻转运送传送带做环形运动，每组收获单元上的两夹持翻转运送传送带速度同步且环形运动方向相反，并且夹持翻转运送传送带的运行速度与整机行走速度一致，夹持翻转运送传送带中间空隙的两相对的柔性凸起可夹持叶菜，叶菜与夹持翻转运送传送带是柔性接触，柔性凸起间的拉力可将叶菜提起拔出。

所述的叶菜收拢器安装于整机的前端，且叶菜收拢器的后部平面部分与导轨主体的水平部分底面配合，所述的叶菜收拢器用于将未收获的绿叶菜分禾并扶禾聚拢，使得叶菜顺利进入同时转动的两夹持翻转运送传送带中。

所述根切装置包括带锯机架、带锯、带锯驱动马达、大号带锯轮和小号带锯轮。所述的带锯机架安装在导轨主体固定架上，整机收获整体的导轨主体固定架左右两侧各有一个，位于导轨主体的中后部；所述的带锯机架用于固定大号带锯轮、小号带锯轮和带锯；所述的大号带锯轮安装在带锯机架上侧，左右带锯机架各一个，其中一个用于驱动带锯；所述的小号带锯轮安装于带锯机架下侧，左右带锯机架各一个；所述的带锯驱动马达安装在最右侧导轨主体固定架的外侧，带锯驱动马达驱动轴与一大号带锯轮嵌套配合，从而驱动大号带锯轮转动，进而驱动带锯转动；所述的带锯由带锯机架上的两个大号带锯轮和两小号带锯轮固定，带锯驱动马达驱动带锯成环状转动，当夹持翻转运送传送带夹持被拔出的带根的叶菜经过时，高速旋转的带锯，将叶菜根部切断，从而完成根切作业。

所述的地轮装置包括地轮机架、地轮。所述的地轮机架安装于导轨主体固定架的倾斜面上，一方面固定整机收获整体，另一方面安装地轮；所述的地轮位于整机收获整体后部下侧，于地面接触，由左右两侧的地轮机架固定，地轮的轴两端安装于左右两侧地轮机架的轴承上，整机行走从而带动地轮转动，所述的地轮装置用于支撑整机收获整体，同时平整地面。

所述的松土装置包括松土铲、松土铲固定机架、震动马达、震动摇杆、震动轮、松土铲连体杆。所述的松土铲固定于松土铲固定机架水平部分前端，松土铲端面与地面成10-30度范围内的夹角；所述的松土铲固定机架两端的定位凸轮嵌套于导轨主体下方的固定架凹槽中，使得松土铲固定机架实现平动和绕定位凸轮的小范围的转动；所述的震动摇杆一端嵌套于松土铲连体杆的中部圆柱上，另一端嵌套于震动轮上的圆柱体上；所述的松土铲连体杆安装于松土铲固定机架的末端，用来连接各组松土铲；所述的震动轮安装于震动马达的输出轴上；所述的震动马达用来驱动震动轮转动，进而驱动震动摇杆运动，震动摇杆带动松土铲连体杆，使得安装于松土铲连体杆上的松土铲震动。

所述的水平运送装置包括水平传送带、主动带轮、从动带轮和驱动马达；所述的主动带轮安装于履带车上机架前端两轴承上；所述的从动带轮安装于履带车上机架后端两轴承上；所述的水平传送带由主动带轮和从动带轮张紧；所述的水平运送装置布置在夹持翻转运送装置的下面，经过夹持翻转运送装置翻转后的叶菜落到水平运送装置上的水平传送带上进行搬运。所述的驱动马达一方面驱动整机收获整体中皮带转动，在夹持翻转运送装置中已介绍；另一方面驱动水平运送装置，动力由驱动马达输出轴，经水平运送装置齿轮组传递到主动带轮的轴上，驱动水平运送装置转动。

本发明一种仿生绿叶菜整株连续采收装置的采收方法采用如下步骤：

1、准备工作：将履带车开至待收获的绿叶菜地，调整机器，使叶菜位于各收获单元上的两叶菜收拢器中间，开启驱动马达和带锯驱动马达使夹持翻转运送装置、根切装置和水平传送装置平稳运行。

2、夹持松土：开动履带车，使履带车平稳向前行驶，绿叶菜被位于机器前端的叶菜收拢器收拢，随后进入夹持翻转运送传送带水平部分，夹持翻转运送传送带将绿叶菜夹持，随机器前进，松土装置对被夹持住的绿叶菜根部进行松土。

3、拔取切根：松土后绿叶菜被夹持输送到夹持翻转运送传送带的倾斜部分，在夹持力的作用下，进入倾斜部分绿叶菜整株被连根拔起，然后经过高速旋转的带锯后，根部被顺利切掉。

4、输送翻转：完成切根的整株绿叶菜在夹持翻转运送传送带的夹持下继续前进，在轨道轮的牵拉下，整株绿叶菜随传送带完成翻转作业。

5、收获完成：完成翻转的绿叶菜水平地落到位于夹持翻转运送传送带末端下方的水平传送带上，由水平传送带运走，完成收获作业。

与现在技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明能实现绿叶菜一次性全部收获，收获成本低、效率高和可靠性高，能大幅提高绿叶菜的有效产量，采后加工简单方便，成品符合大多数人的选购习惯，具有更长的自然保存期。

2.本发明采用带轮驱动传送带，夹持翻转运送传送带带动轨道轮，在倾角和翻转过程中，又由轨道轮牵拉夹持翻转运送传送带从而完成倾角和翻转作业。

3.本发明夹持翻转运送传送带水平部分夹持植株，松土铲进行松土，使得植株在整个过程中一直处于直立状态，不会出现倾斜，更利于下一步的输送。

4.本发明利用带锯配合夹持翻转运送传送带的夹持，使得根切位置较为精准，更加保护叶菜，收获完整性大大提高。

附图说明

图1为本发明的结构简图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的左视图；

图4为部分夹持翻转运送装置结构简图；

图5为松土装置结构简图；

图中：1、叶菜收拢器2、导轨主体固定架3、带锯4、减速器5、驱动马达6、水平传送带7、从动带轮8、主动带轮9、带锯驱动马达10、地轮机架11、地轮12、大号带锯轮13、小号带锯轮14、松土铲15、水平运送装置齿轮组16、主动长轴17、从动长轴18、夹持翻转运送传送带19、柔性凸起20、带锯机架21、夹持翻转运送装置齿轮组22、松土铲固定机架23、轨道主体24、带轮25、轨道轮26、固定架27、震动马达28、震动轮29、震动摇杆30、松土铲连体杆31、定位凸轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利进行进一步描述。本发明一种仿生绿叶菜整株连续采收装置，如图1、2、3所示，所述的叶菜收拢器1安装于整机的前端，叶菜收拢器1的后部平面与导轨主体的水平部分底面重合；所述的松土铲14用于松动由夹持翻转运送装置水平部分夹持的绿叶菜根系处的土壤；所述的松土装置用于松动被夹持翻转运送装置水平部分固定的绿叶菜根系处的土壤；所述的夹持翻转运送装置用于将聚拢的叶菜夹持拔取并在夹持运送过程中将叶菜翻转90度成水平状态；所述的根切装置用于夹持翻转运送过程中平稳整齐的对叶菜根部进行根切作业；所述的水平运送装置用于运送收获好的绿叶菜；所述的地轮装置用于支撑采收装置前部和平整地面；所述的行走装置用于驱动整个收获装置在收获区域行进。

所述的夹持翻转运送装置包括导轨主体23、导轨主体固定架2、轨道轮25、带轮24、夹持翻转运送传送带18、驱动马达5。所述的导轨主体23分为水平部分、倾斜部分和翻转部分，导轨主体23上下两侧均布有导轨，且为环形结构，用于安装轨道轮25，导轨主体23的前后两端用于安装带轮24；所述的导轨主体固定架2是平行结构，导轨主体固定架2上部两端与机架铰连接，多组导轨主体23依次安装在导轨主体固定架2上，从而形成多组收获单元，多组收获单元由地轮机架11上端固定，从而形成整机收获整体，整机收获整体左右两侧铰接与履带车左右两侧；所述的轨道轮25安装在导轨主体23的导轨中，轨道轮25的上部圆柱部分用于固定夹持翻转运送传送带18，下部左右两侧的两轮与导轨的上下面配合，从而使得轨道轮25被牵拉时，轨道轮25下部左右两侧的两轮可以在导轨中转动；所述的带轮24安装在导轨主体23的前后两端，用于驱动夹持翻转运送传送带18运动；所述的夹持翻转运送传送带18表面在宽度方向设有均匀的弧形柔性凸起19，所述的夹持翻转运送传送带18在每一组收获单元中均为左右两条，两条夹持翻转运送传送带18由安装在导轨主体23中的轨道轮25上下固定，由导轨前后安装的带轮24驱动夹持翻转运送传送带18，夹持翻转运送传送带18牵拉轨道轮25在导轨中行走，被夹持翻转运送传送带18牵拉的轨道轮25依次经过导轨主体23的水平部分、倾角、导轨主体23的倾斜部分、完成翻转动作，在通过倾角时，轨道轮25牵拉夹持翻转运送传送带18形成和导轨主体23相同的倾角，在完成翻转动作时，同样轨道轮25牵拉夹持翻转运送传送带18完成翻转动作；所述的驱动马达5固定在机架上，驱动马达5的输出轴与减速器4连接，减速器4另一侧与穿过各组带轮24的主动长轴16连接，驱动主动长轴16转动，带动带轮24转动，通过夹持翻转运送装置齿轮21组将动力传递到安装在带轮24的从动长轴17上，从而带动带轮24转动，使整个夹持翻转运送装置运转；所述的夹持翻转运送传送带18做环形运动，每组收获单元上的两夹持翻转运送传送带18速度同步且环形运动方向相反，并且夹持翻转运送传送带18的运行速度与整机行走速度一致，夹持翻转运送传送带18中间空隙的两相对的柔性凸起19可夹持叶菜，叶菜与夹持翻转运送传送带18是柔性接触，柔性凸起19间的拉力可将叶菜提起拔出。

所述的叶菜收拢器1安装于整机的前端，且叶菜收拢器1的后部平面部分与导轨主体23的水平部分底面配合，所述的叶菜收拢器1用于将未收获的绿叶菜分禾并扶禾聚拢，使得叶菜顺利进入同时转动的两夹持翻转运送传送带18中。

所述根切装置包括带锯机架20、带锯3、带锯驱动马达9、大号带锯轮12和小号带锯轮13。所述的带锯机架20安装在导轨主体固定架2上，整机收获整体的导轨主体固定架2左右两侧各有一个，位于导轨主体固定架2的中后部；所述的带锯机架20用于固定大号带锯轮12和小号带锯轮13；所述的大号带锯轮12安装在带锯机架20上侧，左右带锯机架20上各一个，其中一个用于驱动带锯3；所述的小号带锯轮13安装于带锯机架20下侧，左右带锯机架20上各一个；所述的带锯驱动马达9安装在最右侧导轨主体固定架2的外侧，带锯驱动马达9的驱动轴与一大号带锯轮12嵌套配合，从而驱动大号带锯轮12转动，进而驱动带锯3转动；所述的带锯3由带锯机架20上的两个大号带锯轮12和两小号带锯轮13固定，带锯驱动马达9驱动带锯2成环状转动，当夹持翻转运送传送带18夹持被拔出的带根的叶菜经过时，高速旋转的带锯3，将叶菜根部切断，从而完成根切作业。

所述的地轮装置包括地轮机架10、地轮11。所述的地轮机架10安装于导轨主体固定架2的倾斜面上，一方面固定整机收获整体，另一方面安装地轮11；所述的地轮11位于整机收获整体后部下侧，与地面接触，由左右两侧的地轮机架10固定，地轮11的轴两端安装于左右两侧地轮机架10的轴承上，整机行走从而带动地轮转动，所述的地轮装置用于支撑整机收获整体，同时平整地面。

所述的松土装置包括松土铲14、松土铲固定机架22、震动马达27、震动摇杆29、震动轮28、松土铲连体杆30。所述的松土铲14嵌套于松土铲固定机架22水平部分前端，松土铲14端面与地面成10度夹角；所述的松土铲固定机架22两端的定位凸轮31嵌套于导轨主体下方的固定架26凹槽中，使得松土铲固定机架22实现平动和绕定位凸轮31小范围的转动；所述的震动摇杆27一端嵌套于松土铲连体杆30的中部圆柱上，另一端嵌套于震动轮28上的圆柱体上；所述的松土铲连体杆30安装于松土铲固定机架22的末端，用来连接各组松土铲14；所述的震动轮28安装于震动马达27的输出轴上；所述的震动马达27用来驱动震动轮28转动，进而驱动震动摇杆29运动，震动摇杆29带动松土铲连体杆30，使得安装于松土铲连体杆30上的各组松土铲14震动。

所述的水平运送装置包括水平传送带6、主动带轮8、从动带轮1和驱动马达5；所述的主动带轮8安装于履带车上机架前端两轴承上；所述的从动带轮1安装于履带车上机架后端两轴承上；所述的水平传送带6由主动带轮8和从动带轮1张紧；所述的水平运送装置布置在夹持翻转运送装置的下面，经过夹持翻转运送装置翻转后的叶菜落到水平运送装置上的水平传送带6上进行搬运。所述的驱动马达5一方面驱动整机收获整体中夹持翻转运送传送带18转动，在夹持翻转运送装置中已介绍；另一方面驱动水平运送装置，动力由驱动马达5，经水平运送装置齿轮组15传递到主动带轮8的轴上，驱动水平运送装置转动。

本发明一种仿生绿叶菜整株连续采收装置的采收方法采用如下步骤：

1、准备工作：将履带车开至待收获的绿叶菜地，调整机器，使叶菜位于各收获单元上的两叶菜收拢器1中间，开启驱动马达5和带锯驱动马达9使夹持翻转运送装置、根切装置和水平传送装置平稳运行。

2、夹持松土：开动履带车，使履带车平稳向前行驶，绿叶菜被位于机器前端的叶菜收拢器1收拢，随后进入夹持翻转运送传送带18水平部分，夹持翻转运送传送带18将绿叶菜夹持，随机器前进，松土装置对被夹持住的绿叶菜根部进行松土。

3、拔取切根：松土后绿叶菜被夹持输送到夹持翻转运送传送带18的倾斜部分，在夹持力的作用下，进入倾斜部分绿叶菜整株被连根拔起，然后经过高速旋转的带锯3后，根部被顺利切掉。

4、输送翻转：完成切根的整株绿叶菜在夹持翻转运送传送带18的夹持下继续前进，在轨道轮26的牵拉下，整株绿叶菜随夹持翻转运送传送带18完成翻转作业。

5、收获完成：完成翻转的绿叶菜水平地落到位于夹持翻转运送传送带18末端下方的水平传送带6上，由水平传送带6运走，完成收获作业。