一种手持式植物果实摘收装置的制作方法

本发明属于农业机械设备技术领域，具体涉及一种手持式植物果实摘收装置，能够调节手持高度，通过套筒的旋转实现位于1.8-5米高度的果实的快速摘收。

背景技术：
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随着人口老龄化现象的日趋严重和人工成本的费用增加，人工摘收大面积果实的模式的弊端越来越大，果实自动化摘收的已成为必然的发展趋势；中国专利201620866229.8公开的一种果实摘收器包括支撑杆、网兜、无线摄像装置和割刀，支撑杆的一端倾斜设置有一钢圈，网兜套设在钢圈上，在钢圈的周围还设置有齿状割刀，无线摄像装置包括红外线灯、摄像镜头、无线发射器、处理模块、显示装置和电源A，显示装置包括壳体、显示屏、无线接收器、中心处理器、电源B、连接杆和头箍，壳体通过连接杆与头箍相连，其支撑杆的摘收高度固定，网斗容量有限；中国专利201510283450.0公开的一种液压式果实摘收设备包括传送带、支架、液压缸和采集装置，在工作台上设有传送带和支架，采集装置包括采集袋、袋口支架和收割刀，袋口支架外支架和内支架，内支架可以为一字形、Y字形或者X字形，且位于外支架内侧与外支架固定连接，收割刀位于内支架的正下方，且通过转轴与内支撑架活动连接，在收割刀上设有若干刀片，在袋口支架底部设有采集袋，第一液压缸的一端与支架连接，另一端与采集装置连接，第二液压缸一端与支架连接，另一端与第一液压缸连接，其摘收位置相对固定，不适用于搬挪；中国专利201620787337.6公开的一种林业用果实摘收器包括支撑杆，支撑杆为伸缩机构，支撑杆上端设置有夹持爪A，支撑杆与夹持爪B之间为铰接连接，夹持爪A、夹持爪B的夹持面上分别设置有防滑凸块，夹持爪B端部与摆动杆端部连接，摆动杆与支撑杆之间为铰接连接，摆动杆与支撑杆之间设置有回复弹簧，其没有保护果实表面的措施，影响果实表皮的完整性；中国专利201610465414.0公开的一种便捷式果实摘收装置包括框体，框体的底部固定连接有果袋网，并且框体底部的一侧固定连接有顶杆，顶杆远离框体的一端螺纹连接有连接杆，并且连接杆的底部螺纹连接有底杆，框体的一侧面固定连接有引线轮装置，框体内壁的一侧面固定连接有固定弹簧，并且固定弹簧远离框体的一端固定连接有连接板，连接板的一侧面固定连接有刀柄，并且刀柄远离连接板的一侧面固定连接有刀刃，框体的内壁且远离固定弹簧的一侧面固定连接有固定板，其摘收数量有限，摘收视线受阻；中国专利201620077723.6公开的一种便捷式果实摘收装置包括伸缩杆、剪刀、线筒和拉扣，拉扣安装在线筒下端，剪刀上设置有第一线孔和第一弹簧，第一弹簧与两个握柄相连，伸缩杆上设置有第二线孔、第二弹簧、卡销和第三线孔，第二线孔位于伸缩杆的上端，第二弹簧和用于固定的卡销相连，伸缩杆的下端设置有第三线孔，剪刀安装在伸缩杆顶端，线筒安装在伸缩杆底端，其没有设置果实接收装置，摘收高处的果实势必使果实落地，造成不必要的损失。因此，研发设计一种结构简单、操作灵活和经济适用的手持式植物果实摘收装置，能够提高人工摘收果实的效率，实现自动化摘收果实的功效，具有现实的社会和经济效益，推广应用前景广阔。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，研发设计一种结构简单、操作灵活和经济适用的手持式植物果实摘收装置，用于提高人工摘收果实的效率，实现低成本的自动化摘收硬质果皮果实。

为了实现上述目的，本发明涉及的手持式植物果实摘收装置的主体结构包括主支撑管、电池、把手、控制电路板、电源开关、调速开关、转向开关、伸缩阀、辅支撑管、竖管、斜管、网兜、减震垫、外套筒、障碍弹片、驱动电机、U形转子、上旋块、下旋块、凸起、内套筒、旋转圈槽、旋转圈、紧固圈孔、紧固圈、凸起块、保护层和导线；内空式圆柱状结构的主支撑管的底端设置有电池，主支撑管的外侧距主支撑管底端垂直距离45cm处设置有把手，主支撑管与弧状结构的把手垂直连接，把手的内部设置有控制电路板，把手的外部并列设置有按压式结构的电源开关、调速开关和转向开关，主支撑管的顶端通过设置有卡扣的伸缩阀与内空式圆柱状结构的辅支撑管的底端卡接式连接，主支撑管与开设有卡槽的辅支撑管通过伸缩阀构成伸缩式结构的主管，辅支撑管的顶端与内空式圆柱状结构的竖管固定连接，竖管的底端设置有内空式圆柱状结构的斜管，斜管的底端与软体结构的网兜挂接式连接，竖管与斜管的相交处设置有弧状结构的减震垫，竖管的顶端与喇叭状内空式U形结构的外套筒固定连接，外套筒的上部内侧设置有障碍弹片，外套筒的底端设置有驱动电机，驱动电机与U形转子机械传动式连接，驱动电机与U形转子之间设置有关于中心对称的上旋块和下旋块，圆台形结构的上旋块和下旋块相接触的表面上均设置有凸起，U形转子的U形端与内空式圆柱形结构的内套筒固定连接，内套筒的顶端外侧开设有矩形结构的旋转圈槽，旋转圈槽中设置有环状结构的旋转圈，内套筒的上部开设有矩形结构的紧固圈孔，内套筒的上部内侧与带状结构的紧固圈的一端固定连接，紧固圈穿过紧固圈孔到达外套筒与内套筒之间的空隙，紧固圈的另一端设置有凸起块，凸起块与障碍弹片接触并相互作用，紧固圈的内壁设置有带状结构的保护层，保护层的上下两侧分别沿着紧固圈的外侧伸出5-8cm；控制电路板通过设置在主管中的螺旋式结构的导线分别与电池、电源开关、调速开关、转向开关和驱动电机电连接；外套筒、驱动电机、U形转子和内套筒的中轴线均在同一直线上；外套筒的直径比内套筒的直径大1-1.5cm，紧固圈孔的宽度比保护层的宽度大0.5-0.8cm；主支撑管和辅支撑管构成的主管的长度范围为1.5-2.5m，能够满足平均高度为3-5m果树的摘收要求，主支撑管和辅支撑管的材质均为塑料或钢管；电池采用锂离子充电电池；把手的外部包覆有橡胶层，把手的弧度符合人体工程学，便于人手的握持，增加舒适度，减少疲劳感；控制电路板上集成有电源模块、速度调节模块和转向调节模块，电源模块控制电源开关的运行，速度调节模块控制调速开关的运行，转向调节模块控制转向开关的运行，控制电路板能够控制驱动电机的开关、调速和转向；电源开关的按压能够使控制电路板控制驱动电机的开关；调速开关的按压能够使控制电路板控制驱动电机的转速；转向开关的按压能够使控制电路板控制驱动电机的转向；伸缩阀的材质为塑料；竖管的长度为10-20cm，有效减少果实下落的重力加速度，避免果实受损，竖管的材质为硬质塑料；斜管的长度为50-100cm，斜管为波纹管，避免果实下滑经过时的表皮损伤；竖管与斜管的直径均为10-12cm；网兜为镂空式塑料制品，用于承接果实；减震垫的材质为软质塑料，缓冲果实落入斜管前的应力，避免果实的损伤；外套筒的材质为硬质塑料；障碍弹片的材质为橡胶、塑料或弹性金属；驱动电机为调速电动机；U形转子的材质为铁，有足够的硬度支持内套筒的旋转；上旋块、下旋块和凸起的材质为硬质塑料，驱动电机正向旋转时，上旋块和下旋块跟随驱动电机正向旋转，驱动电机反向旋转时，上旋块跟随驱动电机反向旋转，下旋块固定不动，上旋块的凸起在受到下旋块的凸起的阻碍后上旋块停止旋转；内套筒的材质为硬质塑料；旋转圈槽的宽度为2-3mm，旋转圈槽的宽度比旋转圈的宽度大，以使旋转圈在旋转圈槽内自由转动，旋转圈具有轴承的支撑旋转体作用；旋转圈的材质为不锈钢；紧固圈孔的宽度比紧固圈的宽度大2cm；紧固圈和凸起块均为铝片或钢片的韧性材料；凸起块靠近紧固圈孔的一侧具有弧度，凸起块远离紧固圈孔的一侧没有弧度，以使紧固圈在驱动电机正向旋转时连续正向旋转，紧固圈在驱动电机反向旋转时只能反向旋转一周；保护层的材质为塑料、海绵或橡胶制品；导线具有伸缩功能。

本发明涉及的手持式植物果实摘收装置实现果实摘收的工艺过程包括包套果实、摘收果实、释放果实和收集果实共四个步骤：

(1)、包套果实：先将能够被手直接采摘的果实装入网兜中，再启动摘收装置，按压电源开关为驱动电机通电，调节主管的长度，使外套筒的喇叭口接近果实，然后将果实套在内套筒中，按压转向开关控制驱动电机正向旋转，驱动电机带动内套筒正向旋转，内套筒同时带动旋转圈和紧固圈正向旋转，当障碍弹片与紧固圈上的凸起块接触时紧固圈收缩并包紧果实，实现果实的包套；

(2)、摘收果实：驱动电机继续带动内套筒、旋转圈和紧固圈正向旋转并拧断果实梗，使果实与树枝分离，根据拧断果实梗的难易程度通过按压调速开关能够控制驱动电机的转速实现果实的摘收；

(3)、释放果实：再次按压转向开关控制驱动电机反向旋转，在上旋块、下旋块、凸起和凸起块的共同作用下，驱动电机带动内套筒、旋转圈和紧固圈反向旋转一周后停止旋转，U形转子的U形槽正对竖管的上端开口处，障碍弹片与紧固圈上的凸起块再次接触时紧固圈放张并松开果实，实现果实的释放；

(4)、收集果实：果实经过U形转子、竖管和斜管落入软体式结构的网兜中，果实在采摘、释放和收集过程中，果实表皮在保护层、减震垫和网兜的保护下完整无缺，实现果实的收集。

本发明与现有技术相比，采用满足平均高度为3-5m果树的摘收要求的主支撑管和辅支撑管、锂离子充电电池、符合人体工程学的把手、具有控制功能的电路板和缓冲减振的减震垫、可调速的驱动电机、支撑内套筒旋转的旋转圈以及限制内套筒反向旋转周数的上旋块、下旋块、凸起和凸起块共同构成手持式植物果实摘收装置，主要部件采用塑料材质，重量轻，便于人手握持，减少劳动强度和疲劳感，增加舒适度，有效减少果实下落的重力加速度，避免果实的表皮受损，摘收一颗果实的用时为5-10s；其结构简单，操作方便，摘收效率高，使用成本低，应用环境友好，易于推广使用。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的障碍弹片的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的上旋块和下旋块的结构原理示意图。

图4为本发明涉及的内套筒的结构原理示意图。

图5为本发明涉及的紧固圈的结构原理示意图。

图6为本发明实现果实摘收的流程示意框图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：

本实施例涉及的手持式植物果实摘收装置的主体结构包括主支撑管1、电池2、把手3、控制电路板4、电源开关5、调速开关6、转向开关7、伸缩阀8、辅支撑管9、竖管10、斜管11、网兜12、减震垫13、外套筒14、障碍弹片15、驱动电机16、U形转子17、上旋块18、下旋块19、凸起20、内套筒21、旋转圈槽22、旋转圈23、紧固圈孔24、紧固圈25、凸起块26、保护层27和导线28；内空式圆柱状结构的主支撑管1的底端设置有电池2，主支撑管1的外侧距主支撑管1底端垂直距离45cm处设置有把手3，主支撑管1与弧状结构的把手3垂直连接，把手3的内部设置有控制电路板4，把手3的外部并列设置有按压式结构的电源开关5、调速开关6和转向开关7，主支撑管1的顶端通过设置有卡扣的伸缩阀8与内空式圆柱状结构的辅支撑管9的底端卡接式连接，主支撑管1与开设有卡槽的辅支撑管9通过伸缩阀8构成伸缩式结构的主管，辅支撑管9的顶端与内空式圆柱状结构的竖管10固定连接，竖管10的底端设置有内空式圆柱状结构的斜管11，斜管11的底端与软体结构的网兜12挂接式连接，竖管10与斜管11的相交处设置有弧状结构的减震垫13，竖管10的顶端与喇叭状内空式U形结构的外套筒14固定连接，外套筒14的上部内侧设置有障碍弹片15，外套筒14的底端设置有驱动电机16，驱动电机16与U形转子17机械传动式连接，驱动电机16与U形转子17之间设置有关于中心对称的上旋块18和下旋块19，圆台形结构的上旋块18和下旋块19相接触的表面上均设置有凸起20，U形转子17的U形端与内空式圆柱形结构的内套筒21固定连接，内套筒21的顶端外侧开设有矩形结构的旋转圈槽22，旋转圈槽22中设置有环状结构的旋转圈23，内套筒21的上部开设有矩形结构的紧固圈孔24，内套筒21的上部内侧与带状结构的紧固圈25的一端固定连接，紧固圈25穿过紧固圈孔24到达外套筒14与内套筒21之间的空隙，紧固圈25的另一端设置有凸起块26，凸起块26与障碍弹片15接触并相互作用，紧固圈25的内壁设置有带状结构的保护层27，保护层27的上下两侧分别沿着紧固圈25的外侧伸出5-8cm；控制电路板4通过设置在主管中的螺旋式结构的导线28分别与电池2、电源开关5、调速开关6、转向开关7和驱动电机16电连接；外套筒14、驱动电机16、U形转子17和内套筒21的中轴线均在同一直线上；外套筒14的直径比内套筒21的直径大1-1.5cm，紧固圈孔24的宽度比保护层27的宽度大0.5-0.8cm；各部件共同配合构成手持式植物果实摘收装置，实现果实的自动化摘收。

本实施例涉及的主支撑管1和辅支撑管9构成的主管的长度范围为1.5-2.5m，能够满足平均高度为3-5m果树的摘收要求，主支撑管1和辅支撑管9的材质均为塑料或钢管；电池2采用锂离子充电电池；把手3的外部包覆有橡胶层，把手3的弧度符合人体工程学，便于人手的握持，增加舒适度，减少疲劳感；控制电路板4上集成有电源模块、速度调节模块和转向调节模块，电源模块控制电源开关5的运行，速度调节模块控制调速开关6的运行，转向调节模块控制转向开关7的运行，控制电路板4能够控制驱动电机16的开关、调速和转向；电源开关5的按压能够使控制电路板4控制驱动电机16的开关；调速开关6的按压能够使控制电路板4控制驱动电机16的转速；转向开关7的按压能够使控制电路板4控制驱动电机16的转向；伸缩阀8的材质为塑料；竖管10的长度为10-20cm，有效减少果实下落的重力加速度，避免果实受损，竖管10的材质为硬质塑料；斜管11的长度为50-100cm，斜管11为波纹管，避免果实下滑经过时的表皮损伤；竖管10与斜管11的直径均为10-12cm；网兜12为镂空式塑料制品，用于承接果实；减震垫13的材质为软质塑料，缓冲果实落入斜管11前的应力，避免果实的损伤；外套筒14的材质为硬质塑料；障碍弹片15的材质为橡胶、塑料或弹性金属；驱动电机16为调速电动机；U形转子17的材质为铁，有足够的硬度支持内套筒21的旋转；上旋块18、下旋块19和凸起20的材质为硬质塑料，驱动电机16正向旋转时，上旋块18和下旋块19跟随驱动电机16正向旋转，驱动电机16反向旋转时，上旋块18跟随驱动电机16反向旋转，下旋块19固定不动，上旋块18的凸起20在受到下旋块19的凸起20的阻碍后上旋块18停止旋转；内套筒21的材质为硬质塑料；旋转圈槽22的宽度为2-3mm，旋转圈槽22的宽度比旋转圈23的宽度大，以使旋转圈23在旋转圈槽22内自由转动，旋转圈23具有轴承的支撑旋转体作用；旋转圈23的材质为不锈钢；紧固圈孔24的宽度比紧固圈25的宽度大2cm；紧固圈25和凸起块26均为铝片或钢片的韧性材料；凸起块26靠近紧固圈孔24的一侧具有弧度，凸起块26远离紧固圈孔24的一侧没有弧度，以使紧固圈25在驱动电机16正向旋转时连续正向旋转，紧固圈25在驱动电机16反向旋转时只能反向旋转一周；保护层27的材质为塑料、海绵或橡胶制品；导线28具有伸缩功能。

本实施例涉及的手持式植物果实摘收装置实现果实摘收的工艺过程包括包套果实、摘收果实、释放果实和收集果实共四个步骤：

(1)、包套果实：先将能够被手直接采摘的果实装入网兜12中，再启动摘收装置，按压电源开关5为驱动电机16通电，调节主管的长度，使外套筒14的喇叭口接近果实，然后将果实套在内套筒21中，按压转向开关7控制驱动电机16正向旋转，驱动电机16带动内套筒21正向旋转，内套筒21同时带动旋转圈23和紧固圈25正向旋转，当障碍弹片15与紧固圈25上的凸起块26接触时紧固圈25收缩并包紧果实，实现果实的包套；

(2)、摘收果实：驱动电机16继续带动内套筒21、旋转圈23和紧固圈25正向旋转并拧断果实梗，使果实与树枝分离，根据拧断果实梗的难易程度通过按压调速开关6能够控制驱动电机16的转速实现果实的摘收；

(3)、释放果实：再次按压转向开关7控制驱动电机16反向旋转，在上旋块18、下旋块19、凸起20和凸起块26的共同作用下，驱动电机16带动内套筒21、旋转圈23和紧固圈25反向旋转一周后停止旋转，U形转子17的U形槽正对竖管10的上端开口处，障碍弹片15与紧固圈25上的凸起块26再次接触时紧固圈25放张并松开果实，实现果实的释放；

(4)、收集果实：果实经过U形转子17、竖管10和斜管11落入软体式结构的网兜12中，果实在采摘、释放和收集过程中，果实表皮在保护层27、减震垫13和网兜12的保护下完整无缺，实现果实的收集。