菠萝采摘与收集装置的制作方法

本实用新型属于水果采摘装置领域，具体为菠萝采摘与收集装置。

背景技术：

菠萝植株的茎短，叶多数且为莲座式排列，呈剑形，顶端渐尖，全缘或有锐齿。传统的菠萝采摘方式为人工采摘，采摘者穿戴防护手套等保护工具以避免锐齿的伤害，借助刀具切割，使菠萝脱离植株，再人工搬运采摘后的菠萝至运输车辆。在大面积的种植场合，可设置传送带，传送带输送末端位于运输车辆货箱，车辆货箱上的工作人员将传送带输送而来的菠萝进行整理装车，输送带的中端和前端在菠萝植株区域延伸，采摘者将采摘后的菠萝放入传送带。上述传统人工采摘方式工作效率低，而且菠萝植株较低，采摘者经常需要弯腰作业，长期作业有损采摘者的身体健康，且由于菠萝叶的锐齿特性，容易刺伤采摘者。而大型化的传送带等机械设备成本高、占地面积大、需多人配合，适用于大面积的菠萝种植，不适用于小面积的菠萝种植用户。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种采摘收集一体化、采集效率高、操作灵活省力、成本造价低、适用于小面积种植用户的菠萝采摘与收集装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

萝采摘与收集装置，其特征在于，包括采摘部分、连接部分和收集部分，连接部分两端分别活动连接采摘部分和收集部分，连接部分相对收集部分转动并带动采摘部分移动。采摘部分包括机械手抓取装置，机械手抓取装置包括手柄和碗形固定夹，碗形固定夹包括两个曲面夹片和两个夹杆，两个夹杆中端分别铰接于手柄上且相对手柄转动，两个铰接点间隔设置，两个夹杆一端分别连接一曲面夹片，两个夹杆带动两个曲面夹片相向或反向运动。采摘部分对菠萝进行采摘，将采摘后的菠萝送入收集部分。

作为上述技术方案的进一步改进：

采摘部分还包括剪切装置，剪切装置连接手柄且位于机械手抓取装置下方，剪切装置包括切割刀刃和传动机构，传动机构带动切割刀刃移动。

切割刀刃切断菠萝茎秆，离枝后的菠萝被两个曲面夹片夹持或松开。

机械手抓取装置还包括偏心轮和连杆，手柄连接并支撑偏心轮，连杆两端分别铰接偏心轮和夹杆另一端。

连杆包括相互连接的直行杆和旋转杆两部分，偏心轮、旋转杆、直行杆和夹杆依次连接，手柄上设有一导向通孔，直行杆穿过所述导向通孔且沿着所述导向通孔移动。

偏心轮、旋转杆和直行杆构成一曲柄滑块机构。

优选的，手柄包括依次连接排列的连接端、驱动端和采摘端，即，驱动端位于连接端和采摘端之间。驱动端设有空腔结构，偏心轮位于所述空腔内。采摘端设有两平行间隔设置的导向槽。

曲面夹片为曲面结构，曲面夹片的两侧分别为内凹面和外凸面，两个曲面夹片的内凹面相对设置。两个夹杆中端分别通过销活动连接所述的两平行的导向槽，且夹杆以销为基点相对导向槽转动。

优选的，夹杆为非直线型。

设有电机，电机驱动偏心轮旋转，偏心轮通过旋转杆带动直行杆沿着所述导向通孔往复运动，直行杆带动两夹杆一端往复运动，使两夹杆之间的夹角周期性变化，两夹杆同时以与导向槽连接的销为基点旋转，带动两个曲面夹片相向或相反运动，使两个曲面夹片之间的距离发生变化。

剪切装置还包括U型叉臂，切割刀刃设有两个，两个切割刀刃的刀口相向间隔设置，U型叉臂连接并支撑传动机构，传动机构分别连接并驱动两个切割刀刃相向或反向运动。

优选的，传动机构为两组蜗轮蜗杆传动机构，蜗轮蜗杆传动机构包括涡轮、蜗杆和螺纹杆，切割刀刃、螺纹杆、涡轮和蜗杆依次连接，螺纹杆连接切割刀刃的非刀口端。电机传动驱动使蜗杆和涡轮围绕各自中心轴旋转，涡轮推动与其啮合的螺纹杆轴向移动，进而带动与螺纹杆连接的切割刀刃移动。

两组蜗轮蜗杆传动机构分别连接并驱动两个切割刀刃相向或反向运动。

优选的，切割刀刃为锯齿形状刀口的刀片。

连接部分包括采摘固定套、收集固定套和转动轴，转动轴一端连接收集固定套，另一端活动连接采摘固定套，采摘固定套相对转动轴旋转。

采摘固定套为一中空的圆管，管壁上开有多个孔，为固定销孔，收集固定套为一不封闭的卡环，卡环具有两个带叶片的自由端，推动两个叶片，使两个叶片相向运动，卡环的外径减小。

两个叶片上开有孔，用于插入卡紧螺丝。

设有杆件，杆件两端分别连接手柄的连接端和采摘固定套，杆件套入采摘固定套内部并通过固定销固定。

采摘固定套和收集固定套分别套接采摘部分和收集部分，采摘部分和采摘固定套相对转动轴转动。

收集部分为一带容纳腔的收集车，所述收集车设有握把和车轮，握把为采摘者手握部分以推动装置整体。

收集部分还包括凹侧面和凸侧面，凹侧面和凸侧面分别为收集部分容纳腔的两个侧面，凹侧面边缘呈凹陷型，凸侧面边缘呈凸出型，采摘时采摘部分位于凹侧面一侧。

收集部分还包括闸门，车轮包括前车轮和后车轮，前车轮高度大于后车轮高度，使所述收集车的容纳腔底面呈前高后低的斜面，闸门为收集部分容纳腔的壁面，位于后车轮一端，为提拉式闸门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采摘收集一体化，半自动化系统，采集效率高；操作灵活省力、降低了采摘者的劳动强度、提高了采摘安全性；结构简单紧凑、可拆卸、携带方便、成本造价低，适用于小面积种植用户。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的采摘部分结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的机械手抓取装置结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的剪切装置结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的剪切装置结构爆炸图；

图6为本实用新型一个实施例的连接部分示意图；

图7为本实用新型一个实施例的收集部分示意图。

附图标记

1、采摘部分，11、机械手抓取装置，111、手柄，1111、连接端，1112、驱动端，1113、采摘端，112、偏心轮，113、连杆，114、碗形固定夹，1141、曲面夹片，1142、夹杆，12、剪切装置，121、切割刀刃，122、涡轮，123、蜗杆，124、螺纹杆，125、U型叉臂，1251、U型端，1252、支撑端，2、连接部分，21、采摘固定套，22、固定销孔，23、收集固定套，24、转动轴，3、收集部分，31、握把，32、凹侧面，33、凸侧面，34、闸门，35、前车轮，36、后车轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型提供的菠萝采摘与收集装置作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

菠萝采摘与收集装置，如图1所示，包括采摘部分1、连接部分2和收集部分3，连接部分2两端分别连接采摘部分1和收集部分3，采摘部分1对菠萝进行采摘，并通过连接部分2将采摘后的菠萝送入收集部分3。

采摘部分1如图2所示，包括机械手抓取装置11和剪切装置12，机械手抓取装置11连接剪切装置12且机械手抓取装置11位于剪切装置12上方，机械手抓取装置11抓取并固定植株上的菠萝，剪切装置12将被机械手抓取装置11固定好的菠萝切离植株。

机械手抓取装置11如图3所示，包括手柄111、偏心轮112、连杆113和碗形固定夹114。手柄111连接并支撑偏心轮112和碗形固定夹114，连杆113两端分别连接偏心轮112和碗形固定夹114。手柄111包括依次连接排列的连接端1111、驱动端1112和采摘端1113，即，驱动端1112位于连接端1111和采摘端1113之间，驱动端1112设有空腔结构，偏心轮112位于所述空腔内。采摘端1113和驱动端1112之间设有导向通孔。采摘端1113设有两平行间隔设置的导向槽。碗形固定夹114包括两个曲面夹片1141和两个非直线型的夹杆1142，夹杆1142一端连接连杆113的一端，另一端连接一曲面夹片1141的一端，即两个夹杆1142的一端共同连接连杆113的一端。曲面夹片1141为曲面结构，曲面夹片1141的两侧分别为内凹面和外凸面，两个曲面夹片1141的内凹面相对设置。两个夹杆1142中端分别通过销活动连接所述的两平行的导向槽，且夹杆1142以销为基点相对导向槽转动。连杆113包括相互连接的直行杆和旋转杆两部分。曲面夹片1141、夹杆1142、直行杆、旋转杆和偏心轮112依次连接，且直行杆穿过所述采摘端1113和驱动端1112之间的导向通孔，导向通孔引导直行杆直线运动。偏心轮112、旋转杆和直行杆构成一曲柄滑块机构，将偏心轮112的旋转运动转换为直行杆的直线运动。设有电机，电机驱动偏心轮112旋转，偏心轮112通过旋转杆带动直行杆沿着所述导向通孔往复运动，直行杆带动两夹杆1142一端往复运动，使两夹杆1142之间的夹角周期性变化，两夹杆1142同时以与导向槽连接的销为基点旋转，带动两个曲面夹片1141相向或相反运动，使两个曲面夹片1141之间的距离发生变化：直行杆朝向偏心轮112运动时，两夹杆1142之间的夹角减小，两个曲面夹片1141之间的距离减小，形成碗型包裹状；直行杆远离偏心轮112运动时，两夹杆1142之间的夹角增大，两个曲面夹片1141之间的距离增大，碗形固定夹114张开。当两个曲面夹片1141形成碗型包裹状时，其能将菠萝包裹固定，当碗形固定夹114张开时，将菠萝松开。连杆113上还设有微型感应电片，电机驱动偏心轮112持续旋转，当直行杆运动至与偏心轮112之间的距离最近时，微型感应电片感应并反馈此信息，停止电机的运作，此时两个曲面夹片1141形成碗型包裹状；当直行杆运动至与偏心轮112之间的距离最远时，微型感应电片感应并反馈此信息，停止电机的运作，此时碗形固定夹114张开，松开被包裹的菠萝或等待包裹菠萝。

剪切装置12如图4和图5所示，包括U型叉臂125、两个切割刀刃121、两个涡轮122、两个蜗杆123和两个螺纹杆124。U型叉臂125连接并支撑切割刀刃121、涡轮122、蜗杆123和螺纹杆124。U型叉臂125包括彼此连接的呈U型的U型端1251和支撑端1252，支撑端1252连接机械手抓取装置11的手柄111，U型端1251包括两平行间隔设置的支撑杆。切割刀刃121用于切割菠萝茎秆，切割刀刃121为锯齿形状刀口的刀片，设计成锯齿状减少了接触面积，增大了压强，更有利于切割质地较硬的菠萝茎秆。螺纹杆124为其表面设有螺纹的直杆。切割刀刃121、螺纹杆124、涡轮122和蜗杆123依次连接，螺纹杆124连接切割刀刃121的非刀口端，蜗杆123还连接一电机，电机驱动蜗杆123、涡轮122、螺纹杆124和切割刀刃121，带动切割刀刃121直线运动，运动原理如下：电机驱动蜗杆123和涡轮122围绕各自中心轴旋转，涡轮122推动与其啮合的螺纹杆124轴向移动，进而带动与螺纹杆124连接的切割刀刃121直线移动。切割刀刃121、螺纹杆124、涡轮122和蜗杆123构成一组剪切刀具，两组剪切刀具分别放置在U型端1251的两支撑杆上，且两组剪切刀具的两个切割刀刃121的刀口相向布置。电机驱动两个切割刀刃121同时相向或反向运动。U型端1251的侧壁上设有微型感应片，螺纹杆124上设有微小槽型光电门，微型感应片和微小槽型光电门用于感应螺纹杆124推出的距离，即切割刀刃121的移动距离：启动电机正转，电机驱动螺纹杆124推出，两个切割刀刃121相向运动，当两个切割刀刃121运动至能相向切断菠萝茎秆，且两个切割刀刃121之间有间隙时，此时螺纹杆124推出的距离设定为感应距离，被微型感应片感应并反馈，停止电机；再启动电机反转，蜗杆123和涡轮122反向旋转，并推动螺纹杆124反向移动，两个切割刀刃121反向运动，至切割刀刃121返回设定位置时，微型感应片感应并反馈，停止电机。当两个切割刀刃121相向运动至切断菠萝茎秆时，两个切割刀刃121之间有间隙，避免了切割刀刃121的直接接触，由此来保证刀片的性能和使用寿命。

如图6所示，连接部分2包括采摘固定套21、固定销孔22、收集固定套23和转动轴24。采摘固定套21为一中空的圆管，管壁上开有多个孔，为固定销孔22。采摘固定套21用于连接采摘部分1，还包括杆件，杆件两端分别连接手柄11的连接端1111和采摘固定套21，杆件套入采摘固定套21内部并通过固定销固定。即，连接部分2可拆卸地连接采摘部分1。收集固定套23为一不封闭的卡环，卡环具有两个带叶片的自由端，推动两个叶片，使两个叶片相向运动，卡环的外径减小，卡紧内套于卡环内部的部件。两个叶片上开有孔，用于插入卡紧螺丝。转动轴24一端活动连接采摘固定套21的侧壁，且以活动连接处为中心自转，另一端连接收集固定套23，收集固定套23至少设有一个，较佳的，设有两个收集固定套23。

如图7所示，收集部分3为一带容纳腔的收集车，包括握把31、凹侧面32、凸侧面33、闸门34、前车轮35和后车轮36。握把31用于采摘者站立时手握持，连接部分2的收集固定套23套于所述握把31上。收集部分3通过前车轮35和后车轮36推动行进，握把31位于后车轮36一端，且前车轮35高度大于后车轮36高度，如此，收集部分3底面形成一个斜面，且斜面的前车轮35一端高于后车轮36的一端，斜面向后车轮36一端倾斜，从而使菠萝果实自动滚动到后车轮36一端，便于菠萝自动集中以及使后续装卸过程更为省力。闸门34为收集部分3容纳腔的壁面，位于后车轮36一端，为提拉式闸门。当菠萝果实收集满时，打开闸门34将菠萝果实从收集车后面倒出。闸门34呈栅栏状，即达到了强度要求，也节省了材料以及收集车的重量，使装置更轻便。凹侧面32和凸侧面33分别为收集部分3容纳腔的两个侧面，凹侧面32边缘呈凹陷型，凸侧面33边缘呈凸出型，采摘时，采摘部分1位于凹侧面32一侧，如此，一方面便于采摘部分1将采摘后的菠萝直接送入收集车，无需过高提升采摘部分1，另一方面解决了采摘部分1位于收集车一侧造成的重心偏置问题，平衡了装置整体重量。

本实用新型的工作过程如下：采摘者手握握把31，推动装置整体移动至待采摘菠萝植株处，调整连接部分2的转动轴24，使采摘部分1对准待采摘的菠萝，启动机械手抓取装置11的电机使碗形固定夹114包裹固定待采摘的菠萝，再启动剪切装置12的电机使其正转，使两个切割刀刃121相向运动，切断菠萝茎秆，再启动剪切装置12的电机使其反转，使两个切割刀刃121反向运动复位，然后转动连接部分2，移动采摘部分1至收集车上，再启动机械手抓取装置11的电机使碗形固定夹114张开将菠萝松开，菠萝落入收集车。重复上述步骤至收集车装满菠萝，将装置整体推到卸载处，打开闸门34，菠萝自动卸载下来。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。