一种用于自动采摘菠萝的装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于自动采摘菠萝的装置和方法，该装置包括横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构，横向导向机构用于通过导向平板将菠萝果实导向至采摘平台机构上对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置；推进矫正姿态机构用于对菠萝施加向后的作用力，将菠萝果实推进至拧断收获机构中两个对称布置且预紧的采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态；拧断收获机构用于利用对称布置的采摘皮带的差速运动，将菠萝从果茎上拧断，然后将拧断的菠萝果实往后方传输。本发明可实现自动化、精准度高，能够保护菠萝果实的完好性，后续无需再加工，节省采摘成本。
【专利说明】一种用于自动采摘菠萝的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农作物采摘设备研究领域，特别涉及一种用于自动采摘菠萝的装置和方法。
【背景技术】
[0002]由于菠萝叶尖而硬，而且叶边伴有锯齿，农民在采摘菠萝时需要穿上防护服和眼罩，以防止菠萝叶割伤身体。在采摘过程中，农民需用刀具将菠萝从植株上割下，放到背部的萝筐里。采摘过程中，农民既要背负沉重的萝筐，又要在荆棘遍布的菠萝地里穿行，造成消耗大量体力，这种人工采摘菠萝的方式效率低下，人工的劳动强度极大，费时费劲。收割成本大概占菠萝种植过程中的40%。随着我国科技兴农的推进，很显然，大力发展菠萝收获机械化，对推进农业产业结构调整，促进农民增收和提高农产品的竞争力，支持劳动力转移，实现农业现代化，全面建设小康社会都具有重要的意义。
[0003]在国内外的研究中，已经实现了番茄、草莓、黄瓜等蔬菜水果的自动机械采摘，图像识别技术也已形成基础。广东仲恺农业工程学院施俊侠等设计的“一种安装在拖拉机前端的菠萝自动采摘机”，采用圆盘式切刀一次采摘4排的方式对菠萝进行采摘，该设计采摘效率高，但是采摘后的菠萝果实上依然会遗留一段果茎，后续仍然要进行再次加工，同样增加了菠萝果实采摘成本。另外，实际种植中，成行种植的菠萝在横向位置上存在误差，此发明对菠萝果实定位存在一定的困难，采摘精准度低。
[0004]为了实现菠萝果实的采摘自动化与精准采摘，也有将机器人技术应用到菠萝果实采摘的自动化采摘设备。中国农业大学徐丽明等的“一种菠萝采摘机械手爪”(200920246396.2)以及华南农业大学夏红梅等的“一种用于菠萝采摘机械手臂末端的采摘执行装置”(201210431101.5)采用机器人的手爪机构，模拟人类采摘的定位、握紧、拧断、释放等动作来实现菠萝果实的采摘`，该种发明设计虽然采摘精准度高，但是采摘的效率太低，且对机械手的定位要求高，花费时间长，无法有效降低设备成本。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于自动采摘菠萝的装置，该装置具有结构紧凑、采摘效率高的优点。
[0006]本发明的另一个目的在于提供一种基于上述用于自动采摘菠萝的装置的方法。
[0007]本发明的目的通过以下的技术方案实现:一种用于自动采摘菠萝的装置，包括横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构，横向导向机构包括左右两块对称布置的导向平板，导向平板固定在采摘平台机构中采摘平台的前端，横向导向机构用于通过导向平板将菠萝果实导向至采摘平台机构上对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置；推进矫正姿态机构包括左右对称布置的右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构，用于对菠萝施加向后的作用力，将菠萝果实推进至拧断收获机构中两个对称布置且预紧的采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态；拧断收获机构包括左拧断收获机构和右拧断收获机构，二者对称布置在采摘平台机构上，利用对称布置的采摘皮带的差速运动，将菠萝从果茎上拧断，同时将拧断后得到的菠萝果实往后方传输。
[0008]为了更好的实现菠萝果实横向导向及作为一种优选的结构，所述导向平板为V型平板，导向平板通过螺栓与采摘平台机构前端平面连接在一起，且V型平板侧面有肋板。横向导向机构工作原理:在收获成行种植的菠萝时，菠萝果实位置存在横向差异，在本发明装置往前行走的同时，通过前小后大的两块导向平板对菠萝果茎实现导向，将菠萝果实导向至对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置。
[0009]为了更好的对菠萝果实进行推进与矫正姿态及作为一种优选机构，所述右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构均包括推进主轴、推进上板、推进下板、推进小轴、推进滚轮、推进平板、圆锥滚子轴承和螺母；其中，推进上板和推进下板与推进主轴固定联接以传递扭矩，推进滚轮套在推进小轴上，推进小轴两端分别与推进上板与推进下板两侧圆孔紧配合联接，左右两个推进平板通过螺栓联接推进上板和推进下板，推进主轴的上端与推进电机主轴固定联接，位于推进主轴的下端的圆锥滚子轴承与拧断收获机构中采摘下板上前端凸台的圆形凹槽联接。推进矫正姿态机构的工作原理:当菠萝果实导向至两侧对称布置的推进矫正姿态机构的中间时，两个推进电机同时转动，带动推进主轴、推进上板和推进下板转动，从而使推进滚轮绕推进主轴转动，推进滚轮对果实施加向后的作用力，将菠萝果实推进至预紧的两侧拧断机构采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态。
[0010]为了更好的对菠萝果实进行拧断收获及作为一种优选机构，所述左拧断收获机构和右抒断收获机构均包括米摘上板、米摘下板、米摘主动滚筒、米摘从动滚筒、米摘从动轴、采摘后轴、采摘电机、推进电机、张紧滚筒、张紧滚筒轴、直线轴承、张紧支座、皮带距离调整支座、螺栓、米摘皮带和带 座外球面轴承；其中，米摘从动轴和米摘后轴将米摘上板与米摘下板联接固定，采摘从动滚筒两端与固定在采摘从动轴上的两个深沟球轴承配合，采摘电机固定在米摘上板后端，米摘电机主轴与米摘主动滚筒上端内孔固定联接，米摘主动滚筒的上端外圆与采摘上板后端凸台凹槽内的深沟球轴承配合联接，采摘主动滚筒下端外圆与固定在采摘下板的带座外球面轴承联接，在采摘上板与采摘下板上分别设置一个张紧支座，一个皮带距离调整支座固定在采摘下板，张紧滚筒轴两端穿过采摘上板与采摘下板外侧的槽，张紧滚筒套在张紧滚筒轴上，采摘皮带绕过采摘主动滚筒、采摘从动滚筒和张紧滚筒，螺栓穿过张紧支座上的圆孔推动张紧滚筒轴两端来调整采摘皮带的张紧度，两个直线轴承通过螺栓与采摘下板联接固定。拧断收获机构工作原理:左右对称布置的拧断收获机构的电机转速不一样，因此皮带的速度也不一样，当菠萝果实推进到两个皮带中间后，在弹簧作用下皮带压紧菠萝果实，利用两皮带的差速以及皮带对果实的摩擦力，使菠萝转动，达到拧断菠萝的目的，同时，将菠萝果实往采摘平台下方传送，在拧断菠萝果实的同时将果实往下端传送。
[0011]更进一步的，为了增大皮带对菠萝果实的受力面积、减小对菠萝的损伤及作为一种优选结构，所述采摘主动滚筒和采摘从动滚筒采用中间小两端大的结构，外表面均滚花；张紧滚筒采用两端小中间大的结构，当皮带张紧时，皮带与菠萝果实接触面的形状为“ < ”形。以增大菠萝果实的受力面积，增大皮带对果实的摩擦力，减小对菠萝的损伤。
[0012]更进一步的，为了使结构紧凑、减小重量及作为一种优选结构，所述采摘主动滚筒为中空结构，上端外圆与深沟球轴承配合，下端外圆与带座外球面轴承座配合。
[0013]为了适应不同大小的菠萝的采摘及作为一种优选机构，所述皮带距离调整支座上有一圆孔装有螺栓，其一端与采摘平台上的限位支座接触，通过调整螺栓，可调整左右两侧拧断收获机构的距离。从而使两侧采摘皮带的距离大小进行调整以对不同大小的菠萝进行米摘。
[0014]为了更顺利采摘菠萝果实及作为一种优选机构，所述采摘上板与采摘下板，其前端与后端存在一定的夹角，推进矫正姿态机构安装在前端，采摘皮带安装在其后端。
[0015]优选的，所述采摘下板的前端有一个圆形凸台，凸台有一圆形凹槽，采摘上板前端有个圆孔，推进电机固定于采摘上板前端，推进电机主轴穿过圆孔与推进姿态调整机构的推进主轴联接固定，推进姿态调整机构的圆锥滚子轴承固定于采摘下板前端的圆形凸台凹槽内。
[0016]优选的，所述采摘上板的后端有一凸台，凸台上有一圆形凹槽，采摘主动滚筒上端的深沟球轴承与采摘上板后端的圆形凹槽配合联接。
[0017]为了更好的将上述的机构联接及作为一种优选机构，所述采摘平台机构包括采摘平台、轴支座、光轴、弹簧、限位夹座、法兰直线轴承、限位支座、拉杆、横杆和电动推杆；其中，八个轴支座通过螺栓与采摘平台固定联接，四个光轴通过轴支座对称布置于采摘平台两侧，四个弹簧和四个限位夹座分别穿过四个光轴，且限位夹座在弹簧的外侧，两个限位支座通过螺栓固定在采摘平台中间槽的两侧，四个法兰直线轴承分别在采摘平台的四个角落用螺栓固定联接，四个拉杆穿过平台，拉杆圆头大端的上平面与采摘平台下平面接触通过螺栓固定联接，采摘平台左右分别布置两个拉杆，拉杆圆头小端固定在横杆两端圆孔，电动推杆轴与横杆中间圆孔固定连接。
[0018]更进一步的，为了使结构紧凑、减小重量及作为一种优选机构，所述横杆截面为梯形，两端铣出平台，横杆两端和中间设有圆孔，拉杆固定在横杆两端的圆孔中，电动推杆轴固定在横杆中间的圆孔中。
[0019]为了便于安装、节省材料，所述限位支座为L形支座。
[0020]为了便于安装及作为一种优选机构，所述限位夹座侧面有一圆孔与采摘平台的光轴配合，同时有一圆形凹槽与弹簧配合，使弹簧保持水平，在限位夹座的一侧有螺纹孔，当拧紧螺栓时，限位夹座夹紧光轴，使弹簧对拧断收获机构保持一定的预紧力，同时可以通过调整限位夹座在光轴上位置来调整压力大小以及两个采摘皮带的距离。
[0021]一种基于上述用于自动采摘菠萝的装置的方法，包括步骤:
[0022](1)在装置往前行走接近菠萝果实时，横向导向机构中两个导向平板对菠萝果茎进行导向定位，使得菠萝果实导向定位至推进矫正姿态机构的中间；
[0023](2)当菠萝果实接触采摘皮带时，右推进矫正姿态机构逆时针转动，左推进矫正姿态机构顺时针转动，推进滚轮对菠萝施加向后的作用力，将菠萝推进至左拧断收获机构和右拧断收获机构中的预紧的采摘皮带的中间；
[0024](3)左拧断收获机构的采摘皮带和右拧断收获机构中的采摘皮带转动，二者转动方向相同，速度存在一定的差异，随着采摘皮带转动，菠萝果茎被拧断；
[0025](4)菠萝果茎通过采摘平台机构中采摘平板中间的矩形槽，直至采摘皮带将菠萝从菠萝果茎上拧断；[0026](5)采摘皮带将采摘下来的菠萝往后传送，直至菠萝离开拧断收获机构进入果箱，左拧断收获机构和右拧断收获机构回复至预先设定的距离，准备下一个菠萝果实的采摘。
[0027]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0028]1、本发明采用了包括菠萝果实横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构的机械结构，工作可靠简单、采摘效率高、适应性大、经济耐用，采摘可实现自动化、精准度高，能够保护菠萝果实的完好性，后续无需再加工，节省采摘成本。
[0029]2、本发明中的横向导向机构，可以让成行种植的菠萝，即使存在一定横向位置差异，仍然可以在采摘机构接近果实的同时实现导向定位的功能，提高定位精度，降低定位时间。
[0030]3、本发明中的推进矫正姿态机构，在将菠萝推进到两侧拧断收获机构中间时，可以将倾斜的菠萝果实的姿态调整至竖直状态，使菠萝与皮带的接触面最大，增大摩擦力，同时使拧断动作更顺畅，快速的将菠萝果实拧断。 [0031]4、本发明中的拧断收获机构，利用两个差速柔性采摘皮带对菠萝的摩擦力，使菠萝旋转，从而将菠萝从果茎上拧断，同时，将果实往拧断收获机构后面传送，使下一个菠萝顺利进入收获，实现流水线式的采摘，大大的提高效率，减小损伤果实的可能性。
[0032]5、本发明中的采摘平台机构，采用两个电动推杆，调整采摘平台机构的高度，可以采摘不同高度的菠萝，实现采摘的自动化与精准度。
[0033]6、本发明中的横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构通过四根光轴与四个直线轴承来与采摘平台联接在一起，实现竖直上下运动，机构刚度好，结构紧凑，重量轻。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明装置的立体结构示意图；
[0035]图2是本发明装置的俯视结构示意图；
[0036]图3是本发明装置的右视图；
[0037]图4是图2中A-A面的剖视图；
[0038]图5是本发明中采摘平台机构俯视图。
[0039]其中:1-右拧断收获机构；2_左拧断收获机构；3_弹簧；4_光轴；5_横杆；6_电动推杆；7_采摘平台；8_轴支座；9_导向平板；10_限位夹座；11_右推进矫正姿态机构；12-左推进矫正姿态机构；13_拉杆；14_抒断电机；15_米摘主动滚筒；16_带座外球面轴承；17_米摘后轴；18_米摘上板；19_张紧支座；20_米摘从动轴；21_推进电机；22_推进上板；23_推进小轴；24_推进滚轮；25_推进平板；26_推进下板；27_圆锥滚子轴承；28_推进主轴；29_米摘下板；30_米摘从动滚筒；31_直线轴承；32_张紧滚筒；33_皮带距尚调整支座；34_张紧滚筒轴；35_米摘皮带；36_限位支座；37_法兰直线轴承。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0041]实施例1
[0042]如图1~5所示，一种用于自动采摘菠萝的装置，包括横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构。
[0043]本实施例中的横向导向机构包括左右对称的导向平板9，两块平板的后端面分别与采摘平台7的前端平面用螺栓固定联接，导向平板为V型平板，两块导向平板形成“V”型导向槽。横向导向机构工作原理:当本实施例装置往前行走时，将成行种植但横向位置存在差异的菠萝果实通过对称布置的导向平板9形成的“V”型导向槽对果实果茎的作用，将菠萝果实导向定位至左右推进矫正姿态机构11和12的中间位置。
[0044]如图4所示，本实施例中的推进矫正姿态机构包括推进主轴28、推进上板22、推进下板26、推进小轴23、推进滚轮24、推进平板25、圆锥滚子轴承27 ;其中，推进上板22和推进下板26与推进主轴28联接以传递扭矩，推进滚轮24套在推进小轴23上，推进小轴23联接推进上板22与推进下板26，左右两个推进平板25通过螺栓联接推进上板22和推进下板26，推进主轴28的上端与推进电机21转轴联接固定，推进主轴28下端的圆锥滚子轴承27与采摘下板29圆形凹槽联接。推进矫正姿态机构工作原理:当菠萝果实导向至对称布置的左右推进矫正姿态机构11和12的中间时，两个推进电机21同时转动，其中右推进矫正姿态机构11逆时针转动，左推进矫正姿态机构12顺时针转动，带动推进主轴28、推进上板22和推进下板26转动，从而使推进小轴23和推进滚轮24绕推进主轴28转动，推进滚轮24对果实施加向下的作用力，将菠萝果实推进至预紧的左右拧断收获机构I和2的采摘皮带35的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态。
[0045]如图3和4所示，本实施例中的拧断收获机构包括采摘上板18、采摘下板29、采摘主动滚筒15、采摘从动滚筒30、采摘从动轴20、采摘后轴17、拧断电机14、推进电机21、张紧滚筒32、张紧滚筒轴34、直线轴承31、张紧支座19、皮带距离调整支座33、采摘皮带35和带座外球面轴承16 ;其中，采摘从动轴20和采摘后轴17将采摘上板18与采摘下板29联接固定，采摘从动滚筒30通过深沟球轴承与挡圈固定在采摘从动轴20上，拧断电机14通过螺栓固定在采摘上板18上，拧断`电机14主轴与采摘主动滚筒15通过键槽联接，采摘主动滚筒15的顶部外圆通过深沟球轴承与采摘上板18联接，采摘主动滚筒15下端外圆与固定在采摘下板29的带座外球面轴承16联接，两个张紧支座19分别对称焊接在采摘上板18与采摘下板29上，一个皮带距离调整支座33焊接在采摘下板29上，张紧滚筒轴34两端穿过米摘上板18与米摘下板29的槽,张紧滚筒32套在张紧滚筒轴34上，米摘皮带35绕过采摘主动滚筒15、采摘从动滚筒30和张紧滚筒32，螺栓穿过张紧支座19上的圆孔推动张紧滚筒轴34来调整采摘皮带35的张紧度，两个直线轴承31通过螺栓与采摘下板29联接固定。
[0046]拧断收获机构工作原理:左右对称布置的右拧断收获机构I和左拧断收获机构2的拧断电机14转速不一样，采摘皮带35的线速度同向但存在速度差，在本实施例中，左右的采摘主动滚筒15转速分别选30r/m和66r/m，当菠萝果实推进到两个采摘皮带35中间后，采摘皮带35压紧菠萝果实，利用左右两采摘皮带35的差速以及采摘皮带35对果实的摩擦力，使菠萝转动，达到将菠萝从果茎上拧断的目的，同时，利用两采摘皮带35的差速将菠萝果实往采摘平台7后方传送，实现拧断动作与传送动作同时实现。
[0047]如图1、2和5所示，本实施例中的采摘平台机构包括采摘平台7、轴支座8、光轴4、弹簧3、限位夹座10、限位支座36、法兰直线轴承37、拉杆13、横杆5和电动推杆6。其中，八个轴支座8通过螺栓与采摘平台7固定联接，四个光轴4通过八个轴支座8对称布置于采摘平台7中间矩形槽的两侧，四个弹簧3和四个限位夹座10分别穿过四个光轴4，且限位夹座10在弹簧3的外侧，弹簧3的另一侧与拧断收获机构I和2的直线轴承31接触并施加预紧力，两个限位支座36通过螺栓固定在采摘平台7中间矩形槽的两侧，四个法兰直线轴承37分别用螺栓固定在采摘平台7的四个角落，四个拉杆13穿过采摘平台7上的孔，拉杆13圆头大端的上平面与采摘平台7下平面接触通过螺栓固定联接，采摘平台7左右分别布置两个拉杆13，拉杆圆头小端穿过横杆5两端的孔，二者通过螺母固定联接，电动推杆轴穿过横杆5中间圆孔，二者通过螺钉固定联接。
[0048]采摘平台机构的工作原理:右拧断收获机构I和左拧断收获机构2通过直线轴承31与光轴4配合联接，使拧断收获机构在采摘平台中间的矩形槽的两侧能顺滑移动，采摘平台机构的每两个弹簧3和限位夹座10，对拧断收获机构的直线轴承31施加一定的预压力，当菠萝果实被推进到两个拧断收获机构的中间时，菠萝果实挤开拧断收获机构，弹簧3压缩，两侧采摘皮带35对菠萝果实施加一定的压力，当采摘完成时，在弹簧作用力下拧断收获机构回复至原来的距离，为下一个菠萝的采摘最好准备；同时，为了更好的采摘菠萝果实，通过电推杆6的伸长与 缩短，推动横杆5与拉杆13来调整采摘平台机构的高度以适应不同高度的菠萝果实，使采摘实现自动化。
[0049]当本发明使用时，对于采摘某一种类的菠萝，预先通过调整皮带距离调整支座33上的螺栓与限位支座36的距离，使得左右拧断收获机构I和2的采摘皮带35距离略小于该种类最小菠萝果实大小，在弹簧3和限位夹座10的作用下，使得左右拧断收获机构I和2获得一定的预紧力。
[0050]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，包括横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构，横向导向机构包括左右两块对称布置的导向平板，导向平板固定在采摘平台机构中采摘平台的前端，横向导向机构用于通过导向平板将菠萝果实导向至采摘平台机构上对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置；推进矫正姿态机构包括左右对称布置的右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构，用于对菠萝施加向后的作用力，将菠萝果实推进至拧断收获机构中两个对称布置且预紧的采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态；拧断收获机构包括左拧断收获机构和右拧断收获机构，二者对称布置在采摘平台机构上，用于利用对称布置的采摘皮带的差速运动，将菠萝从果茎上拧断，然后将拧断后得到的菠萝果实往后方传输。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述横向导向机构包括左右两块对称布置的导向平板，导向平板为V型平板，导向平板通过螺栓与采摘平台机构前端平面连接在一起，且V型平板侧面有肋板。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构均包括推进主轴、推进上板、推进下板、推进小轴、推进滚轮、推进平板、圆锥滚子轴承和螺母；其中，推进上板和推进下板与推进主轴固定联接以传递扭矩，推进滚轮套在推进小轴上，推进小轴两端分别与推进上板与推进下板两侧的圆孔紧配合联接的，左右两个推进平板通过螺栓联接推进上板和推进下板，推进主轴的上端与推进电机主轴固定联接，位于推进主轴的下端的圆锥滚子轴承与拧断收获机构中采摘下板凸台上的圆形凹槽配合联接。
4.根据权利要求3所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述左拧断收获机构和右抒断收获机构均包括米摘上板、米摘下板、米摘主动滚筒、米摘从动滚筒、米摘从动轴、采摘后轴、采 摘电机、推进电机、张紧滚筒、张紧滚筒轴、直线轴承、张紧支座、皮带距尚调整支座、螺栓、米摘皮带和带座外球面轴承；其中，米摘从动轴和米摘后轴将米摘上板与采摘下板联接固定，采摘从动滚筒两端与固定在采摘从动轴上的两个深沟球轴承配合，采摘电机固定在采摘上板后端，采摘电机主轴与采摘主动滚筒上端内孔固定联接，采摘主动滚筒的上端外圆与采摘上板后端凸台凹槽内的深沟球轴承配合联接，采摘主动滚筒下端外圆与固定在采摘下板的带座外球面轴承联接，在采摘上板与采摘下板上分别设置一个张紧支座，一个皮带距离调整支座固定在采摘下板，张紧滚筒轴两端穿过采摘上板与采摘下板外侧的槽，张紧滚筒套在张紧滚筒轴上，采摘皮带绕过采摘主动滚筒、采摘从动滚筒和张紧滚筒，螺栓穿过张紧支座上的圆孔推动张紧滚筒轴来调整采摘皮带的张紧度，两个直线轴承通过螺栓与采摘下板联接固定。
5.根据权利要求4所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述采摘主动滚筒和采摘从动滚筒采用中间小两端大的结构，外表面均滚花；张紧滚筒采用两端小中间大的结构，当皮带张紧时，皮带与菠萝果实接触面的形状为“〈”形； 所述采摘主动滚筒为中空结构，上端外圆与深沟球轴承配合，下端外圆与带座外球面轴承座配合。
6.根据权利要求4所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述皮带距离调整支座上有一圆孔装有螺栓，其一端与采摘平台上的限位支座接触，通过调整螺栓来调整左右两侧拧断收获机构的距离； 所述采摘上板与采摘下板，其前端与后端存在一定的夹角，推进矫正姿态机构安装在前端，采摘皮带安装在其后端。
7.根据权利要求4所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述采摘下板的前端有一个圆形凸台，凸台有一圆形凹槽，采摘上板前端有个圆孔，推进电机固定于采摘上板前端，推进电机主轴穿过圆孔与推进姿态调整机构的推进主轴联接固定，推进姿态调整机构的圆锥滚子轴承固定于采摘下板前端的圆形凸台凹槽内； 所述采摘上板的后端有一凸台，凸台上有一圆形凹槽，采摘主动滚筒上端外圆与在采摘上板后端凸台的圆形凹槽内的深沟球轴承配合联接。
8.根据权利要求4所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述采摘平台机构包括采摘平台、轴支座、光轴、弹簧、限位夹座、法兰直线轴承、限位支座、拉杆、横杆和电动推杆；其中，八个轴支座通过螺栓与采摘平台固定联接，四个光轴通过轴支座对称布置于采摘平台两侧，四个弹簧和四个限位夹座分别穿过四个光轴，且限位夹座在弹簧的外侧，两个限位支座通过螺栓固定在采摘平台中间槽的两侧，四个法兰直线轴承分别在采摘平台的四个角落用螺栓固定联接，四个拉杆穿过平台的四个圆孔，拉杆圆头大端的上平面与采摘平台下平面接触通过螺栓固定联接，采摘平台左右分别布置两个拉杆，拉杆圆头小端与横杆两端的圆孔固定联接，电动推杆轴与横杆中间圆孔固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于自动采摘菠萝的装置，其特征在于，所述横杆截面为梯形，两端铣出平台，横杆两端和中间设有圆孔，拉杆圆头小端固定在横杆两端的圆孔中，电动推杆轴与横杆中间圆孔固定连接； 所述限位支座为L形支座； 所述限位夹座侧面有一圆孔与采摘平台的光轴配合，同时有一圆形凹槽与弹簧配合，使弹簧保持水平，在限位夹座一侧有螺纹孔，当拧紧螺栓时，限位夹座夹紧光轴，使弹簧对拧断收获机构保持一定的预紧力，同时通过调整限位夹座在光轴上位置来调整压力大小以及两个采摘皮带的距离。
10.一种基于权利要求1所述的用于自动采摘菠萝的装置的方法，其特征在于，包括步骤: (1)在装置往前行走接近菠萝果实时，横向导向机构中两个导向平板对菠萝果茎进行导向定位，使得菠萝果实导向定位至推进矫正姿态机构的中间； (2)当菠萝果实接触采摘皮带时，右推进矫正姿态机构逆时针转动，左推进矫正姿态机构顺时针转动，对菠萝施加向后的作用力，将菠萝推进至左拧断收获机构和右拧断收获机构中的预紧的采摘皮带的中间； (3)左拧断收获机构的采摘皮带和右拧断收获机构中的采摘皮带转动，二者转动方向相同，速度存在一定的差异，随着采摘皮带转动，菠萝果茎被拧断； (4)菠萝果茎通过采摘平台机构中采摘平板中间的矩形槽，直至采摘皮带将菠萝从菠萝果茎上拧断； (5)采摘皮带将采摘下来的菠萝往后传送，直至菠萝离开拧断收获机构进入果箱，左拧断收获机构和右拧断收获机构在两侧弹簧的弹簧力作用下回复至预先设定的距离，准备下一个菠萝果实的采摘。
【文档编号】A01D45/00GK103688657SQ201310687266
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】张铁民, 方晓明, 梁莉 申请人:华南农业大学