本发明涉及菠萝采摘领域，尤其涉及一种菠萝的采摘器及采摘方法。
背景技术：
我国是水果产业大国，但是缺乏采摘的装置，所以我国大部分的水果都是人工采摘的。菠萝是多年生水果，具有特殊的结构，因此在大面积的机械化采摘中不可能一次进行，只可能有针对性的采摘，且不影响菠萝植株正常生长。目前我国在菠萝采摘的机械领域相对落后，大部分依旧靠人工采摘，因为菠萝叶上长有锋利的锐齿，果皮十分的尖硬，并且带有芒刺的凸起，手工采摘容易造成果皮受伤，很大程度上降低了采摘的效率。菠萝采摘器可在一定程度上提高采摘效率，而且结构简单，操作方便。
近年来，国内学者也对菠萝采摘机构进入深入的研究。2012年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(申请号：201210431101.5)”采用机器人的手爪机构，模拟人类采摘的定位、捏紧、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度高，但是采摘的效率太低，且对机械手的定位要求高，花费的时间长，无法降低设备成本。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种菠萝的采摘器及采摘方法。本发明夹持机构通过手柄、导杆和连杆机械手夹持菠萝的果茎并将其固定；打杆机构用于对菠萝施加向左或向右的作用力，将菠萝与其果茎脱离并落入接盘中；翻转机构用于通过手柄一带动连杆的转动从而将接盘翻转而实现将接盘中的菠萝落入框中。本发明的装置操作简单、降低了连杆机械手的定位要求，使操作者能够较快完成菠萝的采摘，从而提高了效率，降低了采摘成本。
本发明的技术方案是：一种菠萝的采摘器，包括夹持机构、打杆机构、翻转机构以及与上述机构连接的手持机构，所述的手持机构包括铝合金方管、弯管一、弯管二、上方管、下方管、长方管、短方管、球形帽、手持弹簧；铝合金方管与弯管二连接，上方管分别与弯管二和短方管连接，其中短方管在上方管的左侧；球形帽与手持弹簧固定在上方管内部并与下方管相连；弯管一分别与下方管和长方管分别相连；其特征在于：所述的夹持机构包括连杆机械手、与连杆机械手通过螺纹连接的导杆和滑块、铁丝和手柄，铁丝分别与导杆和手柄相连，手柄固定在手持机构的最顶端；连杆机械手包括两个夹头、两个弯折连杆、固定平台、t型短板、两个连杆和平板，夹头通过螺纹与固定平台和弯折连杆分别相连，t型短板与固定平台相连，弯折连杆通过螺栓与连杆相连，平板通过螺栓分别与导杆和连杆相连；固定平台和导杆连接处有夹持弹簧，夹持弹簧与滑块接触；所述的打杆机构包括电机箱、电机、摆杆和打杆；其中电机箱固定在手持机构上，电机固定在电机箱的内部，电机与摆杆相连，打杆通过连接件与摆杆相连；所述的翻转机构包括两个接盘、两个阶梯轴、两个t型板、两个法兰盘、两个短平板、长平板、t型长板、手柄一，两个翻转弹簧和铁丝；长平板固定在t型长板上，长平板连接阶梯轴，阶梯轴上设置法兰盘，短平板通过紧固件与阶梯轴相连，翻转弹簧设置在短平板下部，铁丝固定在短平板的螺栓上，铁丝与手柄一相连，手柄一与手持机构相连；t型板通过法兰盘与阶梯轴相连，两个t型板连接在方板两端，方板通过固定在手持机构上；阶梯轴末端与接盘相连；所述的夹持机构设置在打杆机构下部，通过t型短板与长方管固定连接；翻转机构位于夹持机构下部，翻转机构通过t型长板固定在手持机构上。
根据如上所述的菠萝的采摘器，其特征在于：所述的接盘向下凹曲。
根据如上所述的菠萝的采摘器，其特征在于：所述的打杆前端设置轴，通过该轴连接一个对称凹状通槽形物体。
根据如上所述的菠萝的采摘器，其特征在于：所述的手柄与铝合金方管相连，手柄一与短方管相连.
本发明还公开了一种便携式菠萝采摘方法，采用如上所述的采摘器，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在采摘器接近菠萝果实时，夹持机构中夹头进行导向定位，手柄带动导杆的移动，使夹头夹持菠萝果茎；
(2)当菠萝果茎固定时，电机转动把力传递给打杆，打杆末端的凹形通槽使菠萝脱落并导引其落入接盘中；
(3)当菠萝在接盘中时，手柄一带动短平板和阶梯轴进行转动，接盘翻转，使菠萝落入框中；导杆和短平板在弹簧的作用下回复至预先设定的位子，准备下一个菠萝果实的采摘。
本发明具有如下优点：通过底部夹持机构固定菠萝的果茎，打杆机构使菠萝脱落并掉入水果篮中，翻转机构使接盘中的菠萝落入框中，打杆的凹状通槽减少了损伤果实的可能性，成本低廉，结构简单，操作方便，提高采摘效率，满足人们对菠萝采摘的需求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的底部夹持机构的示意图。
图3是本发明的翻转结构示意图。
图4是本发明的手持机构部分示意图。
附图标记说明：铝合金方管1、手柄2、上方管3、短方管4、手柄一5、下方管6、弯管一7、长方管8、接盘9、打杆10、摆杆11、电机箱12、电机13、弯管二14、导杆15、滑块16、平板17、弯折连杆18、固定平台19、夹头20、t型短板21、连杆22、方板23、t型板24、阶梯轴25、法兰盘26、翻转弹簧27、短平板28、长平板29、铁丝30、t型长板31、球形帽32、夹持机构33。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的菠萝的采摘器包括夹持机构33、打杆机构、翻转机构以及与上述机构连接的手持机构，夹持机构33通过手柄2、导杆15和连杆机械手夹持菠萝的果茎并将其固定；打杆机构用于对菠萝施加向左或向右的作用力，将菠萝与其果茎脱离并落入接盘9中；翻转机构用于通过手柄一5带动连杆22的转动从而将接盘9翻转而实现将接盘9中的菠萝落入框中。
如图2所示，本发明的夹持机构33包括连杆机械手，与连杆机械手通过螺纹连接的导杆15和滑块16、铁丝30和手柄2。铁丝30分别与导杆15和手柄2相连，手柄2固定在手持机构的最顶端。如图2所示，本发明的连杆机械手包括两个夹头20、两个弯折连杆18、固定平台19、t型短板21、两个连杆22和平板17，夹头20通过螺纹与固定平台19和弯折连杆18分别相连，t型短板21通过螺钉与固定平台19和手持机构分别相连，弯折连杆18通过螺栓与连杆22相连，平板17通过螺栓分别与导杆15和连杆22相连，导杆15的移动带动连杆22运动，从而带动弯折连杆18和夹头20的运动。固定平台19和导杆15连接处有一个夹持弹簧并与滑块16接触，以实现连杆机械手复位。
如图1所示，本发明的打杆机构包括电机箱12、电机13、摆杆11和打杆10；其中电机箱12通过螺钉固定在手持机构上，电机13通过螺钉固定在电机箱12的内部，电机13与摆杆11相连以传递动力，打杆10通过连接件与摆杆11相连，打杆10前端一个轴，打杆10末端为一个对称凹状通槽，其材料是聚酯树脂。
本发明的夹持机构33整体设置在打杆机构下部，通过t型短板21与长方管8固定连接。
如图1和图3所示，本发明的翻转机构包括两个接盘9、两个阶梯轴25、两个t型板24、两个法兰盘26、两个短平板28、长平板29、t型长板31、手柄一5，两个翻转弹簧27和铁丝30；其中t型长板31通过螺钉固定在手持机构上，翻转机构位于夹持机构33下部，长平板29通过螺钉固定在t型长板31上，长平板29连接阶梯轴25，阶梯轴25上设置法兰盘26，短平板28通过紧固件与阶梯轴25相连，翻转弹簧27设置在短平板28下部，铁丝30固定在短平板28的螺栓上，铁丝30与手柄一5相连，手柄一5通过螺钉与手持机构相连；t型板24通过法兰盘26与阶梯轴25相连，两个t型板24通过螺钉连接在方板23两端，方板23通过螺钉固定在手持机构上；阶梯轴25的末端通过连接件与接盘9相连，接盘9向下凹曲。
如图1和图4所示，本发明的手持机构包括铝合金方管1、弯管一7、弯管二14、上方管3、下方管6、长方管8、短方管4、球形帽32、手持弹簧；铝合金方管1与弯管二14通过螺钉连接，上方管3分别与弯管二14和短方管4连接，其中短方管4在上方管3的左侧；球形帽32与手持弹簧固定在上方管3内部并与下方管6相连，移动球形帽32可使上方管3与下方管6的和长会发生变化，从而改变装置的长度，以适应不同高度采摘的需求；弯管一7通过螺钉分别与下方管6和长方管8分别相连。其中手柄2与铝合金方管1相连，手柄一5与短方管4相连。
本发明的工作过程如下：在装置接近菠萝果实时，夹持机构33中夹头20进行导向定位，手柄2带动导杆15的移动，使夹头20夹持菠萝果茎。当菠萝果茎固定后，电机13转动并把动力通过摆杆11传递给打杆10，打杆10末端的凹形通槽与菠萝接触并使其脱落，凹形通槽具有导引作用，使菠萝落入接盘9中。当菠萝在接盘9中时，手柄一5带动短平板28和阶梯轴25进行转动，固定在阶梯轴25上的接盘9翻转，使菠萝落入框中；导杆15和短平板28分别在夹持弹簧和翻转弹簧27的作用下回复至预先设定的位子，准备下一个菠萝果实的采摘。
本发明还公开了一种便携式菠萝采摘方法，包括以下步骤：
(1)在装置接近菠萝果实时，夹持机构33中夹头20进行导向定位，手柄2带动导杆15的移动，使夹头20夹持菠萝果茎。
(2)当菠萝果茎固定时，电机转动把力传递给打杆10，打杆10末端的凹形通槽使菠萝脱落并导引其落入接盘中。
(3)当菠萝在接盘中时，手柄一带动短平板28和阶梯轴25进行转动，接盘9翻转，使菠萝落入框中；导杆15和短平板28在夹持弹簧和翻转弹簧27的作用下回复至预先设定的位子，准备下一个菠萝果实的采摘。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
本文尽可能多的使用了铝合金方管1、手柄2、上方管3、短方管4、手柄一5、下方管6、弯管一7、长方管8、接盘9、打杆10、摆杆11、电机箱12、电机13、弯管二14、导杆15、滑块16、平板17、弯折连杆18、固定平台19、夹头20、t型短板21、连杆22、方板23、t型板24、阶梯轴25、法兰盘26、翻转弹簧27、短平板28、长平板29、铁丝30、t型长板31、球形帽32等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。