本发明涉及菠萝采摘技术领域，尤其涉及一种背负式菠萝采摘装置。
背景技术：
菠萝是一种热带水果，口感良好，营养丰富，深受人们喜爱。但由于菠萝种植行距没有统一标准，果实成熟后高低、倾斜不一，并且果实易于碰伤，难以使用大规模机械进行采收作业。目前，我国菠萝采摘主要以人工为主，采摘时，采用小刀割断果柄或一手戴手套后握住果实，一手握住果柄，然后折断。但是这种人工采摘菠萝的方法，劳动量大，采摘环境恶劣，采摘效率低，并且同一批催熟的果实需要集中采摘，采收不及时将造成果实成熟过度甚至烂掉，直接造成经济损失。而目前已有机械均采用大型拖拉机为行走基础，成本过高，对种植要求高，无法大规模推广运用，实用性不强。因此，设计一款省力高效便捷的机械装置，适用于单人操作的小型辅助人工采摘菠萝装置，降低农民工作的劳动强度，使菠萝的采摘变得相对轻松，利用科技改变生活、方便大众是未来发展的必然趋势。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有菠萝采摘装置结构复杂，体积大，使用不方便，采摘劳动强度大的问题，提供一种背负式菠萝采摘装置，结构简单，体积小巧，并且便于收纳携带；同时，省力高效，适用于单人操作，从而能够大大降低采摘劳动强度，提高采摘效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种背负式菠萝采摘装置，包括夹持切断机构、手持杆以及背包；其特征在于：所述夹持切断机构包括管状壳体、电动推杆、夹持基座以及两夹持切断框；所述电动推杆安装于管状壳体内，其推杆的轴向与管状壳体的轴向一致，且推杆的前端通过联轴器与一传动轴相连；所述夹持基座的横向断面呈u型，其封闭端通过前连接管与管状壳体前端相连；所述传动轴的前端穿过夹持基座的封闭端后伸入夹持基座内，并与一传动座相连；在夹持基座的开放端设有两横向断面呈l型的连接件ⅰ，两连接件ⅰ分别与夹持基座开放端的两侧转动连接；所述连接件ⅰ的一支臂通过一连接件ⅱ与传动座相连，其中，该连接件ⅱ的两端分别与连接件ⅰ和传动座转动连接；
两夹持切断框分别与两连接件ⅰ的内侧相连；该夹持切断框包括定位杆、夹持带、容置盒、以及刀片，所述定位杆、容置盒以及刀片相连，且整体呈矩形；所述容置盒竖直设置，并与连接件ⅰ相连在一起，通过传动轴带动连接件ⅰ转动，进而能够带动两夹持切断框开合；所述定位杆的一端与容置盒的上端相连，另一端通过一连接头与刀片的一端相连，该刀片的另一端与容置盒的下端相连；两定位杆的上侧中部，均向向背离的方向弯曲形成果叶夹持部；两夹持切断框的刀片的中部向相向的方向凸出形成刀刃，且两刀片的刀刃上下错位分布，通过两刀片配合能够实现切断作业；在容置盒内竖直设有一转轴，所述夹持带为上下分布的多根，其一端绕设在转轴上，另一端与夹持切断框另一侧的定位杆固定连接，且两夹持切断框上的夹持带的位置相对应；在转轴的中部绕设有一卷簧，所述卷簧通过其上方和下方的两定位板安装在容置盒内，该卷簧的外端与两定位板固定连接，里端与转轴固定连接，通过卷簧，能够带动转轴转动，从而将夹持带绕紧；
所述手持杆的前端通过螺纹连接管与管状壳体的后端相连，其后端具有一手臂托板；在手持杆上侧的中部竖直设有一握柄，在该握柄上设有夹持开关；
在背包内设有弹簧平衡器和蓄电池；在背包上方设有一导向管，所述导向管的后端向下弯折并伸入背包内，并与背包固定连接，其前端延伸至夹持机构的壳体上方；所述弹簧平衡器与背包固定连接，其伸缩钢丝绳穿过导向管后与管状壳体可拆卸连接；所述夹持开关和电动推杆通过导线串联在一起，所述导线的两端穿过手持杆后，从背包的一侧伸入，然后与蓄电池相连。
进一步地，所述背包为上方开放的硬质盒体。
进一步地，在手臂托板的两侧分别设有一锁紧带，两锁紧带通过一连接扣相连。
进一步地，所述导线在螺纹连接管处通过连接接头可拆卸连接。
进一步地，所述夹持带为弹性橡胶带或帆布带。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1）省力：采用背负式结构，并用弹簧平衡器平衡手持部分的重量，将大部分重量转移至背部，减轻手部负担，能够轻松控制手持杆。
2）不伤果：除柔性夹持带外，采摘机构与菠萝果实几乎无接触，避免伤害果实。
3）夹剪一体化：夹持菠萝和切断果柄动作同时进行，结构设计更简单、机构更小巧、操作更简单。
4）便携：①装置整体质量约为4kg，质量较轻，便于携带；②为背负式结构，手持杆螺纹连接管处可以拆卸后整体放入背包中。
5）适用性强：①采摘部分采用伸缩夹持带，可适应不同大小、直径的菠萝；②手持部分由柔性钢丝绳连接，可灵活操作，适用不同生长状况（不同倾斜状态、不同高低等）的菠萝。
6）易维护：易损零件均为成熟的市场产品、无传感器等复杂机构、无复杂操作系统、维护方便、成本低廉，满足农用机械需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为夹持切断机构的结构示意图。
图3为夹持切断框的结构示意图。
图中：1—管状壳体，2—电动推杆，3—夹持基座，4—传动轴，5—连接件ⅰ，6—定位杆，7—夹持带，8—容置盒，9—刀片，10—转轴，11—卷簧，12—手持杆，13—螺纹连接管，14—手臂托板，15—锁紧带，16—握柄，17—背包，18—导向管，19—钢丝绳。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1至图3，一种背负式菠萝采摘装置，包括夹持切断机构、手持杆12以及背包17。所述夹持切断机构包括管状壳体1、电动推杆2、夹持基座3以及两夹持切断框。所述电动推杆2安装于管状壳体1内，其推杆的轴向与管状壳体1的轴向一致，且推杆的前端通过联轴器与一传动轴4相连；具体实施过程中，所述电动推杆2通过前支撑管和后支撑管与管状壳体1固定连接。所述夹持基座3的横向断面呈u型，其封闭端通过前连接管与管状壳体1前端相连；所述传动轴4的前端穿过夹持基座3的封闭端后伸入夹持基座3内，并与一传动座相连。在夹持基座3的开放端设有两横向断面呈l型的连接件ⅰ5，两连接件ⅰ5分别与夹持基座3开放端的两侧转动连接；其中，所述连接件ⅰ5的两支臂的连接处通过销轴与夹持基座3相连。所述连接件ⅰ5的一支臂通过一连接件ⅱ与传动座相连，其中，该连接件ⅱ的两端分别与连接件ⅰ5和传动座转动连接；这样，通过传动轴4能够带动两连接件ⅰ5转动。
两夹持切断框分别与两连接件ⅰ5（两支臂的内侧）的内侧相连；该夹持切断框包括定位杆6、夹持带7、容置盒8、以及刀片9，所述定位杆6、容置盒8以及刀片9相连，且整体呈矩形。所述容置盒8竖直设置，并与连接件ⅰ5相连在一起，通过传动轴4带动连接件ⅰ5转动，进而能够带动两夹持切断框开合。所述定位杆6的一端与容置盒8的上端相连，另一端通过一连接头与刀片9的一端相连，该刀片9的另一端与容置盒8的下端相连；两定位杆6的上侧中部，均向向背离的方向弯曲形成果叶夹持部。两夹持切断框的刀片9的中部向相向的方向凸出形成刀刃，且两刀片9的刀刃上下错位分布，通过两刀片9配合能够实现切断作业。在容置盒8内竖直设有一转轴10，该转轴10通过两支板与容置盒8转动连接。所述夹持带7为上下分布的多根，且所述夹持带7为柔性带体；具体实施时为弹性橡胶带或帆布带。其一端绕设在转轴10上，另一端与夹持切断框另一侧的定位杆6固定连接，且两夹持切断框上的夹持带7的位置相对应。在转轴10的中部绕设有一卷簧11，所述卷簧11通过其上方和下方的两定位板安装在容置盒8内，该卷簧11的外端与两定位板固定连接，里端与转轴10固定连接，通过卷簧11，能够带动转轴10转动，从而将夹持带7绕紧。
所述手持杆12为管状结构，其前端通过螺纹连接管13与管状壳体1的后端相连，其后端具有一手臂托板14；在手臂托板14的两侧分别设有一锁紧带15，两锁紧带15通过一连接扣相连，以便于与手臂固定，从而使操作更加方便，省力。在手持杆12上侧的中部竖直设有一握柄16，在该握柄16上设有夹持开关。
所述背包17为上方开放的硬质盒体；在背包17内设有弹簧平衡器和蓄电池。在背包17上方设有一导向管18，所述导向管18的后端向下弯折并伸入背包17内，并与背包17固定连接，其前端延伸至夹持机构的壳体上方。所述弹簧平衡器与背包17固定连接，其伸缩钢丝绳19穿过导向管18后与管状壳体1可拆卸连接。所述夹持开关和电动推杆2通过导线串联在一起，所述导线的两端穿过手持杆12后，从背包17的一侧伸入，然后与蓄电池相连。具体实施时，所述导线在螺纹连接管13处通过连接接头可拆卸连接；这样，手持杆12螺纹连接管13处可以拆卸后整体放入背包17中。
本发明的夹持切断框处于张开状态时，容纳菠萝；确定基本夹剪位置后，连通动力源完成闭合动作，果柄被底端刀片9切断；夹持切断框中部的夹持带7能保证果实的稳定性，在采摘过程中没有剧烈晃动，夹持切断框顶端的果叶夹持部将果叶夹持，防止大幅动作时菠萝掉落，并增强结构刚性。其中，电动推杆2推动传动轴4做直线运动，从而在两连接件的配合作用下，实现直线运动与转动的转化，完成夹持切断框的张开与闭合，达到夹持菠萝和切断果柄的目的。
为达到采摘过程中降低劳动强度、提高采摘效率的目的，本发明采用以下三点实现省力：第一，采用背负式结构，将采摘机械中质量较大的蓄电池放置在背负框架中；第二，采用弹簧平衡器，将弹簧平衡器一端固定在背包17内，一端通过平衡器内的伸缩钢丝绳19与手持杆12相连，弹簧平衡器可提供恒定的拉力，用来平衡采摘装置手持部分的重力及搬运菠萝时的部分重力，以此将人体的主要施力点由手臂转移到背部。第三，利用杠杆原理，将手持握把后部延长至手肘，利用杠杆原理实现省力的目的。使用过程中：
1）将装置背负于背上，手握手持杆12上的握柄16，弹簧平衡器将手持装置的重力基本平衡；
2）采摘机构（夹持切断框）呈闭合状态，穿过叶片、靠近菠萝；
3）按下开关，连通电路，电动推杆2前伸，采摘机构呈张开状态，确定基本位置后，按下开关，采摘机构闭合，切断果柄，刀片9托起果实，夹持带7周向扶住菠萝，采摘完成。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。