本发明涉及农具用品的技术领域，尤其涉及一种基于万向剪切机构的水果采摘装置。
背景技术：
如今市场上的水果采摘装置总体分为扯、拉、夹式水果采摘辅助工具，在采摘的便携性方面有所突破，如在扯、拉、夹的水果采摘辅助工具上装个袋子，但是每摘几个水果就要放下来放水果，这种操作让人累到尴尬。
但是目前这些水果采摘辅助工具依旧没能得到改善，同时也需要人靠臂力支撑拉、扯，不能高效率地采摘，此外，长时间的拉扯也容易造成手臂的酸痛。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于万向剪切机构的水果采摘装置，解决现有水果采摘装置费时费力，操作不便等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种基于万向剪切机构的水果采摘装置，包括剪切机构，所述剪切机构包括多个相隔指定距离的花瓣状刀片，多个所述花瓣状刀片围成一圆圈，固定在平台的通孔上，所述通孔供单个水果通过，顶面设置有控制模块、驱动模块和感应模块，底面设置有伸缩机构，所述伸缩机构通过万向节与支撑底座相连，手动调节所述伸缩机构，直至感应模块检测出水果感应信号，所述控制模块通过驱动模块控制剪切机构执行剪切作业。
进一步，每个所述花瓣状刀片背面的上部均设置有朝向圆圈外面的外圆环，正面的下部均设置有朝向圆圈里面的内圆环，所有的外圆环被第一铁圈贯穿，相邻的外圆环之间设置有弹簧，所述弹簧也被第一铁圈贯穿，所有的内圆环被第二铁圈贯穿，所述第二铁圈设置于通孔内，所有处于奇数位的外圆环被第一牵引线连接在一起，所有处于偶数位的外圆环被第二牵引线连接在一起，所述第一牵引线和第二牵引线均与驱动机构相连，所述驱动机构与驱动模块相连，所述驱动模块通过驱动机构牵引所述第一牵引线、第二牵引线带动各自相连的花瓣状刀片向相反的方向运动。
进一步，所述通孔与软管相连，所述软管用于供单个水果通过。
进一步，所述驱动模块包括电机，所述驱动机构包括自上而下垂直设置且相互啮合的四个齿轮，四个所述齿轮的转动轴相互平行，第一齿轮与第一绞盘同轴相连，第四齿轮与第二绞盘相连，所述第一绞盘与第一牵引线相连，第二绞盘与第二牵引线相连，第二或者第三齿轮与电机同轴相连。
进一步，所述第一牵引线或第二牵引线上设置有拉力传感器，所述拉力传感器用于检测第一牵引线或者第二牵引线所受到的拉力。
进一步，所述感应模块包括红外感应器，所述驱动模块还包括与电机相连的l298n电机驱动芯片，所述控制模块包括处理器，所述处理器与l298n电机驱动芯片、红外感应器、pid调节器、总开关和计时器相连，所述pid调节器与拉力传感器相连，所述pid调节器用于根据拉力传感器的检测数据，输出电机的电压控制信号，所述红外感应器用于检测是否有水果处于通孔内，发出水果感应信号，所述计时器与继电器、报警器相连，所述总开关用于控制感应模块、驱动模块和控制模块的通断，所述处理器用于接收水果感应信号，控制报警器开始报警，同时，计时器开始计时，达到既定时间，所述继电器断开，所述报警器停止报警，所述处理器还用于接收电压控制信号，通过l298n电机驱动芯片控制电机带动驱动机构执行剪切作业。
进一步，所述红外感应器设置在第二铁圈上、且在相邻内圆环的间隙内。
进一步，所述总开关设置于伸缩机构上、且靠近支撑基座的位置。
进一步，所述伸缩机构包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端设置在平台的底面，另一端与万向节相连。
本发明有益的技术效果在于：
通过在花瓣状刀片的正面和背面的内圆环和外圆环，借助第一铁圈和第二铁圈将多个花瓣状刀片连在一起，并在相邻的两个花瓣状刀片之间设置弹簧，再借助第一牵引线和第二牵引线，通过与之相连的驱动机构和驱动模块，将相邻的两个花瓣状刀片向彼此靠近的方向运动，直至将水果的梗剪切下来，同时，本发明的装置还设置有手动的伸缩机构，借助万向节，操作人员如果农可以很方便地将整个剪切机构向靠近待剪切的水果运动，并且，当待剪切的水果到达剪切机构的指定位置，本发明的装置会自动报警，以提示操作人员无需再进一步操作手动伸缩机构，通过计时器设置了延时时间，到达既定时间后，剪切机构会自动进行剪切作业，另外，结构简单，操作方便，具有很大的市场推广价值。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明的剪切机构的结构示意图；
图3为本发明的驱动机构的正视示意图；
图4为本发明的驱动机构的左视示意图；
图5为本发明的总体电路连接框图；
其中，1-平台，101-通孔，2-万向节，3-支撑底座，4-花瓣状刀片，5-外圆环，6-内圆环，7-第一铁圈，8-弹簧，9-第二铁圈，10-第一牵引线，11-第二牵引线，12-齿轮，13-第一绞盘，14-第二绞盘，15-电机，16-红外感应器，17-伸缩杆，18-软管。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种基于万向剪切机构的水果采摘装置，包括剪切机构，该剪切机构固定在平台1上，该平台1设置有供单个水果通过的通孔101，顶面设置有控制模块、驱动模块和感应模块，底面设置有伸缩机构，该伸缩机构通过万向节2与支撑底座3相连，手动调节伸缩机构，直至感应模块检测出水果感应信号，该控制模块通过驱动模块控制剪切机构执行剪切作业。
如图2所示，该剪切机构包括多个相隔指定距离的花瓣状刀片4，多个花瓣状刀片4围成一圆圈，组成类似莲花状，固定在平台1的通孔101上，每个花瓣状刀片4背面的上部均设置有朝向圆圈外面的外圆环5，正面的下部均设置有朝向圆圈里面的内圆环6，所有的外圆环被第一铁圈7贯穿，相邻的外圆环5之间设置有弹簧8，该弹簧8也被第一铁圈7贯穿，所有的内圆环6被第二铁圈9贯穿，该第二铁圈9设置于通孔101内，以某一个花瓣状刀片为起点，所有处于奇数位的外圆环5被第一牵引线10连接在一起，所有处于偶数位的外圆环5被第二牵引线11连接在一起，该第一牵引线10、第二牵引线11均采用耐磨材料，如尼龙等类似的材质制成，该第一牵引线10和第二牵引线11均与驱动机构相连，在该驱动机构的控制下，带动各自相连的花瓣状刀片4向相反的方向运动。为了更好控制相邻两个花瓣状刀片4进行剪切工作，弹簧8的线径优选为0.7毫米，内径优选为12毫米，长度优选为30毫米，第一铁圈7的直径优选为200毫米，第二铁圈9的直径优选为120毫米，大约贯穿15个花瓣状刀片4，这样，相邻两个花瓣状刀片4相差约24度，经实验证明，在保证剪切力的同时，可以最优限度地减少第一铁圈7、第二铁圈9的直径，节省材料和成本，从而减少整个剪切机构的重量，避免给伸缩机构过大负载，方便对其进行手动调节，同时，在内圆环6的外面可以包裹一层软布，避免采摘掉的水果被划伤。
如图3和4所示，该驱动机构包括自上而下垂直设置且相互啮合的四个齿轮12，四个齿轮14的转动轴相互平行，第一齿轮与第一绞盘13同轴相连，第四齿轮与第二绞盘14相连，该第一绞盘11与第一牵引线10相连，第二绞盘13与第二牵引线11相连，第二或者第三齿轮与驱动模块的电机15同轴相连，这样，由于第二齿轮为主动轮，那么与相啮合的第一和第三齿轮为从动轮，其转动方向与第二齿轮相反，但第四齿轮相对于第三齿轮为从动轮，其转动方向与第三齿轮相反，因此，第四齿轮与第一齿轮的转动方向也必然相反，从而可以带动与之对应相连的第一牵引线10和第二牵引线11向相反的方向运动。
如图5所示，该感应模块包括红外感应器16，该控制模块包括处理器，可采用arduino单片机，该驱动模块包括电机15和与之相连的l298n电机驱动芯片，该处理器与l298n电机驱动芯片、红外感应器16、总开关和计时器相连，还与pid调节器相连，该计时器与报警器、继电器相连，该pid调节器与拉力传感器相连，该总开关用于控制感应模块、驱动模块和控制模块的通断，该拉力传感器设置在第一牵引线10或者第二牵引线11上，用于检测其受到的拉力，其型号为qltsc，呈s型，该pid调节器用于根据拉力传感器的检测数据，对电机的电压进行pid调节，输出其电压控制信号，该红外感应器16用于检测是否有水果处于通孔101内，发出水果感应信号，该处理器用于接收水果感应信号，控制报警器开始报警，同时，计时器开始计时，达到既定时间，该继电器断开，该报警器停止报警，该处理器还用于接收电压控制信号，通过l298n电机驱动芯片控制电机15带动驱动机构执行剪切作业。
该红外感应器16设置在第二铁圈8上、且在相邻内圆环6的间隙内。
在实际使用的过程中，操作人员手动调节伸缩机构的伸缩杆17，结合万向节2使整个剪切机构可能地靠近待剪切的水果，待用剪切机构成功套入水果后，水果遮断红外感应器16的红外线，触发红外光电开关模块，使其向arduino单片机输出水果感应信号。在获得捕捉该水果感应信号后，arduino单片机通过数字输出引脚，向报警器发出报警信号，开始报警，以提醒操作人员可以不用再调节伸缩机构，此时，计时器开始计时，达到既定时间，该继电器断开，该报警器停止报警，arduino单片机再通过数字输出引脚，向l298n电机驱动芯片输出正转控制信号，通过驱动机构带动第一牵引线10和第二牵引线11，此时拉力传感器能检测其所受的拉力，借助pid调节器采用模糊pid控制方法对电机15的电压实施pid调节，使其缓慢增加，直至剪切机构的两个相邻的花瓣状刀片足够靠近能够见水果梗剪切掉，此时，拉力传感器的检测值会瞬间为零，arduino单片机输出反转信号，通过l298n电机驱动芯片控制电机15反转，直至第一牵引线10和第二牵引线11恢复原来的状态，完成一次切割动作。
该总开关设置于伸缩机构上、且靠近支撑基座3的位置，由于整个伸缩机构是手动完成，当出现异常状况时，操作人员可以很方便地通过总开关控制整个装置的通断。该伸缩机构可采用伸缩杆17实现，该伸缩杆17类似钓鱼竿的结构，可一级一级地进行伸缩调节，其一端设置在平台1的底面，另一端与万向节2相连。这样，通过万向节2可以进行前后左右的调整，通过伸缩杆17可以进行上下调整，无需过多的技术含量，一般果农都可以很快学会操作。
在通孔101的下面可以设置软管18，该软管18用于供单个水果通过，在软管18的下面可以直接设置存储装置，带存储装置装满后，直接运走，简单方便。
本发明通过在花瓣状刀片的正面和背面的内圆环和外圆环，借助第一铁圈和第二铁圈将多个花瓣状刀片连在一起，并在相邻的两个花瓣状刀片之间设置弹簧，再借助第一牵引线和第二牵引线，通过与之相连的驱动机构和驱动模块，将相邻的两个花瓣状刀片向彼此靠近的方向运动，直至将水果的梗剪切下来，同时，本发明的装置还设置有手动的伸缩机构，借助万向节，操作人员如果农可以很方便地将整个剪切机构向靠近待剪切的水果运动，并且，当待剪切的水果到达剪切机构的指定位置，本发明的装置会自动报警，以提示操作人员无需再进一步操作手动伸缩机构，通过计时器设置了延时时间，到达既定时间后，剪切机构会自动进行剪切作业。通过pid的控制，可以使得电机在果梗未被切断的时候，稳步提升电机的转速，避免了瞬间提高转速的操作，有效提高了电机、剪切机构的使用寿命。另外，结构简单，操作方便，具有很大的市场推广价值。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。