一种菠萝采摘机的制作方法

本发明涉及农业机械中水果采摘机械技术，具体来说是一种菠萝采摘机。

背景技术：

菠萝的采收是一项繁琐的工作。水果采摘是农产品生产链中最费力最耗时的环节之一，采摘作业季节性强、不易人工采摘；耗时费力、费用高。因此保证果实实时采收，降低收获作业费用是果农增收的重要途径。我国采摘自动化程度很低，目前基本上都是人工进行，其费用约占成本的50%~70%并且采摘时间较为集中。因此，在采收过程中，机械辅助人工采摘的装置起着至关重要的作用。

根据文献检索，国内外针对水果采摘的设备报道很少；国外：自20世纪80年代美国成功研制第一台西红柿采收机器人以来，采摘机器人的研制和开发得到了快速的发展。荷兰、法国等国家相继立项研制了采摘柑橘、苹果、西红柿和西瓜等智能机器人。近年来，日本在收货机器人的研究方面进展很快，但技术并不成熟，还没有真正意义上实现商业化应用。20世纪40年代开始，国外由简易采摘器发展到振摇式采摘机械，再到后来的切割式采摘机。

国内：我国在农业机器人领域的研究始于20世纪90年代中期，上海交通大学机器人研究所刘成良等人完成了智能话联合收割机样机的研制。2001年，张瑞合等人运用双目立体视觉的方法，研究了番茄收获中果实精准定位的问题。南京农业大学沈明霞和浙江工业大学张立斌等人正在农业机器人视觉方面的研究。2008年江苏大学周小军等人已开发出柑橘采摘机器人障碍识别技术。水果采摘机器人的智能水平还很有限，无法将其推向市场，离实用化、商品化应用还有一定的距离。在菠萝采摘机中，辅助人工采摘的机械装置起着至关重要作用。。美国k.j.jackson的菠萝收获机（pineappleharvester）专利，采取手工摘取方式，通过拖拉机驱动传送带实现辅助运输。广州仲恺农业工程学院施俊侠等设计了一种安装在拖拉机前端的菠萝自动采摘机，通过各种齿轮传动方案把动力输送到采摘机构和输果机构，拖拉机向前行走时，采摘机的圆盘式切刀在动力的驱动下进行菠萝采摘，一次采摘4排，采摘后的菠萝落在运输皮带上，通过皮带输送到拖拉机的车箱内。该设计虽然采摘效率高但在收集输运过程中对果实损伤大。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现阶段菠萝采摘效率低的问题，并设计出一款体积相对较小采摘效率较高且绿色环保的用于菠萝采摘的机械装置。

为了达到上述的目的我们对菠萝的果实进行了测试；菠萝果实呈椭圆状，纵向直径较长（约为20~26cm）横向直径较短（约为18~24cm）果实平均质量为1.28kg/个，资料显示，菠萝植株高0.7~1.0m与果实连接处果柄直径为3~6cm.我们随机选取10个菠萝进行测试，测出菠萝果实直径、果柄直径及质量。（相关测试结果见下表）

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根据所测得的数据，我们将本发明所能采摘的最小直径控制在12~26cm;最大直径控制在18~23cm，纵径将采取最大参数30cm菠萝的果实与地面的距离为0.7~1.0m。

为方便装置对方向的调整及对地形的适应能力我们将装置的机架设计为直角三角形，在直角边的顶点设置一个万向轮来完成整个装置对方向的调整。为防止整个机构对菠萝果实造成损伤，在采摘部分和传送部分；所有与菠萝接触的结构将采用橡胶以达到保护果实的目的。菠萝与果柄相邻，摘取果柄的作用力关系到采摘机构的采摘效果及采摘效率。扭力过大，会增加功率损耗；扭力过小，无法实现摘取菠萝的效果，因此测定菠萝果柄的扭力成为设计的重要依据。为获取菠萝与植株的连接力数值，随机选取10个带植株的菠萝，在扭矩测试机上对其进行测试，获得10次测试的平均值为30.8n。另外，扭断果柄的作用力、功率消耗等因素有关。在设计过程中，需将测定的切断力放大，放大系数设定为1.2。因此，设计所用切断力为：30.8nx1.2=39.96n。

附图说明

图1为四连杆机构的示意图。

图2为自行设计的四连杆支架示意图。

图3为自行设计的连接架示意图。

图4为采摘部分整体示意图。

图5为传送部分整体示意图。

图6为一种菠萝采摘机整体装配图。

具体实施方式

如附图1~5所示；本发明一种菠萝采摘机，包括采摘部分的两组四连杆机构、采摘部分的夹取机构，用于果实收取的传送机构。

本实施例中采摘的第一部分装配原理包括：四个轴承固定板1四个四连杆支架2十六个轴承3十六个轴承座4三十二组螺杆螺母5构成。整体由两组四连杆机构构成（图1）四连杆机构中自行设计的四连杆支架2（图2）四组连杆支架每端口装置有轴承3；轴承3镶嵌在轴承座4中，轴承座通过螺杆螺母5以铆接的方式固定在轴承固定板1上，轴承固定板通过焊接的方式固定在连接架上，整个夹持部分的四连杆机构与地面所形成的夹角为30°以适应高低不同的果实。

采摘的第二部分装配原理包括：两根拉簧6两个槽钢7两根角铁8两个电机固定支架9两个电机10四根特殊链条11四个链轮12四根轴13两根pvc管14两条特制输送带15两组联轴器16十二个轴承3十二个轴承座4二十四组螺杆螺母5轴13两端头装置有轴承3镶嵌在轴承座4中其一头通过两组螺杆螺母5铆接在角铁8上；另一端同样通过两组螺杆螺母铆接在槽钢7上，每根轴上的两链轮12都以过盈配合和销链接的方式固定在轴13上；链条11装配在链轮12上，两条特制输送带15固定在链条11上；电机固定支架9通过一组螺杆螺母5固定在槽钢7上，电机10同样通过铆接的方式固定在电机固定支架9上，电机10通过联轴器16与轴13进行连接。两根拉簧6分别固定在两边的槽钢7上，一根限位套筒14套在两拉簧6上。采摘的第二部分通过焊接的方式固定在第一部分的轴承固定板上。

第一部分与第二部分整体效果如图4。

输送部分装配原理包括：一条传送带17两根普通链条18两根角铁19两个果实挡板20十二个小挡板21两根滚筒22一个电机固定支架9两根轴13四个链轮12四个轴承3四个轴承座4八组螺杆螺母5一组联轴器16一个电机10。两根轴13的两端头装置有两个轴承3镶嵌在轴承座4中通过两组螺杆螺母5铆接在角铁19上每根轴上的两链轮12都以过盈配合销链接的方式固定在轴13的两头；滚筒22固定在轴13上。普通链条18装配在链轮12上。传送带17装配在滚筒22上。电机固定支架9通过一组螺杆螺母5固定在角铁19上；电机10通过过盈配合固定在电机固定支架9上，电机10通过联轴器16与轴13进行连接。两个大挡板20固定在角铁19上；十二个小挡板21固定在传送带17上。整个输送部分通过焊接固定在连接架上。

一种菠萝采摘机的主要工作原理分为两部分，采摘部分和传送部分。

采摘部分的关键部位是由四连杆机构固定的。其位置平行；两电机10采用左右差速，方向相反且由链11驱动的特制输送带15构成。两输送带15由一根长度为28cm的拉簧6两传动装置由两组四连杆进行固定（采摘的第一部分）。初始状态，四连杆机构相对转动8°两特制输送带15处于贴紧状态（套筒14限制了特制输送带的最小距离）。由于拉簧6两输送带15可根据菠萝果实的大小自动调整之间的距离。两转速相反的装置由一个电机10驱动，通过联轴器16带动两个主动链11的链轮12转动，链轮12转动带动与链轮啮合的链进行转动。两主动链轮11驱动两个从动链轮的转动。带动整个特制输送带15转动；完成菠萝的采摘动作。

传送部分处于采摘部分的下方，当菠萝被采摘下来时会传送至传送带17上，传送设置有橡胶小挡板21，在整个传送装置的两侧装置有一个果实挡板20，防止菠萝从传送带上掉落。整个传送带17由一个电机10驱动，通过联轴器16带动链轮12转动，链轮12带动一根链18进行转动从而使传送带17进行转动。当菠萝传送至顶部时，菠萝将滑落至储物箱，储物箱满时由人工放置果实。

夹持采摘机构左右摆动的轨迹平面与地面形成一定角度，适应高低不一样的菠萝；左右摆动适用不在一直线上的菠萝。

采摘方式时菠萝受三个作用力，左右差速旋转的扭力、向后的拉力、向上的拉力，三个力同时作用于一个菠萝。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果

不同于同类的辅助产品减少了人力的劳动强度。

取消其他产品所使用的机械手，保证了菠萝果实的质量并提高了效率。

采用直角三角形的框架结构既保证了整个装置（适应地形能力强）的稳定性，又不影响装置的使用。

采用电力驱动，减少能源的消耗，降低噪音且不会造成环境污染又不会影响装置的正常工作。

体积相比同类产品较小，方便移动且提高了工作效率。

采摘部分利用两相对转动的传送带夹取，左右传送带采用差速带倾角。

尽可能的避免了人工与菠萝叶的直接接触。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。