菠萝采摘机的制作方法

本发明属于农机设备领域，特别涉及菠萝采摘机。

背景技术：

菠萝品质优良、营养丰富、美味可口，广泛受到人们喜爱。2005年来中国就已经成为了世界第三大菠萝生产国，2011年中国菠萝生产总面积约达119万吨。菠萝株高0.7～1.5m，种植间隔均匀，一般采用双行或三行种植，株距为0.4m～0.5m，大行距为0.7～1.1m，菠萝的结构和特殊种植环境使得大面积的机械化采摘变得很困难，目前主要依赖于人工收割。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，农民背负沉重的萝筐，既要在荆棘遍布的菠萝地里穿行，又要弯腰采摘，体力消耗大，效率低，收割成本较高。因而设计能够应用于菠萝田的机械辅助采摘装置十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种菠萝采摘机，包括车体；储物箱，设置在车体上用于存放菠萝；剪切装置，位于车体前端部，用于将菠萝从树茎上切割下来；抓取装置，位于车体前端剪切装置上方，用于在采摘过程中夹紧菠萝；以及翻转装置，用于将抓取装置翻转到储物箱上方；所述抓取装置位于储物箱上方时松开夹紧的菠萝。

本发明的有益效果：节省了劳动力，提高了菠萝的采摘效率，将传统剪、夹、运、放整合使用，实现菠萝的半自动化采摘，避免人工弯腰采摘、负重而行。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的菠萝采摘机的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的部分车体的结构示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的剪切装置的结构示意图。

图4是图3所示的剪切装置的简图。

图5是根据本发明的一个实施方式的抓取装置结构示意图。

图6是图5所示的抓取装置的简图。

图7是根据本发明的一个实施方式的翻转装置结构示意图。

图8是图7所示的翻转装置的简图。

图9是根据本发明的一个实施方式的控制装置的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

如图1，菠萝采摘机包括车体10以及安装在车体10上的储物箱20、剪切装置30、抓取装置40和翻转装置50。车体10可采用本领域公知的各种用于行走的装置来实现，例如手推车、电动车、汽油车、柴油车、燃气车等。储物箱20用于存放采摘的菠萝。剪切装置30安装在车体10前端部，用于切割菠萝树茎部，使菠萝与菠萝树分离。抓取装置40安装在车体10前端部剪切装置30的上方，用于在采摘过程中将菠萝夹紧。优选情况下，剪切装置30和抓取装置40平行。翻转装置50用于驱动夹持菠萝的抓取装置40翻转到储物箱20上方，抓取装置40翻转到储物箱20上方后松开使菠萝落入储物箱20内。

根据本发明公开的菠萝采摘机，通过控制剪切装置30、抓取装置40和翻转装置50便可完成菠萝的自动化采摘，节省了劳动力，提高了菠萝的采摘效率。

如图2，储物箱20上端开口，用于放置采摘的菠萝，优选情况下，储物箱20活动设置在车体10上，储物箱20上设有推拉把手200。

如图3，剪切装置30包括底座300、剪刀301以及控制剪刀301开合的剪刀驱动机构。

剪切装置30的零部件安装在底座300上。所述剪刀驱动机构包括齿条a302、连杆a303、连杆b304、齿轮a305、齿轮a305的驱动部件以及弹性复位部件。

剪刀301的转轴306固定在底座300上。连杆a303的一端与剪刀301的一个刀柄铰接，剪刀301的另一个刀柄则与连杆b304的一端则铰接，连杆a303和连杆b304远离剪刀301的一端通过螺栓307与齿条a302的一端铰接在一起，齿条a302的另一端与弹性复位部件固定连接。弹性复位部件可以是安装在车体10前端部的弹簧308。

齿轮a305与齿条a302啮合，齿轮a305的驱动部件可以采用各种可用于驱动齿轮a305旋转的部件来实现，例如电机，作为一种具体的实施方式，所述齿轮a305的驱动部件包括绕线轮308、拉绳309、轴承座a310、操控手柄311等。绕线轮308位于齿轮a305和轴承座a310之间的位置，绕线轮308一侧的转轴与齿轮a305的转轴连接，绕线轮308另一侧的转轴置于轴承座a310内。拉绳309可采用钢丝绳，缠绕在绕线轮310上，在外力作用下拉绳309带动绕线轮310转动。操控手柄311通过销轴312转动设置在易于操作的位置，例如手推车车体的把手100处，而缠绕在绕线轮310上的拉绳309的一端则固定在销轴312上。

剪切装置30的工作原理如下：转动操控手柄311，拉动拉绳309，进而使绕线轮310转动，与绕线轮310同轴设置的齿轮a305转动从而带动齿条a302直线运动，进而使连杆a303和连杆b304作平面运动以带动剪刀301合拢，由于在齿条a302后安装有复位部件，剪切菠萝之后，绷紧的拉绳309松开，齿条a302自动复位，剪刀301恢复到张开的状态。

如图4，抓取装置40包括外壳400、机械手401以及控制机械手401开合的机械手驱动机构。抓取机构40的零部件安装在外壳400内，其中机械手401从外壳400前端的开口伸出。所述机械手驱动机构包括连杆c402、连杆d403、齿条b404、齿轮b405以及齿轮b405的驱动部件。

机械手401具有两个且可对称设置，每个机械手401具有弧形结构的抓手，两个机械手401在合拢时抓手可将菠萝夹紧。连杆c402的一端与一个机械手401的手臂通过销轴406铰接，另一个机械手401的手臂则通过销轴406与连杆d403的一端铰接，两个销轴406安装在外壳400内。连杆c402和连杆d403远离机械手401的一端与齿条b404铰接在一起，齿条b404与齿轮b405啮合。

齿轮b405的驱动部件可以采用各种可用于驱动齿轮b405旋转的部件来实现，例如电机407。通过电机407的驱动带动齿轮b405旋转，进而带动连杆c402和连杆d403做平面运动，使机械手401实现张开合拢两个动作，实现机械手401抓取菠萝的功能。

如图5，车体10前端部设有一对轴承座b408，抓取装置40的外壳400的后端具有与轴承座b408匹配的转轴，所述转轴转动设置在轴承座b408上，使得抓取装置40可绕轴承座b408旋转到储物箱20上方。车体10前端部两个轴承座b408的上方设有一对轴承座c409，外壳400的上端面设有一对轴承座d410，滑动杆411的一端通过转轴设置在轴承座c409上，滑动杆411的另一端通过转轴设置在轴承座d410上。

如图5，翻转装置50使得抓取装置40上下转动。翻转装置50包括电动推杆500和连接杆501等。连接杆501的一端固定在抓取装置40外壳400的侧面，连接杆501的另一端与电动推杆500的一端固定连接，电动推杆500的另一端转动设置在车体10的侧面。优选情况下，有两组电动推杆500控制抓取装置40的转动，分别位于抓取装置40的两侧。

在操作过程中，可手动控制剪切装置30、抓取装置40和翻转装置50的动作，也可采用控制装置对它们进行控制。优选情况下，菠萝采摘机包括控制装置，所述控制装置包括控制按键a、控制按键b、主控板等。控制按键a控制齿轮b405的驱动部件即电机407的工作状态，控制按键b控制电动推杆500的工作状态。主控板集成有处理器、电机407驱动电路、电动推杆500驱动电路、两个所述控制按键信号采集电路、电源管理电路等。

在所述控制装置的控制下，菠萝采摘机操作过程可以为：1)推动菠萝采摘机沿田间小道行驶，当有菠萝要采摘时，使菠萝采摘机旋转一定角度，将剪刀301卡在菠萝底端；2)使控制按键a处于第一状态位(例如按下控制按键a)，主控板检测到控制按键a处于第一状态位时驱动抓取装置40的电机407转动，在电机407的驱动下机械手401夹紧菠萝；3)转动剪切装置30的操控手柄311，拉动拉绳309，使剪刀301合拢剪切菠萝树茎部，将菠萝与菠萝树分离；4)使控制按键b处于第一状态位(例如按下控制按键b)，主控板检测到控制按键b处于第一状态位时驱动电动推杆500收缩，将抓取装置40翻转到储物箱20上方；5)使控制按键a处于第二状态位(例如松开或再次按下控制按键a)，主控板检测到控制按键a处于第二状态位时驱动电机407反向转动，机械手401会松开菠萝，菠萝掉入储物箱20内；6)使控制按键b处于第二状态位(例如松开或再次按下控制按键b)，主控板检测到控制按键b处于第二状态位时驱动电动推杆500伸长，抓取装置40复位，完成采摘。