一种自动化采摘套袋一体装置的制作方法

本发明涉及农业机械设备技术领域，具体涉及一种自动化采摘套袋一体装置。

背景技术：

我国水果生产大国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的比例较高，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。

目前，在水果采摘领域，辅助采摘方式主要分为三种：大型采摘车、采摘机器人及人工辅助采摘杆。就大型采摘车而言，国外已有一些大型采摘机械和复杂的自动化采摘装置，但是大型采摘车对地形有比较严格的要求，受到环境的制约，同时在采摘过程中会对水果有一定的损害，影响水果后期的销售。就采摘机器人而言，它的使用和维护要有相当高的技术水平和费用，其灵活性远低于人工，效率往往很低，同时其采摘的针对性比较强，对于一种采摘机器人来说采摘的范围并不广泛，而且多数果园地区较为偏远，劳动时电力供应较为困难，采摘机器人普遍适用性不强。对于人工辅助采摘杆，就目前市场，采摘杆多为单调的一根杆，且所用材料较为笨重，并不适用于长时间采摘，采摘过程中对人的体力要求很高，会严重影响采摘的效率。此外一般性材料都普遍表现出在劳动者使用一段时间后，出现磨损的情况较大，加深了农作时的成本。

固需要一种兼具自动化程度高、适用性强、且能够在农作时间大幅减轻劳动量等优点的自动化采摘设备。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的辅助采摘装置实用性差的缺陷，从而提供一种自动化采摘套袋一体装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种自动化采摘套袋一体装置，包括：

支撑杆组件，包括高度可调且由复合材料制成的杆件本体；

采摘装置，包括与所述杆件本体可拆卸连接的第一架体，设于所述第一架体且具有握持产品的第一状态和松开产品的第二状态的第一机械手，产生驱动所述第一机械手在所述第一状态和所述第二状态之间转换的作用力的第一驱动机构，以及当所述第一机械手处于第一状态时、剪断连接所述产品的果柄的剪柄机构；或

套袋装置，包括与所述杆件本体可拆卸连接的第二架体，设于所述第二架体上、用于储存并提供片状套袋的套袋存储器，位于所述套袋存储器的套袋出口端两侧并配合打开所述片状套袋的袋口的开袋机构，设于所述第二架体且具有相互分开的第三状态和相互靠拢以收紧所述片状套袋袋口的第四状态的第二机械手，产生驱动所述第二机械手在所述第三状态和所述第四状态之间转换的作用力的第二驱动机构，以及当所述第二机械手处于所述第四状态时、配合将所述片状套袋的袋口压凹变形以实现封口的封口机构；

光伏发电装置，包括设于所述杆件本体的蓄电池，以及与所述杆件本体复合成型且与所述蓄电池电连接的柔性太阳能发电薄膜；所述蓄电池为所述采摘装置或所述套袋装置提供工作所需电能。

优选地，所述杆件本体包括由至少两节依次套接的空心支杆和用于锁紧相邻两根所述空心支杆的锁紧件。

优选地，所述第一驱动机构包括安装在所述第一架体上的第一电机，由所述第一电机通过传动机构驱动升降的升降板，铰接在所述第一机械手和所述升降板之间的第一连杆；所述第一电机通过所述升降板和所述第一连杆带动所述第一机械手在所述第一状态和所述第二状态之间转换。

优选地，所述剪柄机构包括安装在所述第一架体上的剪刀支架，安装在所述剪刀支架上的第二电机，以及活动铰接在所述剪刀支架上且由所述第二电机驱动张开或咬合的剪刀片。

优选地，所述开袋机构包括铰接安装在所述第二架体上、且分别位于所述套袋存储器的套袋出口端两侧的两个安装架，安装在所述安装架一端用于吸附所述片状套袋的吸盘，与所述安装架的另一端连接、驱动所述安装架转动以使两所述吸盘相互远离以打开所述片状套袋的袋口的第三电机；所述第二驱动机构为安装在所述第二架体上的第四电机，所述第四电机通过传动部驱动所述第二机械手在所述第三状态和所述第四状态之间转换。

优选地，所述封口机构包括分别安装在所述第二机械手的相对两个手指端部的凸板和凹板；当所述第二机械手处于所述第四状态时，所述凸板将所述片状套袋的袋口推向伸进所述凹板的凹槽内以完成封口；所述凹板的所述凹槽内弹性安装有压板，所述压板和所述凹板内壁通过弹簧连接。

优选地，所述第一机械手的内侧包络覆盖有柔性海绵体。

优选地，所述采摘装置连接有用于收集采摘下产品的收集装置，所述收集装置为由棉质材料编制而成的柔性网状结构。

优选地，所述杆件本体连接有用于与人体肩部和腰部适配的穿戴装置。

优选地，所述复合材料为轻质的有机纤维材料或无机纤维复合材料，所述有机纤维材料为pe纤维或pp纤维，所述无机纤维复合材料为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、陶瓷纤维中的一种或多种。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的自动化采摘套袋一体装置，实现了产品采摘、套袋过程的自动化进行，降低了农户的工作强度，提高了采摘和套袋效率，降低了人力生产成本；可以需要将采摘装置或套袋装置安装在支撑杆组件上，实现多功能为一体，能更好地满足农户工作需求；采用柔性太阳能薄膜为采摘装置或套袋装置提供电能的方式，能持续提供采摘或套袋所需的电能，降低劳作强度。

2.本发明提供的自动化采摘套袋一体装置，采用有机或无机纤维复合材料制成的杆状本体，具有重量轻、耐磨损、使用寿命长的优点，可以降低了采摘过程中对人的体力要求，提高采摘或套袋效率，降低农作成本。

3.本发明提供的自动化采摘套袋一体装置，将柔性太阳能薄膜与杆状本体复合成型在一起为采摘装置或套袋装置提供电能的方式，不仅能持续提供采摘或套袋所需的电能，降低劳作强度；而且光伏发电装置无需占用额外的空间，提高了装置的便携性。

4.本发明提供的自动化采摘套袋一体装置，采摘过程中，在第一机械手的内侧包络覆盖有柔性海绵体对采摘产品起到保护作用，大大减少了采摘过程中的成品受损现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中支撑杆组件安装采摘装置时的结构示意图；

图2为本发明实施例中支撑杆组件安装套袋装置时的结构示意图；

图3为本发明实施例中第一架体、第一机械手和第一驱动机构的连接关系示意图；

图4为本发明实施例中采摘装置的剪柄机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中套袋装置的整体结构示意图。

附图标记说明：1、支撑杆组件；11、杆件本体；12、锁紧件；13、连接接口；2、采摘装置；21、第一架体；22、第一机械手；23、第一驱动机构；231、第一电机；232、第一丝杆；233、升降板；234、第一导向杆；235、第一连杆；24、剪柄机构；241、剪刀支架；242、第二电机；243、剪刀片；3、套袋装置；31、第二架体；32、套袋存储器；33、开袋机构；331、安装架；332、吸盘；34、第二机械手；35、封口机构；351、凸板；352、凹板；353、压板；354；弹簧；4、光伏发电装置；41、蓄电池；42、柔性太阳能发电薄膜；5、穿戴装置；6、收集装置；7、柔性海绵体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，一种自动化采摘套袋一体装置，包括支撑杆组件1、采摘装置2、套袋装置3、光伏发电装置4、收集装置6和穿戴装置5。

支撑杆组件1包括由两节空心支杆依次套接而成的杆件本体11和用于锁紧相邻两根空心支杆的锁紧件12，杆件本体11采用重量轻、耐磨性强的复合材料(复合材料为轻质的有机纤维材料或无机纤维复合材料，其中，有机纤维材料可以为pe纤维或pp纤维，无机纤维复合材料可以为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、陶瓷纤维中的一种或多种)制成，锁紧件12为锁紧螺栓，松开锁紧件12可以调整杆件本体11的长度，以适应不同高度位置的采摘套袋需求。

杆件本体11的一端设置有用于机械连接和电学连接的第一接口，采摘装置2包括与第一接口可拆卸连接的第一架体21，一端铰接安装在第一架体21上、且具有握持产品的第一状态和松开产品的第二状态的第一机械手22，产生驱动第一机械手22在第一状态和第二状态之间转换的作用力的第一驱动机构23，以及当第一机械手22处于第一状态时、剪断连接产品的果柄的剪柄机构24。采摘装置2的下方还安装有用于收集采摘下产品的收集装置6，收集装置6具体为由棉质材料编制而成的柔性收集网，收集网的网眼大小根据产品大小选取。

产品采摘过程中，将第一架体21安装在杆件本体11的第一接口上，调整杆件本体11到合适长度，使采摘装置2靠近待采摘产品，启动杆件本体11上的控制按钮，第一驱动机构23第一机械手22远离第一架体21的一端相互靠拢，将待采摘产品握持住；之后，启动杆件本体11上的另一控制按钮，剪柄机构24启动剪断产品的果柄，产品掉入收集网被被收集起来。这个过程实现了产品采摘过程的自动化，达到降低农户工作强度、提高采摘效率，降低产品采摘成本的目的。

如图2所示，杆件本体11的一端还设置有用于机械连接和电学连接的第二接口，套袋装置3包括与第二接口可拆卸连接的第二架体31，安装在第二架体31上、用于储存并提供片状套袋的套袋存储器32，活动安装在第二架体31上、且位于套袋存储器32的出口端两侧并配合打开片状套袋的袋口的开袋机构33，一端铰接在第二架体31上且具有相互分开的第三状态和相互靠拢以收紧片状套袋袋口的第四状态的第二机械手34，产生驱动第二机械手34在第三状态和第四状态之间转换的作用力的第二驱动机构(图中为显示)，以及当第二机械手34处于第四状态时、配合将片状套袋的袋口压凹变形以实现封口的封口机构35。

产品套袋过程中，将第二架体31安装在杆件本体11的第二接口上，调整杆件本体11到合适长度，使套袋装置3靠近待采摘产品，套袋存储器32检测到产品时，通过其出口端向外输出片状套袋，位于片状套袋输出方向两侧的开袋机构33配合开启片状套袋的袋口，移动杆件本体11，使产品落入片状套袋内；之后按压控制按钮，第二驱动装置启动驱动第二机械手34远离第二架体31的一端由相互分开的第三状态转换到相互靠拢的第四状态，将片状套袋的袋口关闭，同时第二机械手34上的封口装置配合将处于袋口关闭的片状套袋的袋口压凹变形，从而实现了产品的密封套袋。这个过程实现了产品套袋过程的自动化，降低了套袋过程中的人力成本，减少产品采摘前的损坏量。

光伏发电装置4包括安装在杆件本体11内的蓄电池41，以及与杆件本体11复合成型且与蓄电池41电连接的柔性太阳能发电薄膜42；蓄电池41为采摘装置2和套袋装置3提供所需电能，柔性太阳能发电薄膜42将产生的电能储存在蓄电池41内，能在野外持续提供采摘或套袋工作所需的电能。

穿戴装置5为与杆件本体11杆体连接的腰带和肩带，在实际操作过程中，将穿戴装置5穿在身上，可以减轻手持重量。

如图3所述，第一驱动装置包括固定安装在第一架体21上的第一电机231，与第一电机231的输出轴相装配的第一丝杆232，与第一丝杆232螺纹配合的升降板233，固定在第一架体21上、沿第一丝杆232的轴向方向设置且贯穿升降板233的四根第一导向杆234，以及铰接在第一机械手22和升降板233之间的第一连杆235；第一电机231通过升降板233和第一连杆235带动第一机械手22在第一状态和第二状态之间转换。

第一机械手22的内侧包络覆盖有柔性海绵体7，柔性海绵体7对采摘产品起到保护作用，可以减少了采摘过程中的成品受损。

如图4所示，剪柄机构24包括安装在第一架体21上的剪刀支架241，安装在剪刀支架241上的第二电机242，以及活动铰接在剪刀支架241上且由第二电机242驱动张开或咬合的剪刀片243。

如图5所示，开袋机构33包括铰接安装在第二架体31上、且分别位于套袋存储器32出口端两侧的两个安装架331(图中只显示一个)，安装在安装架331一端用于吸附片状套袋的吸盘332，与安装架331的另一端连接、驱动安装架331转动以使两吸盘332相互远离以打开片状套袋的袋口的第三电机(图中为显示)。套袋存储器32输出的片状套袋输出后，第三电机驱动两个安装架331相互靠近，以使安装架331另一端的两个吸盘332分别吸附片状套袋相对的两侧面，之后第三电机驱动安装架331收回，两个吸盘332配合打开片状套袋的袋口。第二驱动机构为安装在第二架体31上的第四电机(图中未显示)，第四电机通过传动部驱动第二机械手34在第三状态和第四状态之间转换。

封口机构35包括分别安装在第二机械手34的相对两个手指端部的凸板351和凹板352，凹板352的凹槽内弹性安装有压板353，压板353和凹板352内壁通过弹簧354连接。当第二机械手34处于第四状态时，凸板351将片状套袋的袋口推向伸进凹板352的凹槽内，弹簧354配合压板353将片状套袋的袋口压凹变形，从而实现对片状套袋的封口。

综上所示，本实施例提供的自动化采摘套袋一体装置，实现了产品采摘、套袋过程的自动化进行，降低了农户的工作强度，提高了采摘和套袋效率，降低了人力生产成本；可以需要将采摘装置2或套袋装置3安装在杆件本体11上，实现多功能为一体，能更好地满足农户工作需求。采用有机或无机纤维复合材料制成的杆状本体11，具有重量轻、耐磨损、使用寿命长的优点，可以降低了采摘过程中对人的体力要求，提高采摘或套袋效率，降低农作成本；将柔性太阳能薄膜与杆状本体复合成型在一起为采摘装置2或套袋装置3提供电能的方式，不仅能持续提供采摘或套袋过程中所需的电能，降低劳作强度；而且光伏发电装置4无需占用额外的空间，提高了装置的便携性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。