机电一体立式夹持菠萝采收装置的制作方法

本实用新型涉及农作物的采摘机械领域，具体是机电一体立式夹持菠萝采收装置。

背景技术：

现有的菠萝采收以人工采收为主，工人一手抓住菠萝果实，一手抓住菠萝果柄再掰断菠萝，完成对菠萝的采收。传统的方法劳动强度高，采收效率低，又容易造成对手掌损伤。因此，为提高菠萝产业链中采收环节与其他环节的衔接速度，降低成本，满足菠萝产业的发展需求，需要一种方便可靠的机械装置来辅助人工采摘菠萝，以提高生产效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种机电一体立式夹持菠萝采收装置，能够辅助人工采收菠萝，提高菠萝的采收效率以及减少农民在采摘过程中的工作损伤。

本实用新型的技术方案是：机电一体立式夹持菠萝采收装置，包括连杆式夹持机构、锥齿轮折断机构，转动及杠杆提升机构，具体结构和连接关系为：

所述的连杆式夹持机构包括驱动电机、驱动电机固定板、第一锥齿轮、第二锥齿轮、锥齿轮支撑板、夹持杆件固定架、连杆传动轴、滚动轴承、第一短连杆、第二短连杆、第三短连杆、第四短连杆、第一铰接件、第二铰接件、第三铰接件、第四铰接件、第一夹持杆、第二夹持杆、第三夹持杆、第四夹持杆、第一橡胶块、第二橡胶块、第三橡胶块和第四橡胶块，所述锥齿轮支撑板中部设置有圆形凸台并开有孔，锥齿轮支撑板通过螺栓螺母安装在夹持杆件固定架的上部，夹持杆件固定架下端焊接有一个短空心柱，短空心柱上焊接有四个铰支座，滚动轴承与空心柱内孔相配合，连杆传动轴下端安装在滚动轴承上，上端与锥齿轮支撑板的中部孔相配合，第二锥齿轮安装在连杆传动轴的上端，驱动电机通过驱动电机固定板安装在锥齿轮支撑板上，第一锥齿轮安装在驱动电机上，并与第二锥齿轮相配合，连杆传动轴上焊接有四对小的铰支座，并在垂直方向开通孔，第一短连杆、第二短连杆、第三短连杆和第四短连杆分别通过螺栓螺母连接在连杆传动轴上的四对小的铰支座上，第一夹持杆、第二夹持杆、第三夹持杆和第四夹持杆分别通过螺栓螺母与夹持杆件固定架下端的空心柱上的四个铰支座连接，铰接件两端设置有铰链结构，且铰链的方向为90度，第一短连杆通过第一铰接件与第一夹持杆铰接，第二短连杆通过第二铰接件与第二夹持杆铰接，第三短连杆通过第三铰接件与第三夹持杆铰接，第四短连杆通过第四铰接件与第四夹持杆铰接，第一橡胶块通过螺钉安装在第一夹持杆上，第二橡胶块通过螺钉安装在第二夹持杆上，第三橡胶块通过螺钉安装在第三夹持杆上，第四橡胶块通过螺钉安装在第四夹持杆上；

所述的锥齿轮折断机构包括扭转电机、电动机固定板、手扶杆、轴承座固定板、第一轴承座、第二轴承座、第三锥齿轮、第四锥齿轮、滑动柱、平移支撑管、扭转轴和定位螺栓，手扶杆通过螺栓螺母安装在轴承座固定板上，第一轴承座和二轴承座通过螺栓螺母安装固定在轴承座固定板上，扭转轴安装在第一轴承座和二轴承座之间，第四锥齿轮安装在扭转轴上随扭转轴同时转动，扭转电机通过螺栓螺母安装在电动机固定板上，电动机固定板通过螺栓螺母安装在轴承座固定板上，第三锥齿轮安装在扭转电机上，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合，滑动柱焊接在夹持杆件固定架的一侧，由三块钢板搭成的小平台焊接在扭转轴上，平移支撑管通过焊接固定在小平台上，滑动柱套在平移支撑管内从而使连杆式夹持机构可以沿轴向移动，平移支撑管上开有螺纹孔，用于安装定位螺栓，当定位螺栓拧紧时，滑动柱轴向位置固定；

所述的转动及杠杆提升机构包括三脚支撑架、滚动轴承、转动升降柱、升降柱固定螺栓、杠杆推动块、杠杆推动块固定螺栓、杠杆推动块固定螺母、杠杆、杠杆支撑柱、第一万向轮、第二万向轮、第一后轮、第二后轮、车轮轴和车架，所述第一万向轮、第二万向轮通过螺母固定在车架前端，第一后轮、第二后轮通过螺母与车轮轴配合安装在车架后端，车架上焊接有一个三脚支撑架，三脚支撑架下端为三脚支撑结构，三脚支撑上端焊接有一个空心柱，空心柱上端焊接带有孔的圆柱形凸台，滚动轴承安装于三脚支撑架上端的孔中，滚动轴承与一个小空心柱配合，小空心柱外壁开有螺纹孔用于安装升降柱固定螺栓，转动升降柱套入小空心柱中并与轴承座固定板通过焊接相连接，实现轴承座固定板绕轴向的转动，杠杆支撑柱焊接在三脚支撑架的下端，杠杆推动块为空心圆柱形，杠杆推动块通过杠杆推动块固定螺栓和杠杆推动块固定螺母安装在转动升降柱的下端，杠杆一端为U字型，U字型杠杆内边缘与转动升降柱相配合，且杠杆前端的U型件安装于杠杆推动块的下部，杠杆上开有通孔，杠杆通过通孔安装在杠杆支撑柱上，当按压杠杆外端时，杠杆前端的U型件会向上推动杠杆推动快，进而向上提升转动升降柱，实现轴承座固定板的轴向移动，当转动升降柱固定螺栓拧紧时，转动升降柱轴向位置固定。

所述连杆式夹持机构中的铰接件前端在水平方向开槽与短连杆配合，后端在垂直方向上铣薄铰接件以便与夹持杆配合。

所述连杆式夹持机构中的夹持杆件固定架的一侧水平焊有一块钢板与滑动柱连接。

所述连杆式夹持机构中短连杆与连杆传动轴连接端凹进一个月牙形的缺口。

所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比是1:2，第三锥齿轮和第四锥齿轮的传动比是1:1。

所述锥齿轮折断机构中的小平台由三块钢板组成，其中两块钢板竖直焊接在扭转轴上，一块钢板水平焊接在竖直的两块钢板上。

所述转动升降柱顶部焊接一块U型钢板增大转动升降柱与轴承座固定板的接触面积。

所述转动及杠杆提升机构通过三脚支撑架上焊接的杠杆支撑柱为支点，作用在U型件的力为动力，作用在连杆式夹持机构与锥齿轮折断机构的重力为阻力，组成一个杠杆机构，进行轴承座固定板的提升。

所述转动及杠杆提升机构通过滚动轴承的作用实现水平方向的转动。

本实用新型的突出优点在于：

1、通过机电结合的设备，模拟人工夹持菠萝与折断菠萝杆茎两个动作，完成辅助人工采收菠萝，降低了劳动强度，提高了工作效率，缓解菠萝收获季节工作量急剧增加而导致的劳动力短缺的问题。

2、通过连杆式夹持机构模拟人工抓住菠萝，锥齿轮折断机构模拟人工掰断菠萝杆茎，以电机作为动力，完成对菠萝的采收，解决了工人在采收菠萝时伤手的问题。

3、通过按压杠杆外端，使杠杆前端的U型件向上推动杠杆推动块，完成向上提升转动升降柱，从而带动轴承座固定板实现连杆式夹持机构和锥齿轮折断机构的上升和下降；通过摆动手扶杆，使被升降柱固定螺栓固定住的转动升降柱随小空心柱在滚动轴承上转动，实现连杆式夹持机构和锥齿轮折断机构在水平面转动；通过拧开定位螺栓，推动滑动柱使夹具向前平移，实现连杆式夹持机构水平运动。通过提升支撑平台、转动扶手、推动滑动柱实现多自由度操作从而定位菠萝辅助连杆式夹持机构与锥齿轮折断机构完成对菠萝的采收，适用于各种复杂的作业环境。

附图说明

图1是本实用新型所述机电一体立式夹持菠萝采收装置的第一结构示意图。

图2是本实用新型所述机电一体立式夹持菠萝采收装置的第二结构示意图。

图3是本实用新型所述连杆式夹持机构的第一结构示意图。

图4是本实用新型所述连杆式夹持机构的第二结构示意图。

图5是本实用新型所述锥齿轮折断机构的结构示意图。

图6是本实用新型所述转动及提升机构的第一的结构示意图。

图7是本实用新型所述转动及提升机构的第二结构示意图。

图中标记为：驱动电机1、驱动电机固定板2、第一锥齿轮3、第二锥齿轮 4、锥齿轮支撑板5、夹持杆件固定架6、连杆传动轴7、滚动轴承8、第一短连杆9、第二短连杆10、第三短连杆11、第四短连杆12、第一铰接件13、第二铰接件14、第三铰接件15、第四铰接件16、第一夹持杆17、第二夹持杆18、第三夹持杆19、第四夹持杆20、第一橡胶块21、第二橡胶块22、第三橡胶块 23、第四橡胶块24、扭转电机25、电动机固定板26、手扶杆27、轴承座固定板28、轴承座一29、轴承座二30、锥齿轮三31、锥齿轮四32、滑动柱33、平移支撑管34、扭转轴35、定位螺栓36、三脚支撑架37、滚动轴承38、转动升降柱39、升降柱固定螺栓40、空心柱41、小空心柱42、杠杆推动块43、杠杆推动块固定螺栓44、杠杆推动块固定螺母45、杠杆46、杠杆支撑柱47、万向轮一48、万向轮二49、后轮一50、后轮二51、车轮轴52、车架53。

具体实施方式

如图1至图7所示，本实用新型所述机电一体立式夹持菠萝采收装置，包括连杆式夹持机构、锥齿轮折断机构和转动及杠杆提升机构，具体结构和连接关系为：

所述的连杆式夹持机构包括驱动电机1、驱动电机固定板2、第一锥齿轮3、第二锥齿轮4、锥齿轮支撑板5、夹持杆件固定架6、连杆传动轴7、滚动轴承8、第一短连杆9、第二短连杆10、第三短连杆11、第四短连杆12、第一铰接件13、第二铰接件14、第三铰接件15、第四铰接件16、第一夹持杆17、第二夹持杆 18、第三夹持杆19、第四夹持杆20、第一橡胶块21、第二橡胶块22、第三橡胶块23和第四橡胶块24。所述锥齿轮支撑板5中部设置有圆形凸台并开有孔，锥齿轮支撑板5通过螺栓螺母安装在夹持杆件固定架6的上部，夹持杆件固定架6下端焊接有一个短空心柱，短空心柱上焊接有四个铰支座，滚动轴承8与空心柱内孔相配合，连杆传动轴7下端安装在滚动轴承8上，上端与锥齿轮支撑板5的中部孔相配合，第二锥齿轮4安装在连杆传动轴7的上端，驱动电机1 通过驱动电机固定板2安装在锥齿轮支撑板5上，第一锥齿轮3安装在驱动电机1上，第一锥齿轮3与第二锥齿轮4相配合，连杆传动轴7上焊接有四对小的铰支座，并在垂直方向开通孔，第一短连杆9、第二短连杆10、第三短连杆 11、第四短连杆12分别通过螺栓螺母与连杆传动轴7上的四对小的铰支座连接，第一夹持杆17、第二夹持杆18、第三夹持杆19和第四夹持杆20分别通过螺栓螺钉与夹持杆件固定架6下端焊接空心柱上的四个铰支座连接，铰接件两端设置有铰链结构，且铰链的方向为90度，第一短连杆9通过第一铰接件13与第一夹持杆17铰接，第二短连杆10通过第二铰接件14与第二夹持杆18铰接，第三短连杆11通过第三铰接件15与第三夹持杆19铰接，第四短连杆12通过第四铰接件16与第四夹持杆20铰接，第一橡胶块21通过螺钉安装在第一夹持杆17上，第二橡胶块22通过螺钉安装在第二夹持杆18上，第三橡胶块23通过螺钉安装在第三夹持杆19上，第四橡胶块24通过螺钉安装在第四夹持杆20 上。

所述的锥齿轮折断机构包括扭转电机25、电动机固定板26、手扶杆27、轴承座固定板28、第一轴承座29、第二轴承座30、第三锥齿轮31、第四锥齿轮 32、滑动柱33、平移支撑管34、扭转轴35、定位螺栓36。手扶杆27通过螺栓螺母安装在轴承座固定板28上，第一轴承座29和第二轴承座30通过螺栓螺母安装固定在轴承座固定板28上，扭转轴35安装在第一轴承座29和第二轴承座 30之间，第四锥齿轮32安装在扭转轴35上，随扭转轴35一起转动，扭转电机 25通过螺栓螺母安装在电动机固定板26上，电动机固定板26通过螺栓螺母安装在轴承座固定板28上，第三锥齿轮31安装在扭转电机25上，并与锥齿轮四啮合32，滑动柱33焊接在夹持杆件固定架6的一侧，由三块钢板搭成的小平台焊接在扭转轴35上，平移支撑管34通过焊接固定在小平台上，滑动柱33套在平移支撑管34内从而使连杆式夹持机构可以沿轴向移动，平移支撑管34上开有螺纹孔，能够安装定位螺栓36，当定位螺栓36拧紧时，滑动柱33轴向位置固定。

所述的转动及杠杆提升机构包括三脚支撑架37、滚动轴承38、转动升降柱 39、升降柱固定螺栓40、空心柱41、小空心柱42、杠杆推动块43、杠杆推动块固定螺栓44、杠杆推动块固定螺母45、杠杆46、杠杆支撑柱47、第一万向轮48、第二万向轮49、第一后轮50、第二后轮51、车轮轴52和车架53。所述第一万向轮48、第二万向轮49通过螺母固定在车架53前端，第一后轮50、第二后轮51通过螺母与车轮轴52配合安装在车架后端，车架上焊接有一三脚支撑架，三脚支撑架37下端为三脚支撑结构，三脚支撑架37上端焊接有一个空心柱41，空心柱41上端焊接带有孔的圆柱形凸台，滚动轴承38安装于三脚支撑架37上端的孔中，滚动轴承38与一个小空心柱42配合，小空心柱42外壁开有螺纹孔，能够安装升降柱固定螺栓40，转动升降柱39套入小空心柱42中并与轴承座固定板28通过焊接相连接，可以实现轴承座固定板28绕轴向的转动，杠杆支撑柱47焊接在三脚支撑架37的下端，杠杆推动块43为空心圆柱形，杠杆推动块43通过螺栓螺母安装在转动升降柱39的下端，杠杆46的一端为U 字型，U型件内边缘可以与转动升降柱39相配合，且杠杆46前端的U型件安装于杠杆推动块43的下部，杠杆46上开有通孔，杠杆46可以通过通孔安装在杠杆支撑柱47上.当按压杠杆46外端时，前端的U型件会向上推动杠杆推动块43，进而向上提升转动升降柱39，可以实现轴承座固定板28的轴向移动，当升降柱固定螺栓40拧紧时，升降柱39轴向位置固定。

所述连杆式夹持机构中的铰接件前端在水平方向开槽与短连杆配合，后端在垂直方向上铣薄铰接件以便与夹持杆配合。

所述连杆式夹持机构中的夹持杆件固定架6的一侧水平焊有一块钢板与滑动柱33连接。

所述连杆式夹持机构中短连杆与连杆传动轴连接处凹进一个月牙形的缺口。

所述连杆式夹持机构中的第一锥齿轮3和第二锥齿轮4的传动比是1:2，第三锥齿轮31和第四锥齿轮32的传动比是1:1。

所述锥齿轮折断机构中的小平台由三块钢板组成，其中两块钢板竖直焊接在扭转轴上，一块钢板水平焊接在竖直的两块钢板上。

所述转动及杠杆提升机构中的转动升降柱39顶部焊接一块U型钢板以增大转动升降柱39与轴承座固定板28的接触面积。

所述转动及杠杆提升机构通过三脚支撑架37上焊接的杠杆支撑柱46为支点，作用在U型件的力为动力，作用在连杆式夹持机构与锥齿轮折断机构的重力为阻力，组成一个杠杆机构，进行轴承座固定板28的提升。

所述转动及杠杆提升机构上通过滚动轴承38的作用实现水平方向的旋转运动。

工作原理及过程：

在连杆式夹持机构中，由驱动电机1带动第一锥齿轮3，通过齿轮的啮合作用使第二锥齿轮4转动，进而带动连杆传动轴7，以夹持杆件固定架6为定位，连杆传动7轴固定在滚动轴承8上转动。连杆传动轴7通过轴向转动，由四对铰支座牵引第一短连杆9、第二短连杆10、第三短连杆11和第四短连杆12，短连杆分别为第一铰接件13、第二铰接件14、第三铰接件15、第四铰接件16提供指向连杆传动轴7的动力，从而带动第一夹持杆17、第二夹持杆18、第三夹持杆19和第四夹持杆20围绕着与夹持杆件固定架6的铰接处做定轴转动，实现夹持和松放的功能。

在锥齿轮折断机构中，扭转电机25带动第三锥齿轮31，通过齿轮的啮合作用使固定在扭转轴35上的锥齿轮四32转动，以轴承座固定板28为定位，扭转轴35由锥齿轮四32提供动力从而在轴承座上转动。滑动柱33与连杆式夹持机构焊接在一起，并在平移支撑管34中进行平移，利用定位螺栓36控制连杆式夹持机构在理想位置，扭转轴35通过平移支撑管34和滑动柱33带动夹持机构的扭转运动，进而实现将菠萝扭转摘取的功能。

转动及杠杆提升机构通过按压杠杆46外端，使杠杆56前端的U型件向上推动杠杆推动块43，完成向上提升转动升降柱39，从而带动轴承座固定板28 实现连杆式夹持机构和锥齿轮折断机构的上升和下降；通过摆动手扶杆27，使被转动升降柱固定螺栓40固定住的转动升降柱39随小空心柱41在滚动轴承上转动，实现连杆式夹持机构和锥齿轮折断机构在水平面转动。因而转动及杠杆提升机构可以通过提升轴承座固定板28、转动扶手27实现双自由度操作从而定位菠萝辅助连杆式夹持机构与锥齿轮折断机构完成对菠萝的采收。