一种可折叠式气动水果采摘器的制作方法

本发明涉及的一种用于水果采摘器属于农业机械领域，尤其是一种用于水果单果采摘的采摘装置。

背景技术：

我国水果种植区域主要集中于丘陵山区，水果种植属于中小规模，果农无法承担购买大型采摘机械的高昂费用，制约现代化采摘机械在乡村地区的大规模普及。在我国乡村及欠发展地区，中小型果农在水果采摘时主要依靠人工采摘，水果常因不能及时采摘而腐烂于枝头，给果农造成不少的经济损失，故水果采摘对果农而言是一大挑战。

水果采摘作为一项户外生产活动，果树纵横交错，作业环境复杂，采摘过程中易发生意外事故。外加，水果属于季节性植物，成熟期不一致，果农需长时间作业，采摘过程中还需根据水果的成熟度进行选择性采摘，劳动强度极大。而水果采摘器的应用可减少意外事故的发生，降低果农的劳动强度，减少人力的投入。其次，果实在树枝上分布高低不均，果农采用楼梯或者爬上树枝的方式采摘高处水果，采摘一棵树果农需要爬上爬下多次，果农作业范围广、采摘劳动工作量大。使用可自调整高度水果采摘器，针对高处的水果，果农不用爬山树枝或者借助楼梯，缩小了果农作业范围、提高采摘效率。成熟期的水果多汁偏软，采摘过程中若没控制采摘触碰力度，易造成水果的碰伤，影响果农经济效益。水果采摘器从根本上解决了触碰问题，直接将果蒂剪断，采摘完的水果直接落入缓冲网，很好的保证了成品果的质量，提高果农的经济效益。

正因为研究水果采摘器具有如此多的意义，本发明研制了一款可以提高水果采摘效率、降低劳动强度和采摘成本，并可保障水果成品质量的气动式采摘器，本采摘器可适合我国乡村、丘陵山区、家庭果园等地区水果采摘作业环境、而且携带方便、准确率高体积小且价格便宜。

技术实现要素：

技术问题

本发明要解决的技术问题是提出一种用于水果采摘器的采摘装置可以提高水果采摘效率、降低劳动强度和采摘成本，并可保障水果成品质量的采摘装置，可适合我国乡村、丘陵山区、家庭果园等地区水果采摘作业环境、而且携带方便、准确率高体积小且价格便宜。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明公开一种可折叠式气动水果采摘器，包括可旋转支撑座、气动控制单元、手动气泵、折叠关节、伸缩气缸、采摘头，所述的可旋转支撑座通过可调节背带固定于人体，所述的气动控制单元通过万向转头设于可旋转支撑座，所述的手动气泵采用操作柄带动活塞压缩气体，所述的手动气泵通过折叠关节连接于伸缩气缸，所述的伸缩气缸设有的活塞杆固连于采摘头，所述的采摘头采用多连接杆结构驱动剪刀部位。

更进一步地，所述的可旋转支撑座，包括万向旋转头、支撑套、可调节背带，所述的可调节背带固定于人体，所述的万向旋转头固设于可调节背带，所述的支撑套活接于万向旋转头设有的插杆。

更进一步地，所述的气动控制单元包括第一气动阀、第二气动阀、第三气动阀、第一单向阀、第二单向阀，所述的第一气动阀、第二气动阀、第三气动阀为两位五通阀，所述的第一气动阀连接于手指气缸，所述的第二气动阀、第三气动阀分别连接于伸缩气缸两进气口，所述的第一单向阀连接于第二气动阀，所述的二单向阀连接于第三气动阀。

更进一步地，所述的手动气泵由缸筒、连杆、连杆头、螺纹连杆、活塞、密封圈组、手柄、第一连接销、第二连接销、第三连接销组成；所述的活塞设有多个密封槽，所述的密封槽设有密封圈组，所述的活塞固连于螺纹连杆的第一端部，并通过螺母锁紧固定，所述的螺纹连杆的第二端部固连于连杆头，并通过螺母锁紧固定；所述的活塞螺纹连杆、连杆头所构成的装配体设于缸筒内部，所述的连杆头设有销孔，所述的销孔通过第一连接销活动连接于连杆，所述的连杆另一端通过第二连接销活动连接于手柄设有的第一圆柱销孔，所述的手柄头部设有的第二圆柱销孔通过第三连接销连接于缸筒进气端，所述的缸筒出气端设有出气嘴，所述的出气嘴连接出气管，所述的手动气泵为手指气缸、伸缩气缸提供气源。

更进一步地，所述的折叠关节，包括第一关节、第二关节、球头柱塞、销钉，所述的第一关节左端部设有第一卡槽，所述的第一卡槽通过销孔固设于手动气泵，所述的第一关节右端部设有第一卡头，所述的第二关节左端部设有第二卡槽，所述的第一卡头通过销钉活连于第二卡槽，所述的第二关节左端部设有球头柱塞安装孔，所述的球头柱塞前端球面设于第一卡头设有第一球面，所述的第二关节右端部设有内螺纹孔，所述的第一关节与第二关节作绕销钉为轴心的旋转运动，其相对运动角度为0⁰~180⁰。

更进一步地，所述的伸缩气缸包括缸筒、活塞杆、气路盖管，所述的伸缩气缸第一端部设有外螺纹，所述的外螺纹固连接于内螺纹孔，所述的活塞杆其横截面为六边形，所述的活塞杆通过头部螺纹固连于采摘头设有的固定板，所述的气路盖管固设于伸缩气缸进气口上方，所述的伸缩气缸为双作用气缸。

更进一步地，所述的采摘头包括手指气缸、传动机构、剪切机构、接收装置、固定板，所述的手指气缸其两侧开闭角度为-10⁰~30⁰，所述的手指气缸固设于固定板；所述的传动机构由第一连杆、第二连杆、第三连杆第四连杆，所述的第一连杆、第二连杆分别固设于手指气缸两手指，所述的第一连杆另一端活设于第三连杆，所述的第二连杆另一端活设于第四连杆；所述的第三连杆、第四连杆分别活设于剪切机构的操作手柄，所述的接收装置采用可拆卸折叠网兜。

有益效果

与现有技术相比，本发明中一种用于水果采摘器的采摘装置有益效果如下：

1.本发明中的采摘器采用特殊结构的气泵作为动力源，代替了传统采摘器中依靠人力扯断果蒂而影响水果质量，又避免了因动力源过重过大，增加采摘者劳动强度。

2.本发明中的采摘器采用多连杆剪切机构的采摘头，一定程度上防止采摘过程采摘头触碰水果，减少对水果的表皮的损伤，同时多连杆传动机构为力的放大机构，节省采摘过程中所需要的剪切力。

3.本发明中的采摘器采用可旋转支撑座，将整个采摘器的重量通过可调节背带作用于人体，改变传统手持式采摘器的作业方式，解放了采摘者双手，采摘者作业过程中双手可以从事其他工作，提高了采摘效率。

4.本发明中的采摘器采用折叠关节，实现了作业过程中采摘器的自锁张开，作业完成后采摘器解锁收拢，使采摘器携带方便，加大采摘器在山区的推广度。

5.本发明中的采摘器采用六角伸缩气缸以达到采摘器长度的调节，可实现采摘器的长度无级调节；同时采用六角活塞杆，避免采摘过程中因采摘头的重量使六角活塞杆在伸缩气缸内部的转动，降低采摘效率。

附图说明

图1为本发明中采摘器作业工况下装配图的主视图。

图2为本发明中采摘器的可旋转支撑座装配图的俯视图。

图3为本发明中采摘器气动控制单元气路元件简图。

图4为本发明中采摘器的手动气泵的结构示意图。

图5为本发明中采摘器折叠关节结构示意图。

图6为本发明中采摘器作业完成后收拢状态的示意图。

图7为本发明中采摘器伸缩气缸的示意图。

图8为本发明中采摘器采摘头的示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本实施例中的可折叠式气动水果采摘器，包括可旋转支撑座100、气动控制单元200、手动气泵300、折叠关节400、伸缩气缸500、采摘头600，所述的可旋转支撑座100通过可调节背带103固定于人体，所述的气动控制单元200通过万向转头设于可旋转支撑座100，所述的手动气泵300采用操作柄带动活塞压缩气体，所述的手动气泵300通过折叠关节400连接于伸缩气缸500，所述的伸缩气缸500设有的活塞杆540固连于采摘头600，所述的采摘头600采用多连接杆结构驱动剪刀部位。

其中，如图2所示，为了实现采摘器的多工采摘及减轻作业者的劳动强度，本实施例中的采摘器采用的可旋转支撑座100，包括万向旋转头110、支撑套120、可调节背带130，所述的可调节背带130固定于人体，将所述的万向旋转头110固设于可调节背带130，所述的支撑套120活接于万向旋转头110设有的插杆111，本可旋转支撑座100将采摘器的的重量通过可调节背带130作用于人体，改变传统手持式采摘器的作业方式，解放了采摘者双手。

其中，如图3所示，为了实现采摘器的长度无极调节及采摘头600设有的剪切机构630运动，采用了伸缩气缸500及手指气缸610作为气动执行机构，并采用了气动控制单元200控制两气缸的运动，使两气缸协调工作。

其中，所述的气动控制单元200包括第一气动阀210、第二气动阀220、第三气动阀240、第一单向阀230、第二单向阀250，所述的第一气动阀210、第二气动阀220、第三气动阀240为两位五通阀，所述的第一气动阀210连接于手指气缸610，所述的第二气动阀220、第三气动阀240分别连接于伸缩气缸500两进气口，所述的第一单向阀230连接于第二气动阀220，所述的二单向阀250连接于第三气动阀240。

其中，本实施例中采用如图4所示的气泵作为动力源，代替了传统采摘器中依靠人力扯断果蒂而影响水果质量，又避免了因动力源过重过大，增加采摘者劳动强度

其中，所述的手动气泵300由缸筒301、连杆302、连杆头303、螺纹连杆305、活塞308、密封圈组309、手柄310、第一连接销311、第二连接销312、第三连接销313组成；所述的活塞308设有多个密封槽308a，所述的密封槽308a设有密封圈组309，所述的活塞308固连于螺纹连杆305的第一端部305a，并通过螺母306锁紧固定，所述的螺纹连杆305的第二端部305b固连于连杆头303，并通过螺母304锁紧固定；所述的活塞308螺纹连杆305、连杆头303所构成的装配体设于缸筒301内部，所述的连杆头303设有销孔303a，所述的销孔303a通过第一连接销311活动连接于连杆302，所述的连杆302另一端通过第二连接销312活动连接于手柄310设有的第一圆柱销孔310a，所述的手柄310头部设有的第二圆柱销孔310b通过第三连接销313连接于缸筒301进气端，所述的缸筒301出气端301a设有出气嘴307，所述的出气嘴307连接出气管，所述的手动气泵300为手指气缸610、伸缩气缸500提供气源。

其中，为了实现作业过程中采摘器的自锁打开，作业完成后采摘器解锁收拢，使采摘器携带方便，加大采摘器在山区的推广度本采摘器采用了如图5所示的折叠关节400。

其中，所述的折叠关节400包括第一关节410、第二关节420、球头柱塞430、销钉440，所述的第一关节410左端部设有第一卡槽412，所述的第一卡槽412通过销孔411固设于手动气泵300，所述的第一关节410右端部设有第一卡头413，所述的第二关节420左端部设有第二卡槽422，所述的第一卡头413通过销钉440活连于第二卡槽422，所述的第二关节420左端部设有球头柱塞430安装孔431，所述的球头柱塞430前端球面设于第一卡头413设有第一球面414，所述的第二关节420右端部设有内螺纹孔423，所述的第一关节410与第二关节420作绕销钉440为轴心的旋转运动，其相对运动角度为0⁰~180⁰。

其中，如图1、6所示，作业时采摘者只需将采摘器打开，使第一关节410、第二关节420中心线在一条直线分布，此时球头柱塞430前端球面卡陷于第一卡头413设有的第一球面414，实现第一关节410、第二关节420的自锁，从而完成采摘器的打开作业。

其中，采摘器作业完成后，作业者只需要施加一作用力，其大小大于球头柱塞430前端球面脱落第一球面414所需要的作用力，在该作用力作用下使第一关节410、第二关节420相脱离，实现采摘器的收拢作业。

其中，为了实现采摘器的长度无级调节及采摘过程中因采摘头的重量使活塞杆在伸缩气缸内部的转动；本实施例采用了伸缩气缸500。

其中，所述的伸缩气缸500，包括缸筒530、活塞杆540、气路盖管520，所述的伸缩气缸500第一端部设有外螺纹510，所述的外螺纹510固连接于内螺纹孔423，所述的活塞杆540其横截面为六边形，所述的活塞杆540通过头部螺纹固连于采摘头600设有的固定板650，所述的气路盖管520固设于伸缩气缸500进气口上方，所述的伸缩气缸500为双作用气缸。

同时采用六角活塞杆，避免采摘过程中因采摘头的重量使六角活塞杆在伸缩气缸内部的转动，降低采摘效率，所述的伸缩气缸500包括缸筒530、活塞杆540、气路盖管520，所述的伸缩气缸500第一端部设有外螺纹510，所述的外螺纹510固连接于内螺纹孔423，所述的活塞杆540其横截面为六边形，所述的活塞杆540通过头部螺纹固连于采摘头600设有的固定板650，所述的气路盖管520固设于伸缩气缸500进气口上方，所述的伸缩气缸500为双作用气缸。

其中，为了实现采摘过程中采摘头触碰水果，减少对水果的表皮的损伤，本实施例采用如图8所示的采摘头600。

其中，所述的采摘头600包括手指气缸610、传动机构（620）、剪切机构630、接收装置640、固定板650，所述的手指气缸610其两侧开闭角度为-10⁰~30⁰，所述的手指气缸610固设于固定板650；所述的传动机构620由第一连杆621、第二连杆622、第三连杆623第四连杆624，所述的第一连杆621、第二连杆622分别固设于手指气缸610两手指，所述的第一连杆621另一端活设于第三连杆623，所述的第二连杆622另一端活设于第四连杆624；所述的第三连杆623、第四连杆624分别活设于剪切机构630的操作手柄，所述的接收装置640采用可拆卸折叠网兜。

其中，所示的传动机构620采用多连杆机构，该多连杆机构为力的放大机构，可节省采摘过程中所需要的剪切力。

采摘作业时，果农按照附图1-8所示，将可旋转支撑座100、气动控制单元200、手动气泵300、折叠关节400、伸缩气缸500、采摘头600进行装配，并按照附图3进行气路连接。装配完成后，操作第一关节410、第二关节420使两者中心线呈180⁰分布，实现折叠关节400的自锁。随之操作手动气泵300设有的手柄310，此时活塞308进行压缩空气，手动气泵300内部气压上升，打开第二气动阀220使伸缩气缸500上升进气口与手动气泵300处于连用状态，此时手动气泵300给伸缩气缸500充气，使伸缩气缸500长度伸长，待采摘头600伸长至水果高度，松开第二气动阀220。继续操作手柄310，打开第一气动阀210使手动气泵300与手指气缸610连通，此时手动气泵300给手指气缸610充气，手指气缸610驱动传动机构620带动剪切机构630剪切水果果蒂，使水果与果枝分离，从而实现水果的单果采摘，剪切完成后松开第一气动阀210。多次重复上面的工作，完成大批量的水果采摘工作。

作业完成后，操作手动气泵300设有的手柄310给伸缩气缸500充气，按下第三气动阀240，使伸缩气缸500下降进气口与手动气泵300处于连用状态，伸缩气缸500在气压作用下回缩至要求长度。待伸缩气缸500回缩完成后，操作第一关节410、第二关节420使两者中心线呈0⁰分布，实现折叠关节400的解锁，同时用力旋下接收装置640的锁紧螺钉，收拢接收网兜，完成采摘工作。