一种具有挑选功能的球状水果采摘装置的制作方法

本发明属于水果采摘技术领域，具体涉及一种具有挑选功能的球状水果采摘装置。

背景技术：

我国不单是生产水果的大国，同时也是消费水果的大国，但是随着人口老龄化问题的加剧、大量劳动力向城市迁移，留守的人口青壮年缺少，果园的收成又关乎大多数种植家庭的收入，据统计，在整个水果市场中，苹果、桃子、梨等球状水果的需求占到了一大半，而这些水果种植生产过程中，人工采摘所消耗的劳动强度占整个种植周期的45%左右，并且季节对人工采摘作业影响也比较大，因此这些水果采摘劳动量大，采摘时间紧。但是目前生产规模化的增加与劳动力减少的矛盾、产量增加与劳动力成本增加的矛盾使得人们对更经济更高效的水果采摘装置需求更为迫切。

目前水果采摘装置主要有全自动水果采摘机和半自动水果采摘辅助装置，前者优点主要在于能够大大减少劳动力的投入，减少人工费用，采摘效率更高，但是缺点在于前期设备投入巨大，操作学习成本高，维修成本高，回本期限长等。但是后者能够弥补前者的不足，前期不需要巨大的资金投入，而且效率依旧很高，维修简单，学习成本低，更加适应我国现在的农业环境。

由于水果收购商每次收购都会对其规格提出要求，比如色泽光亮、表面光滑、大小合适等，其中除了外表要求可通过肉眼辨别外，对水果大小的正确选择成了采摘的第一个问题，而通过肉眼辨别往往误差较大，极易发生采摘的水果不符合要求而被丢弃，造成直接的经济损失。

有鉴于此，特提出此发明，从而解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有挑选功能的球状水果采摘装置，本装置结构简单、设计合理、使用安全、方便，能够帮助果农将采摘装置与机械抓结合进行挑选，避免了对不符合大小要求水果的采摘而造成浪费，同时提高了采摘效率，减少了不必要的经济损失。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：包括能够自由伸缩的操作杆，所述操作杆包括伸缩杆以及套接在伸缩杆外部的套杆；

操作杆的一端设置有手触部，操作杆的另一端设置有夹持部；

操作杆的手触部安装有活动手柄；

操作杆的夹持部设置有用于夹持、挑选水果的机械爪，机械爪包括拉簧以及铰接在一起的弧形左爪和弧形右爪，所述拉簧位于所述弧形左爪与弧形右爪的铰接处，还包括控制拉簧伸缩的绳索，绳索的一端与弧形左爪或者弧形右爪连接，绳索的另一端与活动手柄固定连接，用于控制所述机械爪的张开与闭合；

所述操作杆的夹持部上方还设有切割装置，所述切割装置包括设置在所述操作杆内的微型电机以及与微型电机输出端连接的刀锯，还包括电源装置和控制电源的电源开关，所述电源装置、电源开关以及微型电机通过导线电连接。

进一步的，切割装置还包括用于卡果蒂的剪刀型定位板，剪刀型定位板的剪刀口设置在机械爪的上方。

进一步的，还包括传输通道和收集装置，传输通道的入口与机械爪对接，传输通道的出口正下方设置有收集装置。

进一步的，传输通道为葫芦状的网兜，网兜采用弹性材料。

进一步的，收集装置为碗状接取盘，且设置在传输通道出口正下方

进一步的，接取盘内表面设置有弹性垫。

进一步的，切割装置还包括保护罩，保护罩罩在刀锯的外围。

进一步的，弧形左爪和弧形右爪内表面设置有软质弧形垫圈。

进一步的，机械爪通过螺栓组件可拆卸的固定在操作杆上。

进一步的，刀锯为圆形锯齿刀片。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明采摘装置的机械爪大小根据需要采摘果径的大小相应配置，这样在采摘时，紧压活动手柄，通过绳索拉动拉簧伸展进而控制机械爪张开，利用剪刀型定位板确定机械抓抓取位置后，松开活动手柄，机械爪在拉簧收缩下仅仅夹持住水果，此时打开电源开关，控制切割部进行切割果蒂，最后通过运输通道和收集装置，收集采摘到的水果，即完成采摘；当水果果径小于机械爪闭合时内径时，即机械爪没有夹持住水果，说明水果大小不符合要求，此时则不予采摘，避免依靠经验采摘到不合格的水果造成经济损失。

2、本装置设置有切割装置，其切割装置通过电源开关控制微型电机的运转，通过微型电机的输出端控制刀锯的转动，设置电源开关避免接通电源的刀锯在切割工作时间之外一直处于空转状态，消耗大量的电量造成浪费，同时避免一直转动的刀锯对水果或者树枝造成不必要的伤害，切割装置的设置提高了采摘的效率。

3、本装置机械爪对接有葫芦状的弹性网兜运输通道，以及在网兜的出口端设置有碗状且内表面设置有弹性垫的接取盘，当水果采摘后沿网兜缓慢落入接取盘内，避免水果采摘后的损伤。

4、本装置在刀锯的外围设置有保护罩，因为刀锯在转动的时候十分危险，容易对水果周围的树枝造成破坏，也容易剐蹭到周围其他水果，对水果与果树都会带来巨大伤害，同时也会对果农或者嬉闹的小孩会造成伤害，因此保护罩的设置，解决了以上问题，可以做到安全采摘。

5、本装置的操作杆由伸缩杆和套杆通过螺纹连接在一起，其操作杆的长度可根据需要自由伸缩，即可以对不同高度的水果进行采摘，节省劳动力，提高效率。

6、本装置具有结构简单、设计新颖，克服手动采摘时需要使用较大的人力问题，采摘效率高，其制造成本低，便于推广普及。

附图说明

图1是本发明采摘装置立体结构示意图；

图2是本发明采摘装置另一侧立体结构示意图；

图3是本发明采摘装置a部放大图；

图4是本发明采摘装置主视图；

图5是本发明采摘装置爆炸结构示意图；

图6是本发明采摘装置机械爪与切割装置连接示意图；

图7是本发明采摘装置机械爪立体结构示意图；

图8是本发明采摘装置机械爪的另一侧立体图结构示意图。

图中：1、握把；2、电源开关；3、伸缩杆；4、连接块；5、套杆；6、保护罩；7、刀锯；8、定位板；9、机械爪；10、网兜；11、接取盘；12、绳索；13、活动手柄；14、电源装置；15、固定块；16、微型电机；91、弧形左爪；92、弧形右爪；93、拉簧；94、弧形垫圈；111、弹性垫。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例：本发明装置参阅图1～8所示，一种具有挑选功能的球状水果采摘装置，包括能够自由伸缩的操作杆，所述操作杆包括伸缩杆3以及套接在伸缩杆外部的套杆5，其中伸缩杆3上部设置有外螺纹，套杆5的下部设置有与伸缩杆3相配合的内螺纹，伸缩杆3和套杆5通过螺纹配合可以实现自由伸缩，所述伸缩杆3和套杆5采用中空的铝合金制作，即减轻装置的重量又不丧失装置整体的强度；操作杆的底部设置有手触部，手触部安装有符合人体力学的握把1，握把1采用防滑材料制作；操作杆的长度按需要设计，以苹果树为例，一般树高3米左右，因此设计操作杆的长度为1～2米，加上采摘者自身的身高，即可实现对不同高度的苹果进行采摘。

操作杆的上部设置有夹持部，具体的，操作杆的夹持部设置有用于夹持、挑选水果的机械爪9，机械爪9主要有弧形左爪91和弧形右爪92铰接在一起，其中在铰接处设置有拉簧93，拉簧93的两端分别挂接弧形左爪91和弧形右爪92上，拉簧93的伸缩状态决定机械爪9的张开与闭合，拉簧93的伸缩状态由绳索12控制，绳索12的一端与弧形左爪91或者弧形右爪92连接，如本实施例所示，绳索12设置在弧形左爪91上，绳索12的另一自由端与活动手柄13连接固定，活动手柄13安装在握把1紧上方，活动手柄13采用类似自行车手闸式设计，其中绳索12的松紧可以在活动手柄13上进行调节，调节的幅度为当紧压活动手柄13时，机械爪9完全张开，当放开活动手柄时，机械爪9处于闭合状态，也就是说当放开活动手柄13后，弧形左爪91和弧形右爪92的开口端贴合；所述绳索12的材质优选为韧性强、抗拉强度高、耐高温、耐腐蚀的钢丝绳索，所述钢丝绳索12除了与机械爪9、活动把手13连接部分裸露在外，其余部分包裹于中空的操作杆内，以防止采摘过程中树枝磨损绳索12，提高绳索的使用寿命；所述弧形左爪91和弧形右爪92内表面设置有一层软质弧形垫圈94，以避免机械爪9在夹紧采摘时损伤水果；当我们要采摘出售水果时，水果收购商会对水果提出相应的要求，例如色泽光亮、表面光滑、大小等，其中除了外表要求可通过肉眼辨别外，其大小很难通过肉眼辨别，极易发生采摘的水果不符合要求而被丢弃，造成直接的经济损失，为此本装置机械爪9的设置不仅能够夹持水果，而且具有挑选水果大小的功能，以苹果收购为例，当收购商要求大小为70（最大直径70mm）以上时，对应的机械爪9设置成闭合状态时内圈直径为70mm，这样当果农使用本装置采摘时，机械爪9能够夹持住70（含70）以上苹果，即立刻进行采摘，反之则不予采摘，设计时，机械爪9完全张开时的内径一般略大于正常最大水果直径1～5mm左右，以适应采摘不同大小的水果；所述机械爪9通过螺栓组件可拆卸的固定在操作杆上，具体的，如本实施例图7～8所示，弧形左爪91、弧形右爪92分别通过两组螺栓组件与操作杆可拆卸连接，其中弧形左爪91、弧形右爪92与一组螺栓组件铰接并于操作杆固定，另一组螺栓与弧形右爪92、操作杆完全固定，所述弧形右爪92与螺栓组件连接处高于弧形左爪91与操作杆的连接处，保证弧形左爪91能够活动，采用螺栓组件连接方便更换，以适应收购商收购不同大小的水果。

需要说明的是，在操作杆的夹持部上方还设有切割果蒂的切割装置，所述切割装置包括设置在操作杆内的微型电机16，以及与微型电机16输出端连接的刀锯7，所述刀锯7为圆形锯齿刀片，还包括电源装置14和控制电源的电源开关2，所述电源装置14、电源开关2以及微型电机16通过导线电连接；优选的所述电源开关2设置在操作杆的底部，位于握把1的上方，方便活动手柄13松开后，机械爪9夹持水果时，大拇指可以方便地对电源开关2进行操作，电源开关2设置为按钮式，通过按下接通电源、再次按下断开电源的操作方式来控制刀锯7的转动；所述电源装置14为五号碱性电池，电池安装在在握把1上方，并使用内嵌式隐藏设计将电池内置于伸缩杆内部，外侧设置有贴合操作杆的电池盒盖，盒盖的设置避免杂物落入盒内引起电路短路。

所述切割装置还包括用于卡果蒂的剪刀型定位板8，剪刀型定位板8的剪刀口设置在机械爪9的上方，方便采摘，剪刀型定位板8的设置解决了部分水果长在较高的地方，果农在对果蒂分离时难以准确确定果蒂位置，容易造成误伤水果的事故，所以设置剪刀型的定位板8，使果农能够方便轻易地对果蒂进行定位并切割，如本实施例定位板8设置在刀锯7的下方，厚度为3～6mm，剪刀口采用圆弧设计使得表面圆润光滑，避免对水果表面造成损伤，同时可以保证切割后保留在水果的果蒂的长度，在堆积时避免了相邻水果之间因为果蒂造成损伤。

所述切割装置还设置有保护罩6，保护罩6采用圆柱壳体设计，设置在刀锯7的外围，即保护罩6包裹住刀锯7，且在剪刀型定位板8上方留出开口，可以无障碍地用来送入果蒂对其进行切割，定位板8远离剪刀口一端插入到保护罩6圆柱壳体内，防止保护罩6周向转动，在保护罩的顶端中心进行固定，例如设置盖帽或者凹槽等，防止保护罩6轴向窜动；保护罩6的设置，避免了刀锯7在转动时对周围树枝、水果的损坏，另外安装保护罩有利于防止果农或者小孩误操作带来的伤害等，有助于装置的使用安全。

如图5～6所示，切割装置和机械爪9通过固定块15以及螺栓组件并操作杆可拆卸连接，其中机械爪9的固定端安装在固定块15内，微型电机16的一部分卡装在套杆5内并于导线连接，另一部放置在固定块15对应配置的孔内，然后通过螺栓组件将固定块15、机械爪9和套杆5固定连接，其中绳索12穿过固定块15上预设的孔并通过中空操作杆与活动手柄13连接，微型电机16的输出端连接刀锯7，其在微型电机16与刀锯之间设置有定位板8，在刀锯7的上方安装保护罩6，所述微型电机16选择带有阶梯轴样式的，刀锯7固定在微型电机16的阶梯轴上，保证在启动电源开关2后，微型电机16能够带动刀锯7进行转动。

所述装置还设置有传输通道和收集装置，传输通道的入口与所述机械爪9对接，传输通道的出口正下方设置有收集装置，优选的传输通道为葫芦状的网兜10，所述网兜10选用弹性材料制作，例如选取材质为涤纶布料，其特点在于弹性高、抗腐蚀能力强、不怕霉菌虫蛀等，非常适合田间劳作，同时布料表面比较光滑，保证水果在下落过程中表面不会擦伤；所述收集装置主要由碗状的接取盘11和用于连接所述接取盘11与操作杆的连接块4组成，在接取盘11内表面还设置有弹性垫111，保证水果落入接取盘11完好无损；其整个采摘、运输、收集过程优点如下：水果在机械爪9和切割装置的配合下，完成挑选和切割果蒂，水果沿葫芦状弹性网兜10下落，由于采用葫芦状网兜10能够有效控制水果下落速度，避免水果猛烈掉入接取盘11损伤水果。

本装置的采摘操作流程如下：

首先，检查装置，确保要采摘的水果的大小与机械爪内径相应，启动电源开关，查看刀锯是否运行良好。

其次，选择要采摘的水果后，紧压活动把手，通过绳索控制拉簧伸开，进而控制机械爪张开，利用定位板卡住果蒂后，松开活动手柄，观察机械爪是否夹持住水果，如果夹持住，则开启电源开关，切割果蒂，反之则放弃本次采摘；

然后，水果被切割分离后，关闭电源开关，再次紧握活动把手，使机械爪张开，水果通过弹性光滑的网兜慢慢下落，避免果面和果肉损伤；

最后，水果慢慢掉落在弹性接取盘中，然后手动取出水果放入篮子，即完成一次采摘。

本装置结构简单、使用方便，可适用于苹果、梨、桃子、杏等球状水果的采摘，其采摘效率高，能够大大降低果农的劳动强度，且不会对果物造成损伤，具有很高的实用性，其制造成本低，便于推广普及。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。