菠萝采摘装置的制作方法

本发明涉及水果采摘技术领域，具体涉及菠萝采摘装置。

背景技术：

菠萝，俗称为凤梨，是著名热带水果之一。菠萝果实品质优良，营养丰富，含有大量的果糖，葡萄糖，维生素b、c，磷，柠檬酸和蛋白酶等物质。目前，对于菠萝的采摘主要分为机器采摘和人工采摘，机器采摘的方式成本高，不易推广；人工采摘的方式为两到三人一组，一人挑着箩筐，另外一人或两人用小刀割断果柄或者一手握果实，一手握住果柄并折断，这种方式效率低，且菠萝外层的刺还容易对采摘人造成伤害。

为了解决机器采摘和人工采摘存在的问题，相关技术中公开了菠萝采摘装置，包括手柄、夹持单元、剪切单元和驱动单元，驱动单元能够驱动所述夹持单元和剪切单元动作，夹持单元和剪切单元均设于手柄上，夹持单元用于夹持菠萝，剪切单元用于剪切菠萝的藤，驱动单元用于驱动夹持单元和剪切单元动作，操作者手持菠萝采摘装置便能完成采摘，菠萝采摘装置的成本低且采摘效率较高。

例如，公开号为cn106856830a的中国专利公开了一种菠萝剪切与采摘装置，包括夹紧装置和剪切装置，夹紧装置包括手柄，夹紧开关，推杆，弹簧，齿条，齿轮，连接块，夹紧手指，剪切刀片，连杆，齿轮，拉绳，剪切操作手柄，回位弹簧，螺栓，自锁机构；剪切装置包括弹簧，橡胶片，齿轮，齿条，连杆，转动销，剪切刀片，拉绳。该方案中的夹紧装置和剪切装置和相关技术中的夹持单元和剪切单元功能相似，使用时，操作者单手握住手柄，将采摘机械手移至菠萝果实处，用夹紧装置夹紧菠萝果实并定位，拉动剪切操作手柄，通过齿轮齿条配合，实现剪切刀片对果柄的剪切。

上述方案的菠萝采摘装置，基本解决了机器采摘和人工采摘存在的成本高和效率低的问题。但上述菠萝采摘装置的操作方法为：先通过夹紧装置夹紧菠萝并定位，再由剪切装置完成剪切。上述操作方法存在以下问题：夹紧装置和剪切装置需分开单独工作，操作者仅为一人的情况下，操作者需要一只手保持夹紧装置的定位，由另一只手拉动拉绳进行剪切，一方面，仅用一只手很难操作保持夹紧装置的定位，另一方面，菠萝藤具有一定韧性，仅用一只手驱动剪切单元，难以施加足够的力。因此，现有菠萝采摘装置存在操作不方便的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供菠萝采摘装置,以避免现有菠萝采摘装置因夹紧和剪切需单独工作导致的操作不方便的问题。

本发明提供的基础方案为：菠萝采摘装置，包括手柄、夹持单元、剪切单元和驱动单元，驱动单元能够驱动所述夹持单元和剪切单元动作，所述剪切单元包括剪刀，所述夹持单元包括两个夹持手，两个夹持手分别固定连接于剪刀的两刀片的外侧边缘上，使得剪刀的两刀片合拢时两个夹持手能够收合。

这样，使用采摘装置采摘菠萝时，操作者驱动剪刀的两刀片合拢，对菠萝的藤进行剪切，此时，与剪刀的两刀片固定连接的两夹持手能聚拢，对菠萝进行夹持，因此，当菠萝的藤被切断时，夹持手能稳固夹住菠萝，以便操作者对菠萝进行收集和放置，从而完成整个采摘过程。本方案中，夹持单元和剪切单元固定连接，操作者通过一个动作便能同时完成菠萝的夹持和剪切，实现了夹持和剪切的同步进行，因此，本方案解决了现有菠萝采摘装置因夹紧和剪切需单独工作导致的操作不方便的问题。

优选的，所述夹持手包括支架和若干夹持手指，所述夹持手指均与支架垂直且固定连接，所述支架与剪刀的刀片的外侧边缘固定连接。

这样，多根夹持手指能同时对菠萝的多个位置进行固定，这有利于提升对菠萝的夹持稳定性。

优选的，所述支架和夹持手指均为圆弧形，所述夹持手指均匀地排列在支架的外表面，所述支架和夹持手指均为硬质弹性材料。

这样，在夹持菠萝时，由于夹持手的支架为硬质弹性材料，使得夹持手在保证夹持稳定性的前提下具有一定的可调空间（在支架的形变范围内），使夹持手能够稳固的夹持不同体积的菠萝；同时，由于支架和夹持手指均为圆弧状，排列于支架上的夹持手指形成的支撑面趋近于球面或椭球面，使得夹持手在夹持时能更好地与菠萝接触，能提升夹持的稳定性。

优选的，所述剪切单元还包括底板，所述底板与手柄的前端固定连接，所述剪刀的两刀片的转轴与底板固定连接。

这样，当剪切单元的剪刀切断菠萝的藤是，夹持手夹持住整个菠萝，此时，整个菠萝的重量可由底板承受，这有利于提升整个装置的稳定性。

优选的，所述驱动单元包括电机、齿轮、齿条、第一连杆和第二连杆；

所述第一连杆的第一端与剪刀的一个刀片的刀柄铰接，所述第二连杆的第一端与剪刀的另一个刀片的刀柄铰接，所述第一连杆和第二连杆的第二端与齿条铰接在一起；

所述电机的输出端与齿轮固定连接，所述齿轮与齿条啮合，使得所述电机的输出端转动时齿条能够带动齿条运动。

这样，由电机的输出端提供动力带动齿轮转动，齿轮的转动能够带动齿条运动，齿条通过第一连杆和第二连杆带动剪刀的刀片运动，使剪刀完成剪切动作（齿条向刀片方向运动时，两刀片张开；齿条向远离刀片的方向运动时，两刀片合拢），这样的结构工作稳定且占用空间小。

优选的，所述第一连杆和第二连杆的长度相同。

这样，由于第一连杆和第二连杆的长度相同，能使剪刀始终保持朝向正前方的运动，这更有利于操作者操作和使用。

优选的，所述手柄上设置有启动开关、正转开关和反转开关；所述启动开关的触点端串接于电机的供电回路上，使得所述启动开关的触点端闭合时电机的供电回路能够接通；所述正转开关的触点端串接于电机的正转回路上，使得所述正转开关的触点端闭合时电机的正转回路能够接通；所述反转开关的触点端串接于电机的反转回路上，使得所述反转开关的触点端闭合时电机的反转回路能够接通。

这样，按下启动开关，电机供电的供电回路可工作。若按下正转开关，电机和齿轮带动齿条向远离刀片的一侧运动，齿条通过第一连杆和第二连杆带动剪刀的两刀片合拢，完成剪切；若按下反转开关，电机和齿轮带动齿条朝刀片方向运动，齿条通过第一连杆和第二连杆带动剪刀的两刀柄张开，剪切单元复位。操作者通过按动启动开关、正转开关和反转开关便能操作整个菠萝采摘装置，具有操作简单、方便、快捷且省力的效果。

优选的，所述手柄上还设有软套，软套上开设有能够露出启动开关、正转开关和反转开关的缺口。

这样，操作者能握在手柄上的软套上，能使整个操作过程更舒适，这有利于提升操作者的使用体验感。

优选的，所述夹持手指上设有柔性的保护层，所述保护层与夹持手指固定连接。

这样，一方面，设置于夹持手指上柔性的保护层能对菠萝形成保护，防止采摘过程中损伤菠萝，另一方面，保护层能使夹持手与菠萝之间更紧密，有利于提升对菠萝的夹持稳定性。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例一中菠萝采摘装置的俯视图；

图2为实施例一中驱动单元的结构示意图；

图3为实施例一中电机驱动电路的电路图；

图4为实施例二中夹持手的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：手柄1、剪刀2、底板21、第一刀片22、第二刀片23、第一夹持手31、第二夹持手32、支架301、夹持手指302、驱动单元4、电机41、齿轮42、齿条43、第一连杆44、第二连杆45、软套5、启动开关61、正转开关62。

实施例一：

如图1所示：菠萝采摘装置，包括手柄1、剪切单元、夹持单元和驱动单元4，驱动单元4能够驱动所述夹持单元和剪切单元动作，；剪切单元、夹持单元和驱动单元4均设置于手柄1的前端。

如图2所示：剪切单元包括底板21和剪刀2，底板21为矩形钢板，底板21焊接固定于手柄1的前端，剪刀2包括通过转轴铰接的第一刀片22和第二刀片23，第一刀片22和第二刀片23的转轴焊接固定于底板21的中心位置处。

夹持单元包括第一夹持手31和第二夹持手32，第一夹持手31焊接固定于第一刀片22的外侧边缘上，第二夹持手32焊接固定于第一刀片22的外侧边缘上，第一夹持手31和第二夹持手32均包括支架和三根夹持手指，三根夹持手指竖直且平行排列，三根夹持手指均与支架垂直且焊接固定；支架与刀片的外侧边缘焊接固定。本实施例中，支架和夹持手指均为钢材制成；夹持手的夹持手指上均粘接固定有柔性的保护层，本实施例中，保护层为海绵。

驱动单元4包括电机41、齿轮42、齿条43、第一连杆44和第二连杆45；第一连杆44的前端通过销轴与第一刀片22的尾部铰接，第二连杆45的前端通过销轴与第二刀片23的尾部铰接，第一连杆44和第二连杆45的后端均通过销轴与齿条43的前端铰接在一起；齿轮42与电机41的输出端焊接固定，齿轮42与齿条43啮合，齿轮42转动时能带动齿条43运动。本实施例中，电机41可采用新永泰的4632-370型小型电机41，该电机41的最大扭矩为25kg。

手柄1的后部安装有启动开关61、正转开关62和反转开关63；如图3所示：电机41的驱动电路上，所述手柄1上设置有启动开关61、正转开关62和反转开关63；所述启动开关61的触点端串接于电机41的供电回路上，使得所述启动开关61的触点端闭合时电机41的供电回路能够接通；所述正转开关62的触点端串接于电机41的正转回路上，使得所述正转开关62的触点端闭合时电机41的正转回路能够接通；所述反转开关63的触点端串接于电机41的反转回路上，使得所述反转开关63的触点端闭合时电机41的反转回路能够接通。本实施例中，采用双电源供电，电源均为12v的干电池。

手柄1的后部位置上还套设有软套5，软套5上一体成型有能露出启动开关61、正转开关62和反转开关63的缺口，软套5与手柄1粘接固定，本实施例中，软套5为橡胶材质。

手柄的内部为中空腔室，干电池和电机41的驱动电路上的导线均放置于手柄的中空腔室内。

本实施例的工作过程：

1)剪切、夹持

操作者握住菠萝采摘装置的手柄1，将剪刀2和夹持手对准菠萝(剪刀2对准菠萝的藤)。操作者首先按下启动开关61，然后按下正转开关62，电机41的正转回路接通，电机41正转，齿轮42带动齿条43朝远离剪刀2的一侧运动，此时，齿条43通过第一连杆44、第二连杆45带动第一刀片22和第二刀片23逐渐合拢，第一夹持手31和第二夹持手32也逐渐聚拢，随着电机41继续转动，第一夹持手31和第二夹持手32夹持住菠萝，第一刀片22和第二刀片23也完成对菠萝藤的剪切。

2)放置

完成剪切后，操作者将菠萝移动到菠萝收集处位置，然后按下反转开关63，电机41反转回路接通，电机41反转，齿轮42带动齿条43朝靠近剪刀2的一侧运动，齿条43通过第一连杆44和第二连杆45带动第一刀片22和第二刀片23逐渐张开，第一夹持手31和第二夹持手32也逐渐展开，最终完成对菠萝的放置。

实施例二：

本实施例与实施例一相比，不同之处仅在于，本实施例中夹持单元的夹持单元不同。

本实施例中，夹持单元包括两个夹持手，两个夹持手分别焊接固定于剪刀2的两刀片上。

如图4所示：夹持手包括支架301和夹持手指302，其中，支架301和夹持手指302均为硬质弹性材料制成，支架301和夹持手指302均为圆弧状。其中，夹持手指302的数量为三根，三根夹持手指302分别均匀地排列支架301的外表面。本实施例中，支架301和夹持手指302均采用abs塑料制成，可采用abs塑料的专用胶水完成支架301和夹持手指302的粘接固定。

本实施例中，在夹持菠萝时，由于夹持手的支架301为硬质弹性材料，使得夹持手在保证夹持稳定性的前提下具有一定的可调空间(在支架301的形变范围内)，使夹持手能够稳固的夹持不同体积的菠萝；同时，由于支架301和夹持手指302均为圆弧状，排列于支架301上的夹持手指302形成的支撑面趋近于球面或椭球面，使得夹持手在夹持时能更好地与菠萝接触，能提升夹持的稳定性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。