一种环抱型桂皮采摘机及其采摘方法

1.本发明涉及农用机械领域，具体是一种环抱型桂皮采摘机及其采摘方法。


背景技术：

2.（1）市场现有的桂皮采摘技术大多以人工采摘为主，人工采摘时间耗费时间长，采摘效率低下。
3.（2）现有采摘技术需要将桂树砍伐，破坏原有桂皮（中药）树林，桂皮（中药）树林的再生需要较长时间。
4.（3）传统采摘桂皮机械较为笨重，运送携带不方便，耗电量大，不能实现经济环保。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明提出一种环抱型桂皮采摘机及其采摘方法，该装置集桂皮采集、桂皮树喷药、桂皮树保鲜膜包裹于一体，大大提高了采摘效率和桂皮采摘质量。
6.为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：一种环抱型桂皮采摘机，包括：爬树轮机构，位于装置的最底部，用于与待采摘的桂皮树干实现夹紧并可沿所述桂皮竖杆上、下移动；第一环形轨道结构，沿水平方向布置在所述爬树轮机构的上部，通过第一支架与所述爬树轮机构固定连接，第一环形轨道结构内侧设有第一环形轨道槽，第一环形轨道槽中设有第一水平切割机构，所述第一水平切割机构能够在所述第一环形轨道槽中进行水平方向的环形切割运动；第二环形轨道结构，沿水平方向布置在所述第一环形轨道结构的上部，通过第一竖向伸缩单元与所述第一环形轨道结构连接，第二环形轨道结构的内侧设有第二环形轨道槽，第二环形轨道槽中设有第二水平切割机构，所述第二水平切割机构能够在所述第二环形轨道槽中进行水平方向的环形切割运动；纵向切割机构，设置在所述第二环形轨道结构上；剥离刀片组件，设置在所述第一水平切割机构和第二水平切割机构之间，用于剥离桂皮；覆膜机构，位于装置最上部，用于对采摘完桂皮的树干部分进行覆膜保护，包括：第三环形轨道结构，沿水平方向布置在所述第二环形轨道结构的上部，通过第三环形轨道结构支撑板与所述第二环形轨道结构固定连接，第三环形轨道结构上通过覆膜夹紧轮组件与覆膜组件连接；药液储存箱，设置在所述第二环形轨道结构与第三环形轨道结构之间；所述第三环形轨道为空心管道，所述空心管道内设有输药软管，空心管道的管壁内侧设有喷药头，所述喷药头与所述输药软管的出水口连通；药液储存箱内设有泵，所述泵的出水口与所述输药软管的进水口连接。
7.所述爬树轮机构包括：左、右对称布置的两个爬树夹紧轮，每个爬树夹紧轮分别通过爬树夹紧轮轴连接有爬树用的第一电机；所述爬树夹紧轮轴的外部可转动的同轴套设有夹紧轮轴套；第一双向直线伸缩单元，横向布置在两个爬树夹紧轮之间，第一双向直线伸缩单元的两个伸缩轴分别通过连接架与两个夹紧轮轴套固定连接；一爬树辅助轮，包括辅助轮轮架，所述辅助轮轮架上通过辅助轮轴安装有辅助轮体；第一直线伸缩单元，固定在所述第一双向直线伸缩单元上，其伸缩轴与所述辅助轮轮架连接。
8.所述第一环形轨道结构包括：第二双向直线伸缩单元，其两个伸缩端上分别连接有一个第一半环形轨道单元，两个第一半环形轨道单元左右对称布置，在所述第二双向直线伸缩单元的伸缩下能够组合成所述第一环形轨道结构；所述第二环形轨道结构包括：第三双向直线伸缩单元，其两个伸缩端上分别连接有一个第二半环形轨道单元，两个第二半环形轨道单元左右对称布置，在所述第三双向直线伸缩单元的伸缩下能够组合成所述第二环形轨道结构；所述第三环形轨道结构包括：两个第三半环形轨道单元，两个第三半环形轨道单元左右对称布置，在所述第三双向直线伸缩单元的伸缩下能够组合成所述第三环形轨道结构。
9.所述第一水平切割机构和第二水平切割机构结构相同，均包括：第二电机，其驱动轴通过联轴器与一单侧受支撑的输入轴传动连接；输入锥齿轮，连接在所述单侧受支撑的输入轴上；第一输出锥齿轮，与所述输入锥齿轮相啮合，所述第一输出锥齿轮上连接有输出轴，所述输出轴的一端连接有行走轮；第二输出锥齿轮，连接在所述单侧受支撑的输入轴上且与所述第一输出锥齿轮相啮合，第二输出锥齿轮与所述第一输出锥齿轮平行布置；第一切割刀片，连接在所述单侧受支撑的输入轴远离所述第二电机的一端；所述行走轮设置在所述环形轨道槽内且能够相对所述环形轨道移动。
10.所述纵向切割机构包括：第一连接底座，与所述第二环形轨道结构固定连接；水平旋转单元，设置在所述第一连接底座上；第二直线伸缩单元，与所述水平旋转单元固定连接，其伸缩轴上连接有第三电机，所述第三电机的驱动轴上安装有第二切割刀片，第二切割刀片所在切割平面与水平面相垂直通过所述水平旋转单元调整第二切割刀片的水平角度；通过所述第二直线伸缩单元调整第二切割刀片与待切割桂皮树干之间的距离。
11.所述覆膜组件包括：
第二连接底座，其底部通过覆膜夹紧轮与所述第三环形轨道结构连接；第四电机，安装在所述第二连接底座上，其驱动轴穿过所述第二连接底座与所述覆膜夹紧轮驱动连接；竖向支撑，底部安装在所述第二连接底座上，其上端与第三直线伸缩单元连接，所述第三直线伸缩单元的伸缩轴上连接覆膜机。
12.所述剥离刀片组件包括：第二竖向伸缩单元，其上端通过第一连接杆与所述第二水平切割机构上的齿轮箱固定连接；下端通过第二连接杆与所述第一水平切割机构上的齿轮箱固定连接；第二竖向伸缩单元的侧壁上固定剥离刀片。
13.所述第一竖向伸缩单元包括：直线电机，固定在所述第一环形轨道结构上，其伸缩杆端与所述第二环形轨道结构连接；两根伸缩杆，连接在所述第一环形轨道结构与第二环形轨道结构之间，且以所述直线电机的伸缩杆为中心左右对称布置。
14.本发明进一步公开一种基于所述环抱型桂皮采摘机的采摘方法，包括以下步骤：s1、通过爬树轮结构夹设在待采摘桂皮树的树干底部，同时将所述第一环形轨道结构、第二环形轨道结构以及第三环形轨道结构套接在待采摘桂皮树的树干外部；s2、通过所设爬树轮机构带动整个装置从树杆底部向上爬；随着机器向上爬升，通过所述纵向切割机构完成待采摘桂皮树的纵向切割；s4、爬升指定高度后，纵向切割完成，纵向切割刀片收回；s5、通过所设第一竖向伸缩单元调整第一环形轨道结构和第二环形轨道结构之间距离；s6、通过第一环形切割机构和第二环形切割机构对待采摘桂皮树的树干进行环切，同时通过设置在两个水平切割机构之间剥离刀片组件上的剥离刀片插入纵向切割好的缝，将已经切割完毕的桂皮剥离待采摘桂皮树的树干；s7、通过爬树轮机构带动整个装置下降；s8、下降过程中，通过药液存储箱将药液由第三环形轨道结构中的管道以及喷药头对已经剥离桂皮部分的树干进行喷洒；同时通过位于装置最上部的覆膜机构对喷洒完药液的树干进行旋转覆膜；s9、机器到达待采摘桂皮树的树干底部，同时将爬树轮结构、第一环形轨道结构、第二环形轨道结构、第三环形轨道结构松开，从已采摘完桂皮的桂皮树的树干取下。
15.有益效果：本发明相比于现有采摘方法及装置具有以下几个技术优点：第一．本发明可以根据桂皮树的不同树龄，不同树木大小进行采摘桂皮。
16.第二．本发明实现了桂皮采摘的自动化，桂皮采摘后通过喷药机构和覆膜机构实现桂皮采摘后桂皮的再生。
17.第三．本发明通过环形轨道的环切机构实现对树木上桂皮的环形切割，纵向悬臂实现对桂皮的纵向切割，剥离刀片剥离桂皮。
18.第四．本发明体积较小，方便搬运。
附图说明
19.图1为本发明环抱型桂皮采摘机的立体结构示意图；其中，4第三双向直线伸缩单元；7第一电机输出轴；8第三双向直线伸缩杆；9第二环形轨道结构；11第一环形轨道结构；18药液储存箱；20第三环形轨道结构支撑板；26覆膜机；36第一水平切割机构上齿轮传动箱；41爬树夹紧轮；图2为本发明环抱型桂皮采摘机后视图；其中，1主体支架；2直线电机；3直线电机伸缩杆；5伸缩套杆；38第一环形切割结构上的第三电机；图3为本发明环抱型桂皮采摘机爬树轮机构侧视图；其中，6铰接机构；47螺栓连接机构；55剥离刀片伸缩杆机构；56下剥离刀片；图4为本发明环抱型桂皮采摘机前视图；其中，17纵向切割机构；19第三环形轨道结构；图5为第一水平切割机构和第二水平切割机构的结构示意图；其中，30第一水平切割机刀片；31行走轮；32剥离刀片连接杆；40第一水平切割机构上刀片保护罩；57上剥离刀片；图6为纵向切割机构的结构示意图；其中，12连接底座；13纵向切割机旋转机构；（5-15，5-16）纵向切割机液压伸缩杆；17纵向切割电机；29纵向切割电机输出轴；30纵向切割刀片；40纵向切割刀片保护罩；53螺钉连接；图7为覆膜机构的结构示意图；其中，21覆膜机底座；22覆膜机夹紧轮；23竖向支撑；（6-24，6-25）覆膜机液压伸缩杆；28覆膜机滚筒；45销钉连接机构；51螺钉连接机构；54覆膜机动力电机；图8为爬树轮机构结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
21.实施例1如图1所示，一种环抱型桂皮采摘机，包括：爬树轮机构，位于装置的最底部，用于与待采摘的桂皮树干实现夹紧并可沿所述桂皮竖杆上、下移动；第一环形轨道结构11，沿水平方向布置在所述爬树轮机构的上部，通过第一支架与所述爬树轮机构固定连接，第一环形轨道结构11内侧设有第一环形轨道槽，第一环形轨道槽中设有第一水平切割机构，所述第一水平切割机构能够在所述第一环形轨道槽中进行水平方向的环形切割运动；第二环形轨道结构9，沿水平方向布置在所述第一环形轨道结构11的上部，通过第一竖向伸缩单元与所述第一环形轨道结构连接，第二环形轨道结构的内侧设有第二环形轨道槽，第二环形轨道槽中设有第二水平切割机构，所述第二水平切割机构能够在所述第二环形轨道槽中进行水平方向的环形切割运动；纵向切割机构，设置在所述第二环形轨道结构9上；
纵向切割机构，设置在所述第二环形轨道结构上；剥离刀片组件，设置在所述第一水平切割机构和第二水平切割机构之间，用于剥离桂皮；所述爬树轮机构从树杆底部向上爬的同时，纵向切割机构对树皮实现纵向切割，到底指定高度后，第一水平切割机构、第二水平切割机构通过环形轨道结构实现圆周运动，对桂皮树进行环切，同时剥离刀片随之插入纵向切割好的缝，实现将桂皮剥离。
22.实施例2进一步的，作为本发明实施例1中爬树轮组件的优选实施例，所述爬树轮机构包括：左、右对称布置的两个爬树夹紧轮，每个爬树夹紧轮分别通过爬树夹紧轮轴连接有爬树用的第一电机；所述爬树夹紧轮轴的外部可转动的同轴套设有夹紧轮轴套；第一双向液压泵，横向布置在两个爬树夹紧轮之间，第一双向液压泵的两个活塞杆分别通过连接架与两个夹紧轮轴套固定连接；一爬树辅助轮，包括辅助轮轮架，所述辅助轮轮架上通过辅助轮轴安装有辅助轮体；第一单向液压泵，固定在所述第一双向直线伸缩单元上，其活塞杆与所述辅助轮轮架连接。
23.通过第一双向液压泵提供夹紧动力，为爬树提供足够的摩擦力。同时可以进行伸缩以便适应不同树龄，不同粗壮的桂皮树。爬树夹紧轮分别通过各自的驱动电机驱动实现沿桂皮树杆上下移动。爬树辅助轮起到辅助夹紧及支撑的作用。
24.当桂皮采摘机向上运行时，纵向切割机通过可旋转的悬臂转到与树木纵向垂直，通过采摘机上下移动进行纵向切割。
25.实施例3进一步的，作为本发明实施例1中第一环形轨道结构的优选实施例，所述第一环形轨道结构包括：第二双向液压泵，其两个活塞杆上分别连接有一个第一半环形轨道单元，两个第一半环形轨道单元左右对称布置，在所述第二双向液压泵的伸缩下能够组合成所述第一环形轨道结构；所述第二环形轨道结构包括：第三双向液压泵，其两个活塞杆上分别连接有一个第二半环形轨道单元，两个第二半环形轨道单元左右对称布置，在所述第三双向直线伸缩单元的伸缩下能够组合成所述第二环形轨道结构；所述第三环形轨道结构包括：两个第三半环形轨道单元，两个第三半环形轨道单元左右对称布置，分别通过一个第三环形轨道结构支撑板20与第二环形轨道结构9固定连接，在所述第三双向液压泵的伸缩下能够组合成所述第三环形轨道结构。
26.实施例4如图5所示，进一步的，作为本发明实施例1中水平切割机构的一个优选实施例，所
述第一水平切割机构和第二水平切割机构结构相同，均包括：第二电机，其驱动轴通过联轴器与一单侧受支撑的输入轴传动连接；输入锥齿轮，连接在所述单侧受支撑的输入轴上；第一输出锥齿轮，与所述输入锥齿轮相啮合，所述第一输出锥齿轮上连接有输出轴，所述输出轴的一端连接有行走轮；第二输出锥齿轮，连接在所述单侧受支撑的输入轴上且与所述第一输出锥齿轮相啮合，第二输出锥齿轮与所述第一输出锥齿轮平行布置；第一切割刀片，连接在所述单侧受支撑的输入轴远离所述第二电机的一端；所述行走轮设置在所述环形轨道槽内且能够相对所述环形轨道移动。
27.所述剥离刀片组件包括：第二竖向伸缩单元，其上端通过第一连接杆与所述第二水平切割机构上的齿轮箱固定连接；下端通过第二连接杆与所述第一水平切割机构上的齿轮箱固定连接；第二竖向伸缩单元的侧壁上固定剥离刀片。
28.如图6所示，进一步的，作为本发明实施例1中纵向切割机构的优选实施例，所述纵向切割机构包括：第一连接底座，与所述第二环形轨道结构固定连接；水平旋转单元，设置在所述第一连接底座上；第二直线伸缩单元，与所述水平旋转单元固定连接，其伸缩轴上连接有第三电机，所述第三电机的驱动轴上安装有第二切割刀片，第二切割刀片所在切割平面与水平面相垂直。
29.实施例5进一步的，作为本发明实施例1的优选，所述剥离刀片组件包括：第二竖向伸缩单元，其上端通过第一连接杆与所述第二水平切割机构上的齿轮箱固定连接；下端通过第二连接杆与所述第一水平切割机构上的齿轮箱固定连接；第二竖向伸缩单元的侧壁上固定剥离刀片。
30.实施例6进一步的，作为本发明实施例1的优选，还包括覆膜机构，用于对采摘完桂皮的树干部分进行覆膜保护，包括：第三环形轨道结构19，沿水平方向布置在所述第二环形轨道结构9的上部，通过第三环形轨道结构支撑板20与所述第二环形轨道结构9固定连接，第三环形轨道结构19上通过覆膜夹紧轮组件与覆膜组件连接；喷药组件，设置在所述覆膜机构上，用于对对桂皮采摘后外露的树干进行药液喷洒，具体包括：药液储存箱，设置在所述第二环形轨道结构与第三环形轨道结构之间，药液储存箱内设有泵，所述泵的出水口与所述输药软管的进水口连接；所述第三环形轨道为空心管道，所述空心管道内设有输药软管，空心管道的管壁内侧设有喷药头，所述喷药头与所述输药软管的出水口连通。
31.本发明实施例6所述环抱型桂皮采摘机的采摘方法，包括以下步骤：s1、通过爬树轮结构夹设在待采摘桂皮树的树干底部，同时将所述第一环形轨道结构、第二环形轨道结构以及第三环形轨道结构套接在待采摘桂皮树的树干外部；
s2、通过所设爬树轮机构带动整个装置从树杆底部向上爬；随着机器向上爬升，通过所述纵向切割机构完成待采摘桂皮树的纵向切割；s4、爬升指定高度后，纵向切割完成，纵向切割刀片收回；s5、通过所设第一竖向伸缩单元调整第一环形轨道结构和第二环形轨道结构之间距离；s6、通过第一环形切割机构和第二环形切割机构对待采摘桂皮树的树干进行环切，同时通过设置在两个水平切割机构之间剥离刀片组件上的剥离刀片插入纵向切割好的缝，将已经切割完毕的桂皮剥离待采摘桂皮树的树干；s7、通过爬树轮机构带动整个装置下降；s8、下降过程中，通过药液存储箱将药液由第三环形轨道结构中的管道以及喷药头对已经剥离桂皮部分的树干进行喷洒；同时通过位于装置最上部的覆膜机构对喷洒完药液的树干进行覆膜；s9、机器到达待采摘桂皮树的树干底部，同时将爬树轮结构、第一环形轨道结构、第二环形轨道结构、第三环形轨道结构松开，从已采摘完桂皮的桂皮树的树干取下。