1.本发明涉及花椒采摘技术领域，具体的说是一种低损伤花椒采摘装置。
背景技术：
2.花椒属落叶灌木或小乔木，是一种顶生小型林果，是我国广泛种植的一种特色辛香料和中药材。其果皮可作为调味料，并能提取芳香油，又可入药，种子可食用，也可加工制作肥皂。我国花椒种植面积约为175万hm
2 ,并且种植面积每年以20%~30%的速度增加。因此，花椒具有重要的经济价值。
3.由于花椒树枝伸展长、带刺以及果实小而致使人工采摘困难，同时花椒采摘要求既要不伤叶、芽、枝，又要适时收获，因此导致花椒机械采收十分困难。目前国内外对花椒的机械化采摘研究较少，花椒仍然以人工采收为主。如何通过实际研究，确定一种适宜于花椒的低损伤采收方法是现代农业一个亟待解决的难题。
技术实现要素：
4.本发明的技术目的为：设计一种花椒采摘装置，使其能够快速、方便，且可靠地对花椒树枝干上的花椒果实进行低损伤采摘，以解决现有技术中花椒机械采摘困难的问题，实现高效、低损伤的现代农业花椒采摘要求，提高采摘效率。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低损伤花椒采摘装置，包括控制机构、壳体组件、以及设置在壳体组件内部，并与控制机构连接的低损采摘组件、纵向移动组件和悬停组件，在壳体组件的下方还对接设置有收集清选组件，该收集清选组件也与控制机构连接，用于对采摘的花椒进行收集和清选；所述的壳体组件包括内外嵌套设置的内壳和外壳，该内壳和外壳均呈上端开口结构，在内壳和外壳的顶端还开设有用于放置花椒树枝干的凹槽；所述的低损采摘组件由左右对称设置在壳体组件内的两个采摘单元构成，每个采摘单元包括固定轴丝杆步进电机、微型气弹簧、采摘支撑导轨和低损采摘头，采摘支撑导轨水平固定在内壳的内侧，微型气弹簧放置在该采摘支撑导轨上，微型气弹簧的壳体与固定轴丝杆步进电机的输出轴连接，微型气弹簧的内杆末端与低损采摘头连接，左右两个采摘单元的低损采摘头相配合，实现对凹槽内花椒树枝干上的花椒进行夹取式采摘；所述的纵向移动组件包括57步进电机、曲柄传动单元和两组光电开关，曲柄传动单元的一端固定在57步进电机的电机轴上，另一端与内壳的外侧固定连接，使57步进电机能够经由曲柄传动单元带动整个内壳和低损采摘组件进行上下运动，所述的两组光电开关分别设置在曲柄传动单元上下位移的极限位置，用于对纵向移动组件的启停进行控制；所述的悬停组件包括升降气弹簧，该升降气弹簧的壳体固定在外壳上，升降气弹簧的内杆末端固定在内壳上，使升降气弹簧能够带动内壳和低损采摘组件进行上下运动。
6.进一步的，所述的内壳和外壳均呈长方体形结构，凹槽开设在内壳和外壳长度边的中线上。
7.进一步的，所述微型气弹簧的内杆末端通过连接板与低损采摘头连接，微型气弹簧的行程为25mm，伸缩压力界限为20n。
8.进一步的，所述的采摘支撑导轨上还焊接有用于辅助微型气弹簧收缩后复位的复位杆。
9.进一步的，所述的低损采摘头呈波纹状结构，且波纹状低损采摘头的侧面弧度为1.5mm。
10.进一步的，所述的低损采摘头由柔性材质制成。
11.进一步的，所述的曲柄传动单元包括曲柄、摇杆和连杆，曲柄的一端固定在57步进电机的电机轴上，另一端通过限位连接轴与摇杆的一端连接，摇杆的另一端通过y型接头ⅰ与连杆连接，所述的连杆上从上到下依次套设有第一导向支座、第二导向支座和第三导向支座，其中，第一导向支座和第三导向支座固定在内壳的外侧，并与连杆固定连接，第二导向支座固定在外壳的内侧，连杆能够在第二导向支座内上下滑动。
12.进一步的，在壳体组件的内部还设置有辅助导向组件，该辅助导向组件包括滑轮和导向轨，滑轮通过滑轮固定支座固定在内壳的外侧，导向轨设置在外壳的内侧，并沿纵向移动组件的上下运动方向设置。
13.进一步的，所述的收集清选组件包括上下对接设置的方形伸缩波纹管和收集箱，所述方形伸缩波纹管的上端与壳体组件中的外壳上下对接，在收集箱的一侧安装有小型轴流风机，收集箱的另一侧安装有除杂箱，该除杂箱的侧面也安装有一个小型轴流风机。
14.进一步的，在收集箱的底部还安装有多个行走轮。
15.有益效果：本发明的一种低损伤花椒采摘装置，解决了现有技术中花椒机械采摘困难的问题，其能够快速、方便，且可靠地对花椒树枝干上的花椒果实进行低损伤采摘，具有采摘效率高，果实损伤小等显著优点。能够较好满足现代农业高效、低损伤的花椒采摘要求，实用效果较好。
附图说明
16.图1为本发明的总体结构示意图；图2为本发明的内部结构示意图；图3为采摘单元的结构示意图；图4为纵向移动组件的结构示意图；图5为辅助导向组件的结构示意图；图6为悬停组件的结构示意图；图7为收集清选组件的结构示意图；图中标记：1、低损采摘组件，2、内壳，3、光电开关，4、外壳，5、方形收缩波纹管，6、收集箱，7、除杂箱，8、小型轴流风机，9、行走轮，10、纵向移动组件，11、悬停组件，12、固定轴丝杆步进电机，13、采摘支撑导轨，14、连接轴套，15、微型气弹簧，16、复位杆，17、连接板，18、低损采摘头，19、第一导向支座，20、第二导向支座，21、连杆，22、第三导向支座，23、y型接头ⅰ，24、摇杆，25、限位连接轴，26、曲柄，27、57步进电机，28、滑轮固定支座，29、滑轮，30、连接轴，31、y型接头ⅱ，32、升降气弹簧，33、气弹簧固定支座。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述和说明。
18.一种低损伤花椒采摘装置，包括低损采摘组件1、纵向移动组件10、辅助导向组件、悬停组件11及收集清选组件。采摘装置依靠纵向移动组件10和悬停组件实现低损采摘组件1的运动和停留，通过低损采摘组件1和纵向移动组件10之间的配合对花椒进行采摘，通过收集清选组件对摘下的花椒进行初步清选和收集。
19.所述的低损采摘组件1包括固定轴丝杆步进电机12，上述固定轴丝杆步进电机12安装在花椒低损伤采摘装置内壳2的外侧。上述固定轴丝杆步进电机12一侧接控制机构。通过连接轴套14在电机轴上安装微型气弹簧15，并且微型气弹簧15放在采摘支撑导轨13上，采摘支撑导轨13安装在上述采摘装置内壳2的内侧。在微型气弹簧15的内杆上通过连接板17将微型气弹簧15与低损采摘头18进行连接。在采摘装置的外壳4上安装有两组光电开关3，一组安装在外壳4的下部——即纵向移动组件10可达到的最低位置，一组安装在外壳4的顶部，两组光电开关3可对低损采摘组件1是否到达指定位置进行判断。
20.所述纵向移动组件10位于花椒智能低损伤采摘装置的内壳2和外壳4之间，由57步进电机27提供动力。57步进电机27安装在上述采摘装置外壳4的外侧，57步进电机27接入控制机构。通过紧定螺钉将曲柄26与57步进电机27的电机轴连接，通过限位连接轴25将摇杆24与曲柄26相连接，摇杆24和曲柄26的安装位置可以通过限位连接轴25改变。摇杆24与连杆21之间通过y型接头ⅰ23连接。连杆21另一侧穿入三个连杆导向支座中，其中第一导向支座19和第三导向支座22上有开孔，使用紧定螺钉将第一导向支座19和第三导向支座22与连杆21固定。第一导向支座19和第三导向支座22固定在上述采摘装置内壳2的外侧，以保证连杆21与内壳2纵向上的同步运动。第二导向支座20上无紧定螺钉开孔，连杆21穿入到第二导向支座20中，可上下滑动，第二导向支座20安装上述采摘装置外壳4的内侧。纵向移动组件10的行程范围为0-60mm。
21.所述辅助导向组件包括滑轮固定支座28，滑轮固定支座28安装在采摘装置内壳2的外侧。滑轮固定支座28上通过连接轴30安装滑轮29，滑轮29放入上述采摘装置外壳4内侧预设的导向轨中。
22.所述悬停组件11包括升降气弹簧32，升降气弹簧32内杆通过y型接头ⅱ31安装在采摘装置的采摘内壳2上。升降气弹簧32的壳体通过气弹簧固定支座33安装在采摘装置的采摘外壳4上，通过紧定螺钉将气弹簧固定支座33和升降气弹簧32连接在一起。
23.所述收集清选组件包括方形伸缩波纹管5，方形伸缩波纹管5上方与采摘装置的采摘外壳4连接，下方与收集箱6连接。收集箱6侧面安装有一个小型轴流风机8，另一侧安装有除杂箱7，除杂箱7侧面安装有一个小型轴流风机8。
24.优选的，采摘支撑导轨13上焊接有复位杆16，当微型气弹簧15受到的外力超过伸缩压力界限发生收缩，在采摘组件复位时，复位杆16可使微型气弹簧15恢复原长度。
25.优选的，固定轴丝杆步进电机12的行程为25.4mm，转速为120r/min，由初始位置到完全伸展的时间为2.5秒（完成一个行程的时间为2.5秒）。
26.优选的，低损采摘头18的材料为聚氨酯，侧面的弧度为1.5mm。
27.优选的，低损采摘组件的微型气弹簧15的行程为25mm、伸缩压力界限为20n，小于花椒的压缩屈服载荷。
28.优选的，采摘支撑导轨13上的微型气弹簧15复原杆长度为19mm。
29.优选的，纵向移动组件10的行程——即摇杆24和曲柄26的安装位置可以通过限位连接轴25改变。
30.优选的，悬停组件11中升降气弹簧32的行程为75mm，大于纵向移动组件10的行程。伸缩压力界限为70n，略大于悬停组件11所承受的压力。
31.优选的，收集清选组件中的小型轴流风机8转速可进行无级调速。
32.本发明的一种低损伤花椒采摘装置解决了现有技术中花椒机械采摘困难的问题，保证了高效、低损伤的花椒采摘要求。具体到附图来说：如图1-2所示，低损伤花椒采摘装置包括低损采摘组件1，安装在内壳2上面，在内壳2内侧安装有采摘支撑导轨13，低损采摘组件1中微型气弹簧15与采摘支撑导轨13相切。纵向移动组件10安装在内壳2和外壳4之间，57步进电机27装在外壳4外侧。两组光电开关3分别安装在外壳4的上部和下部。方形收缩波纹管5的上部与外壳4连接、下部与收集箱6连接。收集箱6的一侧安有小型轴流风机8，另一侧安装除杂箱7。在除杂箱7一侧安装小型轴流风机8光电开关。行走轮9安装在收集箱6底部的四角处。
33.如图3所示，低损采摘组件1中的固定轴丝杆步进电机12安装在内壳2的外侧，微型气弹簧15通过连接轴套14安装在固定轴丝杆步进电机12的电机轴上，微型气弹簧15与采摘支撑导轨13相切。复位杆16焊接在采摘支撑导轨13上，低损采摘头18通过连接板17安装在微型气弹簧15上。
34.如图4所示，纵向移动组件10中的57步进电机27装在外壳4外侧，曲柄26装在57步进电机27的电机轴上，摇杆24通过限位连接轴25与曲柄26连接。连杆21通过y型接头ⅰ23与摇杆24连接。连杆21另一侧穿入第一导向支座19、第二导向支座 20和第三导向支座 22中，其中第一导向支座 19和第三导向支座 22固定在内壳2的外侧，第二导向支座 20安装在外壳4的内侧。
35.如图5所示，辅助导向组件中的滑轮固定支座28安装在内壳2的外侧。滑轮29通过连接轴30安装在滑轮固定支座28上，滑轮放入外壳4的导向轨中。
36.如图6所示，悬停组件11中的升降气弹簧32一端通过y型接头
ⅱꢀ
31安装在内壳2上，升降气弹簧32的另一端通过气弹簧固定支座33安装在外壳4上。
37.如图7所示，收集清选组件中的方形伸缩波纹管5下方与收集箱6连接。收集箱6侧面安装有一个小型轴流风机8，另一侧安装有除杂箱7，除杂箱7侧面安装有一个小型轴流风机8。
38.本发明的一种低损伤花椒采摘装置的具体工作过程为：通过采摘装置的内壳2和外壳4顶部的凹槽与花椒树的枝干相切放置来保证采摘装置与花椒树之间位置的相对稳定。之后启动装置，在纵向移动组件10中57步进电机27的带动下，采摘装置的内壳2及安装在其上面的低损采摘组件1向上运动，当采摘装置的内壳2移动到顶端时，遮挡红外光线，光电开关3输出负电压信号给控制机构，控制机构发出信号使57步进电机27停止运转。之后，固定轴丝杆步进电机12启动，带动低损采摘组件10沿着固定轴丝杆步进电机12轴向移动，2.5秒后固定轴丝杆步进电机12停止运转。之后，57步进电机27反转，纵向移动组件10向下移动，在纵向移动组件10和低损采摘组件1的配合下对花椒粒进行采摘。当纵向移动组件10移动到行程最底部时，遮挡安装在外壳4下部的光电开关3的红外光线，光电开关输出负电
压信号给控制机构，控机构发出信号使57步进电机27停止运转。同时低损采摘组件1中的固定轴丝杆步进电机12反转，低损采摘头18恢复原位。被采摘的花椒粒和杂质在收集清选组件侧面小型轴流风机8的作用下，沿着方形伸缩波纹管5落入收集箱6中，其中的杂质在除杂箱7侧面安装的小型轴流风机8的作用下，被吸附到除杂箱7中。当低损采摘头18在采摘时夹到花椒，由于低损采摘组件1上的微型气弹簧15的伸缩压力界限为20n，小于花椒的压缩屈服载荷，所以微型气弹簧15会收缩，避免损伤花椒。采摘完成后，低损采摘组件1向原位置收缩，发生收缩的微型气弹簧15会在复位杆16的作用下恢复原长度。
39.本发明的一种低损伤花椒采摘装置，结构简单，使用方便，具有采摘效率高，果实损伤小等显著优点。能够较好满足现代农业高效、低损伤的花椒采摘要求，实用效果较好。
40.最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。