專利名稱：一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水果采摘技術(shù)，特別涉及一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，水果采摘的設(shè)備的自動(dòng)化程度較低，其采摘效率也低，因而自動(dòng)化 的機(jī)械采摘設(shè)備有很好的應(yīng)用前景。就目前出現(xiàn)的水果采摘機(jī)構(gòu)而言，多數(shù)具 備電機(jī)驅(qū)動(dòng)或者氣力、液壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，而采用這些結(jié)構(gòu)的采摘設(shè)備結(jié)構(gòu)大多 較為復(fù)雜，需要復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，增加了能量的損耗而且成本一般較高、實(shí)用
性差、維護(hù)困難。例如中國專利200810060259.乂公開了一種果實(shí)采摘器，它 由動(dòng)力源、撐桿及設(shè)置在撐桿頂部的采摘部組成，采摘部由電機(jī)與采摘頭連接 而成，采摘頭為柱狀結(jié)構(gòu)，柱面上設(shè)有若干凸起的齒條，動(dòng)力源為電源，電源 通過導(dǎo)線與電機(jī)相連接。這種果實(shí)采摘器雖然有效的解決了手提式采摘機(jī)存在 的壽命短、采摘頭較大，在樹枝較密的地方使用困難、效率較低的問題，但是 由于其采摘頭是在電源驅(qū)動(dòng)的電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，因此需要提供額外的電源，增 加了能量的消耗，此外電源和電機(jī)之間的連線也限制了采摘器的便捷移動(dòng)；同 時(shí)電機(jī)設(shè)置在采摘頭的空腔內(nèi)，而且它的輸出端還設(shè)有行星減速器，這就增加 了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及維護(hù)的難度；此外，由于水果種類繁多，大小不一， 需要不同類型的采摘頭，而齒條的更換不易，這使其在通用性上也有一定局限 性。另外，中國專利200420050927.8公開了一種采用氣力傳送裝置的釆摘器， 該采摘器利用采摘輪組和壓縮氣流進(jìn)行棉花的連續(xù)采摘和輸送，它具有可以連 續(xù)作業(yè)，采摘、輸送包裝可自動(dòng)完成的優(yōu)點(diǎn)，但是需要添加額外的驅(qū)動(dòng)以及送 風(fēng)機(jī)構(gòu)，對(duì)環(huán)境(雨水、灰塵等)的適應(yīng)性也較差，而且對(duì)于水果類的采摘， 實(shí)用性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種便于攜帶，能夠?qū)崿F(xiàn)水 果果梗自動(dòng)識(shí)別、夾持和切割的便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，包括依 次連接的采摘機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述采摘機(jī)構(gòu)上設(shè)有果梗檢測(cè)器， 所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)有相應(yīng)的測(cè)控電路；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 包括切割氣缸和夾持氣缸，切割氣缸、夾持氣缸分別通過對(duì)應(yīng)的切割電磁閥、 夾持電磁閥與氣罐、氣泵依次連接；所述切割氣缸和夾持氣缸設(shè)于采摘桿體的 把手端，所述氣罐、氣泵和測(cè)控電路設(shè)于采摘機(jī)體內(nèi)。
所述采摘機(jī)構(gòu)包括并列與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的夾持組件和切割組件；夾持組件 包括兩個(gè)成角度設(shè)置的夾持柄以及設(shè)于夾角端的夾持復(fù)位彈簧，夾持組件的夾 角端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一組鋼絲繩連接；切割組件包括兩個(gè)成角度設(shè)置的切割柄以 及設(shè)于夾角端的切割復(fù)位彈簧，切割組件的夾角端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一組鋼絲繩 連接；所述果梗檢測(cè)器安裝于采摘機(jī)構(gòu)的一個(gè)夾持柄上。
所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別與夾持組件和切割組件對(duì)應(yīng)的兩組鋼絲繩，鋼絲繩 的一端與夾持組件或切割組件連接，另一端與夾持氣缸或切割氣缸的活塞連 接；鋼絲繩外套有導(dǎo)管，導(dǎo)管設(shè)于采摘桿體內(nèi)。
所述測(cè)控電路的輸出端設(shè)有測(cè)控線束插頭，測(cè)控線束插頭安裝于采摘機(jī)體 外表面，其相應(yīng)的測(cè)控線束插座設(shè)于采摘桿體的把手端外表面。
所述采摘桿體為中空的圓柱體。
所述采摘機(jī)構(gòu)固定于與采摘桿體相連的安裝板上。
所述采摘機(jī)構(gòu)的夾持柄開口端為夾緊果梗用的齒形結(jié)構(gòu)。
所述采摘機(jī)體上設(shè)有方便攜帶用的背帶。
所述氣泵的驅(qū)動(dòng)電路電源采用蓄電池。
本發(fā)明的便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)使用時(shí)，其工作過程為操作者把采 摘機(jī)體的背帶綁在肩上，手持采摘桿體的把手端，夾持組件的夾持柄在夾持復(fù) 位彈簧的作用下處于張開狀態(tài)(初始狀態(tài))，切割組件的切割柄在切割復(fù)位彈 簧的作用下處于張開狀態(tài)(初始狀態(tài))；接通氣泵驅(qū)動(dòng)電路的電源開關(guān)，氣泵 旋轉(zhuǎn)，使氣罐充滿氣體并維持一定氣壓；操作者使夾持組件的夾持柄和切割組 件的切割柄移動(dòng)到待采摘水果的果梗之間；當(dāng)果梗檢測(cè)器檢測(cè)到果梗，則輸出 果梗信號(hào)給測(cè)控電路，測(cè)控電路輸出第一組信號(hào)給夾持電磁閥，夾持電磁閥打 開使夾持氣缸的上腔充入氣體，夾持氣缸內(nèi)的活塞往下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的鋼絲 繩往下運(yùn)動(dòng)，從而拉動(dòng)夾持柄閉合，夾住果梗；夾持柄夾住果梗后，測(cè)控電路 輸出第二組信號(hào)給切割電磁閥，切割電磁閥打開使切割氣缸的上腔充入氣體，切割氣缸內(nèi)的活塞往下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)相應(yīng)的鋼絲繩往下運(yùn)動(dòng)，從而拉動(dòng)切割柄閉
合，切斷果梗；水果被摘離果樹后，夾在夾持柄之間，操作者把水果移動(dòng)到果 籃，按下控制按鈕，測(cè)控電路檢測(cè)到控制按鈕的按下信號(hào)后，分別輸出第三組 信號(hào)給夾持電磁閥和切割電磁閥，使夾持氣缸和切割氣缸的活塞均往上運(yùn)動(dòng)， 回到初始位置，此時(shí)切割柄在切割復(fù)位彈簧的彈力作用下恢復(fù)到初始狀態(tài)，夾 持柄在夾持復(fù)位彈簧的彈力作用下也恢復(fù)到初始狀態(tài)；完成后，操作者只需把 采摘機(jī)構(gòu)移動(dòng)到另外一個(gè)待采摘的水果果梗之間，即可執(zhí)行下一輪的采摘作 業(yè)。
其中，測(cè)控電路的工作原理為果梗檢測(cè)器檢測(cè)到果梗后，輸出果梗信號(hào) (低電平信號(hào))至施密特觸發(fā)器，果梗信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器處理后輸入至單片 機(jī)，在單片機(jī)的控制下輸出控制信號(hào)，使夾持電磁閥或切割電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路 接通(接通時(shí)為高電平信號(hào))或斷開(斷開時(shí)為低電平信號(hào))，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 夾切的水果采摘過程。
與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)作業(yè)時(shí)，只需操作者移動(dòng)采摘桿體，使 設(shè)于其末端的采摘機(jī)構(gòu)接近果梗，系統(tǒng)將自動(dòng)完成對(duì)被采摘水果果梗的識(shí)別、 夾持和切割的操作，因而可以大幅度降低水果采摘的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高采摘效率， 節(jié)省成本。
2、 本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)作業(yè)時(shí)，其夾持和切割的工作由測(cè)控電 路根據(jù)果梗檢測(cè)器的輸入信號(hào)自動(dòng)執(zhí)行，自動(dòng)化程度高。
3 、本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力源均內(nèi)置于采摘桿體的 把手端，能有效減小操作時(shí)采摘桿體相對(duì)于把手端由重力產(chǎn)生的扭矩；傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)安裝在中空?qǐng)A柱型采摘桿體的內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于采摘機(jī)的便捷移動(dòng)， 除了可以用于平地果林的水果采摘，也適用于山地等多種地形的果林水果采 摘。
4、本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)裝置，其運(yùn)動(dòng)速度 快，可大幅度提高水果采摘速度。


圖1為本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的采摘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)的測(cè)控電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí) 施方式不限于此。
實(shí)施例
本實(shí)施例一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，如圖1所示，包括依次連接的 采摘機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中采摘機(jī)構(gòu)上設(shè)有果梗檢測(cè)器l，驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)上設(shè)有相應(yīng)的測(cè)控電路16;驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括切割氣 缸11和夾持氣缸10，切割氣缸ll、夾持氣缸IO分別通過對(duì)應(yīng)的切割電磁閥 26、夾持電磁閥12與氣罐15、氣泵18依次連接；切割氣缸11和夾持氣缸10 設(shè)于采摘桿體9的把手端，氣罐15、氣泵18和測(cè)控電路16設(shè)于采摘機(jī)體19 內(nèi)。
采摘機(jī)構(gòu)包括并列與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的夾持組件3和切割組件2;如圖2所 示，夾持組件3包括兩個(gè)成角度設(shè)置的夾持柄22以及設(shè)于夾角端的夾持復(fù)位 彈簧24，夾持組件3的夾角端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一組鋼絲繩7連接；切割組件2 包括兩個(gè)成角度設(shè)置的切割柄23以及設(shè)于夾角端的切割復(fù)位彈簧25，切割組 件2的夾角端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一組鋼絲繩5連接；果梗檢測(cè)器1安裝于采摘機(jī) 構(gòu)的一個(gè)夾持柄22上。
如圖1所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別與夾持組件3和切割組件2對(duì)應(yīng)的兩組鋼 絲繩7和5，鋼絲繩的一端與夾持組件3或切割組件2連接，另一端與夾持氣 缸10或切割氣缸11的活塞連接；鋼絲繩7和5外部分別套有導(dǎo)管8和6，導(dǎo) 管8和6均設(shè)于采摘桿體9內(nèi)部。
測(cè)控電路16的輸出端設(shè)有測(cè)控線束插頭14，測(cè)控線束插頭14安裝于采 摘機(jī)體19外表面，其相應(yīng)的測(cè)控線束插座13設(shè)于采摘桿體9的把手端外表面。
其中采摘桿體9為中空的圓柱體；采摘機(jī)構(gòu)固定于與采摘桿體9相連的安 裝板4上；采摘機(jī)構(gòu)的夾持柄22開口端為夾緊果梗用的齒形結(jié)構(gòu)；采摘機(jī)體 19上設(shè)有方便攜帶用的背帶17;氣泵18的驅(qū)動(dòng)電路電源21采用蓄電池。
本實(shí)施例的便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)使用時(shí)，其工作過程為操作者把
采摘機(jī)體19的背帶17綁在肩上，手持采摘桿體9的把手端，夾持組件3的夾持柄22在夾持復(fù)位彈簧24的作用下處于張開狀態(tài)(初始狀態(tài))，切割組件2 的切割柄23在切割復(fù)位彈簧25的作用下處于張開狀態(tài)(初始狀態(tài))；接通氣 泵18驅(qū)動(dòng)電路的電源開關(guān)20，氣泵18旋轉(zhuǎn)，使氣罐15充滿氣體并維持一定 氣壓；操作者使夾持組件3的夾持柄22和切割組件2的切割柄23移動(dòng)到待采 摘水果的果梗之間；當(dāng)果梗檢測(cè)器1檢測(cè)到果梗，則輸出果梗信號(hào)給測(cè)控電路 16，測(cè)控電路16輸出第一組信號(hào)給夾持電磁閥12，夾持電磁閥12打開使夾 持氣缸10的上腔充入氣體，夾持氣缸10內(nèi)的活塞往下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的鋼絲 繩7往下運(yùn)動(dòng)，從而拉動(dòng)夾持柄22閉合，夾住果梗；夾持柄22夾住果梗后， 測(cè)控電路16輸出第二組信號(hào)給切割電磁閥26，切割電磁閥26打開使切割氣 缸ll的上腔充入氣體，切割氣缸ll內(nèi)的活塞往下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)相應(yīng)的鋼絲繩5 往下運(yùn)動(dòng)，從而拉動(dòng)切割柄23閉合，切斷果梗；水果被摘離果樹后，夾在夾 持柄22之間，操作者把水果移動(dòng)到果籃，按下控制按鈕，測(cè)控電路16檢測(cè)到 控制按鈕的按下信號(hào)后，分別輸出第三組信號(hào)給夾持電磁閥12和切割電磁閥 26，使夾持氣缸10和切割氣缸11的活塞均往上運(yùn)動(dòng)，回到初始位置，此時(shí)切 割柄23在切割復(fù)位彈簧25的彈力作用下恢復(fù)到初始狀態(tài)，夾持柄22在夾持 復(fù)位彈簧27的彈力作用下也恢復(fù)到初始狀態(tài)；完成后，操作者只需把采摘機(jī) 構(gòu)移動(dòng)到另外一個(gè)待采摘的水果果梗之間，即可執(zhí)行下一輪的采摘作業(yè)。
其中，測(cè)控電路的工作原理如圖3所示，圖中I與果梗感應(yīng)器1連接，Ot 與夾持電磁閥12連接，02與切割電磁閥26連接；由一個(gè)非接觸傳感器構(gòu)成 的果梗檢測(cè)器檢測(cè)到果梗后，輸出果梗信號(hào)(低電平信號(hào))至施密特觸發(fā)器， 果梗信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器處理后輸入至單片機(jī)(其輸入端口為PIN5)，在單片 機(jī)的控制下從PIN7、 PIN8兩個(gè)端口輸出控制信號(hào)，使夾持電磁閥或切割電磁 閥的驅(qū)動(dòng)電路接通(接通時(shí)為高電平信號(hào))或斷開(斷開時(shí)為低電平信號(hào))， 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾切的水果采摘過程。本實(shí)施例的芯片采用型號(hào)為SN2602的芯 片，以夾持和切割的過程為例，如圖3所示，PIN7輸出為5V的高電平時(shí)，經(jīng) 三極管和光耦觸發(fā)24V的夾持電磁閥控制電路導(dǎo)通，感應(yīng)線圈形成磁場(chǎng)，使 得與Ch連接的夾持電磁閥處于規(guī)定的工作位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾持；PIN7導(dǎo)通后延 時(shí)1S輸出高電平至PIN8， PIN8輸出為5V的高電平時(shí)，經(jīng)三極管和光耦觸發(fā) 24V的切割電磁閥控制電路導(dǎo)通，感應(yīng)線圈形成磁場(chǎng)，使得與02連接的切割 電磁閥處于規(guī)定的工作位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切割。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，
并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾， 都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，包括依次連接的采摘機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述采摘機(jī)構(gòu)上設(shè)有果梗檢測(cè)器，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)有相應(yīng)的測(cè)控電路；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括切割氣缸和夾持氣缸，切割氣缸、夾持氣缸分別通過對(duì)應(yīng)的切割電磁閥、夾持電磁閥與氣罐、氣泵依次連接；所述切割氣缸和夾持氣缸設(shè)于采摘桿體的把手端，所述氣罐、氣泵和測(cè)控電路設(shè)于采摘機(jī)體內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述采摘機(jī)構(gòu)包括并列與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的夾持組件和切割組件；夾持組件包括 兩個(gè)成角度設(shè)置的夾持柄以及設(shè)于夾角端的夾持復(fù)位彈簧，夾持組件的夾角端 與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一組鋼絲繩連接；切割組件包括兩個(gè)成角度設(shè)置的切割柄以及設(shè) 于夾角端的切割復(fù)位彈簧，切割組件的夾角端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一組鋼絲繩連 接；所述果梗檢測(cè)器安裝于采摘機(jī)構(gòu)的一個(gè)夾持柄上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別與夾持組件和切割組件對(duì)應(yīng)的兩組鋼絲繩，鋼絲繩的一 端與夾持組件或切割組件連接，另一端與夾持氣缸或切割氣缸的活塞連接；鋼 絲繩外套有導(dǎo)管，導(dǎo)管設(shè)于采摘桿體內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述測(cè)控電路的輸出端設(shè)有測(cè)控線束插頭，測(cè)控線束插頭安裝于采摘機(jī)體外表 面，其相應(yīng)的測(cè)控線束插座設(shè)于采摘桿體的把手端外表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述采摘桿體為中空的圓柱體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述采摘機(jī)構(gòu)固定于與采摘桿體相連的安裝板上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于，所述采摘機(jī)構(gòu)的夾持柄開口端為夾緊果梗用的齒形結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述采摘機(jī)體上設(shè)有方便攜帶用的背帶。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，其特征在于， 所述氣泵的驅(qū)動(dòng)電路電源采用蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種便攜式自動(dòng)夾切水果采摘機(jī)，包括依次連接的采摘機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，采摘機(jī)構(gòu)上設(shè)有果梗檢測(cè)器，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)有相應(yīng)的測(cè)控電路；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括切割氣缸和夾持氣缸，切割氣缸、夾持氣缸分別通過對(duì)應(yīng)的切割電磁閥、夾持電磁閥與氣罐、氣泵依次連接；切割氣缸和夾持氣缸設(shè)于采摘桿體的把手端，氣罐、氣泵和測(cè)控電路設(shè)于采摘機(jī)體內(nèi)。本發(fā)明的采摘機(jī)作業(yè)時(shí)，只需操作者移動(dòng)采摘桿體，使采摘機(jī)構(gòu)接近果梗，系統(tǒng)將自動(dòng)完成對(duì)被采摘水果果梗的識(shí)別、夾持和切割的操作，因而可以大幅度降低水果采摘的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高采摘效率，節(jié)省成本；其夾持和切割的工作由測(cè)控電路自動(dòng)執(zhí)行，自動(dòng)化程度高。
文檔編號(hào)G05B19/042GK101601346SQ20091004099
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者劉天湖 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)