本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械化振動采收設(shè)備領(lǐng)域，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)對林果樹體進行快速有效夾持并自適應(yīng)調(diào)整工作參數(shù)的新型夾持振動采收裝置。

背景技術(shù)：

果品產(chǎn)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)種植業(yè)中的第三大產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)業(yè)中具有相對優(yōu)勢和國際競爭力的產(chǎn)業(yè)之一。近年來果品產(chǎn)業(yè)面臨的最大問題是不斷擴大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和落后的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)之間的矛盾。在整個果品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，季節(jié)性強、勞動密集型的果品采收作業(yè)制約了果品產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，它所需的勞動力占整個果品生產(chǎn)過程的35％-45％。目前果品采收作業(yè)大多采用人工采摘或借助簡單的工具完成，采收成本高且效率低下；在這種背景下，機械裝置開始應(yīng)用于各種果品的采收，振動采收方式?jīng)Q定了振動采收裝置的結(jié)構(gòu)，同時也在一定程度上影響果實的采收效率和采凈率。傳統(tǒng)的振動采收方式多采用樹干振搖的振動采收方式，它存在低效、高損傷等問題，因此在實際生產(chǎn)中很難推廣。由于果樹個體的差異，不同果樹實現(xiàn)最佳振動采收時的工作參數(shù)也可能不同，要實現(xiàn)較高的果品采凈率，振動采收裝置在面向果樹個體采收時必須能自適應(yīng)地調(diào)整工作參數(shù)。綜上所述，開發(fā)一種基于高效、低損傷的振動采收方式，能實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整工作參數(shù)的果品振動采收裝置將會提升我國果品采收裝備的整體水平。

因此，從實際情況出發(fā)，研制開發(fā)出穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的用于林果的新型夾持振動采收裝置來代替人工，已是當(dāng)務(wù)之急。此外，還能夠改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、促進我國農(nóng)業(yè)科技進步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種用于林果的新型夾持振動采收裝置，該采收裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對林果樹體進行快速有效夾持并且自適應(yīng)調(diào)整工作參數(shù)進行振動采收，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于林果的新型夾持振動采收裝置，其特征在于：該新型夾持振動采收裝置包括對樹體施加振動力的振動裝置、通過驅(qū)動器對振動裝置提供電能的電源、控制驅(qū)動器的控制器、安裝在樹體上采集樹體振動信號的加速度傳感器以及對加速度傳感器的輸出信號處理后輸送給控制器的信號調(diào)理模塊；

所述振動裝置包括夾持機構(gòu)以及與夾持機構(gòu)固定連接的振動機構(gòu)；

所述夾持機構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地鉸接為一體以用于抱合樹體的兩個夾緊面板以及對兩個夾緊面板施加鎖緊力以使兩個夾緊面板抱緊樹體的緊定組件；

所述振動機構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地定位在封裝架上的偏心組件以及固定在封裝架上且通過齒輪組驅(qū)動偏心組件的電機。

所述封裝架包括通過拼裝形成矩形框體的固定橫板、左右封裝板、后封裝板以及承重板；所述齒輪組以及偏心組件安裝于矩形框體內(nèi)，所述電機安裝于矩形框體外側(cè)，電機軸伸入矩形框體內(nèi)進行傳動。

作為優(yōu)選，所述兩個夾緊面板的內(nèi)表面相對應(yīng)部位各有一個與所夾持樹體相適合的內(nèi)凹弧形面；

作為優(yōu)選，所述兩個夾緊面板中，其中的一個夾緊面板與固定橫板固定為一體，另一個夾緊面板可繞鉸接軸展開0-60°的角度。

作為優(yōu)選，所述緊定組件包括通過轉(zhuǎn)軸鉸接在一個夾緊面板上的緊定螺桿、固定在另一個夾緊面板上且形成與緊定螺桿相適合滑槽的配合件以及與緊定螺桿相配合且頂壓在所述配合件上的鎖緊手柄；轉(zhuǎn)軸與所述鉸接軸分置于夾緊面板的兩側(cè)。

所述偏心組件包括凸臺軸以及通過鍵槽固定于凸臺軸上的偏心塊。

作為優(yōu)選，所述的凸臺軸下端設(shè)有配置不同偏心塊的鍵槽，偏心塊通過鍵連接固定在套筒和下軸承支座之間。

所述樹體包括主干和主枝。

本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、可靠，實用性強；本發(fā)明工作過程中，能夠快速有效實現(xiàn)對林果樹體進行夾持并且自適應(yīng)調(diào)整工作參數(shù)進行振動采收，保障林果生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；褪袌龌\作，大大減少了林果采收時對人工的依賴，降低了勞動強度，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中振動裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3是本發(fā)明中振動裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二(卸掉右封裝板和左封裝板)。

圖4是本發(fā)明中振動裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4中的a向結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖所示的用于林果的新型夾持振動采收裝置中，振動裝置對樹體施加振動力，電源通過驅(qū)動器對振動裝置提供電能，控制器控制驅(qū)動器，采集樹體振動信號的加速度傳感器安裝在樹體上，信號調(diào)理模塊(又稱隔離變送器模塊)對加速度傳感器的輸出信號處理后輸送給控制器。

振動裝置包括夾持機構(gòu)1以及與夾持機構(gòu)固定連接的振動機構(gòu)3。

所述夾持機構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地鉸接為一體以用于抱合樹體(包括樹干、主枝)的兩個夾緊面板以及對兩個夾緊面板施加鎖緊力以使兩個夾緊面板抱緊樹體的緊定組件。

兩個夾緊面板為左夾緊面板1-1-1和右夾緊面板1-1-2，通過鉸接軸2可轉(zhuǎn)動地連為一體；其中的一個夾緊面板與固定橫板3-1固定連接為一體(為提高固定連接強度，夾緊面板與固定橫板之間還增設(shè)了左直角支撐板2-1和右直角支撐板2-2)，另一個夾緊面板可繞鉸接軸展開一定的角度(即0-60°的角度)。

作為優(yōu)選，所述緊定組件中，緊定螺桿1-6通過轉(zhuǎn)軸1-3鉸接在一個夾緊面板上；配合件1-2固定在另一個夾緊面板上且開設(shè)有與緊定螺桿相適合的滑槽1-5(由圖可知，該配合件由兩個相互平行且間隔一定距離的板條組成，所間隔的一定距離即形成滑槽)緊定螺桿繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，可嵌入或移出滑槽；與緊定螺桿相配合的鎖緊手柄1-7則頂壓在所述配合件上，從而將兩夾緊面板相互夾緊在被采收的樹體上；圖中可見：轉(zhuǎn)軸與所述鉸接軸分置于夾緊面板的兩側(cè)。

進一步的，所述滑槽的兩側(cè)制作有下凹的臺階1-9，鎖緊手柄的底端恰好同時頂壓在滑槽兩側(cè)的臺階上，可保證使用時緊定螺桿不易從滑槽中滑脫。

再進一步地，所述左夾緊面板1-1-1和右夾緊面板1-1-2的中部相對應(yīng)的內(nèi)表面各有一段內(nèi)凹的弧形面；使用時，該弧形面正好夾緊樹體，以確保夾持的穩(wěn)定可靠。

所述振動機構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地定位在封裝架上的偏心組件以及固定在封裝架上且通過齒輪組(主動齒輪3-3、從動齒輪3-4)驅(qū)動偏心組件的電機3-2。

所述封裝架包括通過拼裝形成矩形框體的固定橫板3-1、左封裝板3-11、右封裝板3-13、后封裝板3-12以及承重板3-10；所述齒輪組以及偏心組件安裝于矩形框體內(nèi)，所述電機(優(yōu)選伺服電機)安裝于矩形框體外側(cè)，電機軸伸入矩形框體內(nèi)進行傳動(主動齒輪固定在電機軸上)。所述偏心組件包括凸臺軸3-6以及通過鍵槽固定于凸臺軸上的偏心塊3-8；所述的凸臺軸平行于電機軸，凸臺軸上端固定著從動齒輪，下端配置著偏心塊。

進一步地，所述的凸臺軸下端可配置不同大小和形狀的偏心塊，偏心塊通過鍵連接定位在套筒3-7和下軸承支座3-9之間；可根據(jù)枝的粗細及材質(zhì)的不同，選擇大小合適的偏心塊。

此外，加速度傳感器設(shè)置在被作用的樹體上，用于采集樹體的振動信號(即采集樹體振動作用下的加速度)，加速度傳感器采集的信號通過信號調(diào)理模塊再傳輸給控制器，控制器處理后再用來控制電機的轉(zhuǎn)速和時長。

所述樹體包括主干和直徑大小不同的主枝。

具體的信號處理機理是：控制器對加速度傳感器采集的振動結(jié)果進行掃頻分析，找到樹體在最大加速度時所對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速，然后將這個分析結(jié)果再反饋到電機(即輸出振動參數(shù))，控制電機在這個轉(zhuǎn)速下振動一定時長，這樣做的好處是整套裝置能夠自適應(yīng)地調(diào)整振動采收工作參數(shù)，實現(xiàn)較高的果品采收效率。

本發(fā)明的工作原理是：工作前，電源(市電或自帶電池)、伺服電機、驅(qū)動器、控制器、加速度傳感器、信號調(diào)理模塊線路連接好。工作時，旋松鎖緊手柄1-7，使緊定螺桿沿著滑槽1-5直線向外側(cè)滑動；接著調(diào)整裝置，讓樹體被環(huán)抱在兩夾緊面板弧形面之間(如圖4中的主枝5)；然后推動緊定螺桿沿著滑槽向內(nèi)側(cè)移動，使緊定螺桿和滑槽呈垂直狀態(tài)；最后旋緊鎖緊手柄1-7，直到兩夾緊面板牢牢地“抱住”樹體。此時，調(diào)整控制器，使整套裝置在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)振動一段時間，果樹在外加強迫振動后也以一定的頻率和振幅振動，掛在樹體上并與樹體保持剛性連接的加速度傳感器隨著樹體一同振動，并將樹體獲得的加速度信號值經(jīng)信號調(diào)理模塊后反饋至控制器；控制器自動根據(jù)每一時刻反饋回來的加速度值掃描整段加速度曲線，并判斷出加速度曲線上加速度最大時相對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速值，然后在此速度下使整套裝置振動一段時間；果樹在最有效的外加強迫振動下，以一定的頻率和振幅振動，從而使果實和與其相連的果柄在最有效的狀態(tài)下產(chǎn)生相對運動(拉、彎、扭)，相對運動產(chǎn)生的慣性力大于果實與果枝的結(jié)合力時，果實便會脫落。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。