本發(fā)明涉及一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

杏是一種半漿果，果肉多汁，外表皮碰傷和摔傷后表面氧化變黑，采摘時(shí)盡量避免損傷外表皮，國(guó)內(nèi)外的杏采摘由多種方式，第一種方式是人工用手直接抓取杏，杏與果柄分離，每次抓取1-3個(gè)杏，采摘效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，第二方式是梳齒式，采摘時(shí)杏位于采摘梳的兩梳齒之間，采摘梳的梳齒與杏面面接觸，梳齒與杏表面產(chǎn)生相互擠壓力，且杏在梳齒表面運(yùn)動(dòng)，損傷杏表面，損傷的杏表面氧化變黑，影響采摘質(zhì)量和杏的商品品質(zhì)，第三方式是氣吸震動(dòng)式，高強(qiáng)度氣流作用于果樹(shù)之上，氣流使果樹(shù)搖動(dòng)，果實(shí)通過(guò)自身的重量以及空氣的沖擊下落，在下落過(guò)程中，產(chǎn)生加速度，落地時(shí)相互碰撞，損傷外表皮，第四方式是搖震式，通過(guò)偏心四桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與果實(shí)剛性連接，強(qiáng)行使杏脫落，第五方式是震動(dòng)敲擊式，是一種破壞性的采摘，對(duì)杏樹(shù)損傷嚴(yán)重，影響數(shù)木下一年的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，偏心塊搖震采摘，是震動(dòng)敲擊式的一種變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，適合于漿果采摘，包括手柄、支撐桿、彈簧、采摘器和收集袋，手柄上設(shè)有彈簧、支撐桿和采摘器，支撐桿與手柄鉸接，旋轉(zhuǎn)切刀在動(dòng)力的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)切刀在貼近杏枝條的外表面運(yùn)動(dòng)，切斷杏的果柄和枝條上針刺，杏的枝條直徑變化時(shí)，通過(guò)滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)切刀沿杏枝條表面的直線(xiàn)平行方向運(yùn)動(dòng)，但旋轉(zhuǎn)切刀的切割角度不變，通過(guò)旋轉(zhuǎn)切刀的刀刃將杏的果柄切斷，對(duì)杏果的表面無(wú)擠壓作用力。

其技術(shù)方案為：一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，包括手柄、支撐桿、彈簧、采摘器和收集袋，在手柄上固定安裝彈簧、支撐桿和采摘器，支撐桿安裝在手柄上，且與手柄鉸接，采摘器由滾輪、伸縮桿、彈簧、旋轉(zhuǎn)切刀和收集袋組成，彈簧為壓簧，伸縮桿的一端與滾輪聯(lián)接，另一端貫穿彈簧和手柄上設(shè)置的通孔并與手柄聯(lián)接，連桿的一端通過(guò)螺栓固定在伸縮桿上，連桿的另一端通過(guò)螺栓與旋轉(zhuǎn)切刀聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)切刀的刀刃呈梯形狀，梯形狀的長(zhǎng)底邊貼近杏枝條的表面，梯形狀的結(jié)構(gòu)便于切削后果柄以及果針沿曲面拋灑，旋轉(zhuǎn)切刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不因切削物粘附堆積，影響采摘效率進(jìn)而損傷杏果，松開(kāi)螺栓調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)切刀與杏枝條的相對(duì)位置，在滾輪的外圓面上設(shè)有u形的凹槽，杏枝條的置于u形的凹槽中，田間作業(yè)時(shí)，一只手握住要采摘的杏枝條，另一只手對(duì)采摘器的手柄施加壓力，手柄克服彈簧的壓力繞支撐桿上的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪和旋轉(zhuǎn)切刀張開(kāi)，將滾輪置于杏的枝條上，杏枝條的嵌入滾輪的凹槽內(nèi)，滾輪在杏枝條上滾動(dòng)，當(dāng)杏的枝條直徑變化時(shí)，對(duì)滾輪施加作用力，滾輪具有浮動(dòng)仿形功能，壓縮伸縮桿上設(shè)置的彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)切刀運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)切刀始終貼近杏枝條的表面運(yùn)動(dòng)，與杏非接觸，只與杏的果柄和杏枝條表面接觸，解除對(duì)手柄的施加壓力，彈簧的作用力將滾輪固定在杏枝條上，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，微型直流調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)切刀旋轉(zhuǎn)，人工輔助手柄，滾輪在杏枝條上轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)切刀將杏的果柄切斷，杏落入收集袋中。

所述的一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，滾輪和切刀成對(duì)設(shè)置，滾輪可錯(cuò)位設(shè)置，不在同一條鉛垂線(xiàn)上排列。

專(zhuān)利2014104860098、論文《杏震動(dòng)采收關(guān)鍵因素研究與實(shí)驗(yàn)分析》，采摘時(shí)杏位于采摘梳的兩梳齒之間，采摘梳的梳齒與杏面面接觸，梳齒與杏表面產(chǎn)生相互擠壓力，且杏在梳齒表面運(yùn)動(dòng)，損傷杏表面，損傷的杏表面氧化變黑，影響采摘質(zhì)量和杏的商品品質(zhì)，其次，杏果柄的抗拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于杏的抗拉力，杏果柄從杏上脫落過(guò)程中，會(huì)對(duì)杏產(chǎn)生撕拉力，導(dǎo)致杏與杏果柄連接處的果肉脫落，因杏是漿果，杏果實(shí)中漿液流失，果肉收縮，失去光澤，重量減輕，最理想的采摘是果柄部分留在杏的果實(shí)上，一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，能夠?qū)崿F(xiàn)變徑采摘，切刀在杏枝條的外表面運(yùn)動(dòng)，切斷杏的果柄，果柄絕大部分留在果實(shí)上，杏果實(shí)不與切刀接觸，兩者之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)杏表面無(wú)損傷，且果柄部分留在杏上，現(xiàn)有的采摘技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，杏的枝條直徑變化時(shí)，通過(guò)滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)切刀沿杏枝條表面的直線(xiàn)平行方向運(yùn)動(dòng)，但切刀的切割角度不變，只能通過(guò)切刀的尖端的刀刃將杏的果柄切斷，對(duì)杏果的表面無(wú)擠壓作用力，在杏枝條上的一種滾動(dòng)非接觸式采摘，結(jié)構(gòu)不同，原理上不同，滾輪和切刀也可采用單個(gè)設(shè)置，也可以?xún)蓚€(gè)組合在一起使用，靈活方便，另外，機(jī)械采摘精確定位難度較大，人工采摘效率低，本申請(qǐng)采摘刀沿枝條表面平行運(yùn)動(dòng)，將果柄切斷，滾輪在枝條上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變徑采摘，其它形式的梳摘、柔性采摘、夾持采摘，均對(duì)杏的表面施加擠壓力，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只能在一個(gè)平面上采摘，而氣吸式采摘，氣流不能進(jìn)入簇?fù)韰采墓麑?shí)之間、即使氣流量加大，氣吸式根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)采摘，氣流難以將杏從堅(jiān)韌的果柄上脫離，氣流式?jīng)Q定著杏的采摘不能實(shí)現(xiàn)，夾持式采摘，用手高舉采摘桿，桿的重心位于中上部，手長(zhǎng)時(shí)間高舉采摘桿產(chǎn)生抖動(dòng)，視線(xiàn)出現(xiàn)偏差，定位不準(zhǔn)確，采摘效率低，杏在枝條生長(zhǎng)角度各不相同，通過(guò)旋轉(zhuǎn)夾持，動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)指去夾持靜態(tài)且角度不同和不同形狀的的杏，難以順利夾持，手舉式電動(dòng)剪刀，使杏果柄位于兩個(gè)剪刀之間，杏的果實(shí)叢生，每一個(gè)生長(zhǎng)的角度不同，每次只能剪切一個(gè)，存在精準(zhǔn)定位技術(shù)問(wèn)題，勞動(dòng)強(qiáng)度大，氣吸震動(dòng)式，高強(qiáng)度氣流作用于果樹(shù)之上，氣流使果樹(shù)搖動(dòng)，果實(shí)通過(guò)自身的重量以及空氣的沖擊下落，在下落過(guò)程中，產(chǎn)生加速度，落地時(shí)相互碰撞，損傷外表皮，搖震式，通過(guò)偏心四桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與果實(shí)剛性連接，強(qiáng)行使杏脫落，震動(dòng)敲擊式，是一種破壞性的采摘，對(duì)杏樹(shù)損傷嚴(yán)重，影響數(shù)木下一年的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，偏心塊搖震采摘，是震動(dòng)敲擊式的一種變形，而本申請(qǐng)?jiān)谙蚯斑\(yùn)動(dòng)的同時(shí)，滾輪也同時(shí)能實(shí)現(xiàn)在枝條上旋轉(zhuǎn)，所有的杏都生長(zhǎng)在枝條上，不管是側(cè)枝還是側(cè)枝上的，由果柄與枝條聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)360度切刀的旋轉(zhuǎn)采摘，由于杏在枝條的生長(zhǎng)角度不一致，機(jī)器人的手指在采摘方面無(wú)論如何也代替不了人，機(jī)器人的手指是由金屬材料制成的多關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，沒(méi)有形象思維，只是執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作，而果實(shí)的采摘沒(méi)有規(guī)律的，不可能沿規(guī)定的程序執(zhí)行，而人是有思維和感知的動(dòng)物，杏的生長(zhǎng)年限不同，其果柄的抗拉強(qiáng)度不相同，機(jī)器人采摘無(wú)法辨別杏樹(shù)生長(zhǎng)年齡、杏的生長(zhǎng)位置，機(jī)器手與杏總會(huì)表面接觸，產(chǎn)生夾持力，夾持部位不同，出現(xiàn)滑移，夾持不緊，這一點(diǎn)不容置疑，人工采摘可以用剪刀剪斷杏的果柄，不直接與杏果實(shí)的表面接觸，采摘效率低，單個(gè)采摘，杏在枝條上的生長(zhǎng)沒(méi)有規(guī)律可循，不可能生長(zhǎng)同一個(gè)平面上，高低錯(cuò)落不一，杏在枝條上的生長(zhǎng)位置不同，每個(gè)果穗的杏數(shù)量不同，且簇?fù)沓伤?，?dǎo)致每個(gè)果穗的杏生長(zhǎng)不在同一個(gè)平面上，即使實(shí)施機(jī)械修剪，機(jī)械采摘也難以實(shí)現(xiàn)，機(jī)械采摘無(wú)非采用剪刀或旋轉(zhuǎn)刀直接切斷杏的枝條，機(jī)械采摘只能沿同一個(gè)平面采摘，機(jī)器人目前做不到，而本申請(qǐng)恰恰利用這一點(diǎn)，通過(guò)滾輪在枝條滾動(dòng)，直接剪斷果柄，非接觸機(jī)械手一次實(shí)現(xiàn)多個(gè)果穗的采摘，即兩個(gè)以上的果穗采摘，對(duì)稱(chēng)的切刀，切刀與杏果實(shí)表面無(wú)接觸，滾輪具有浮動(dòng)仿形功能，變徑采摘，克服了對(duì)杏的擠壓現(xiàn)象，機(jī)器人目前做不到，現(xiàn)有的技術(shù)方案與本申請(qǐng)的技術(shù)方案原理上、結(jié)構(gòu)上不同，細(xì)節(jié)決定技術(shù)方案的成敗。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1、體積小、重量輕，既適應(yīng)于主干采摘，也適應(yīng)于側(cè)枝側(cè)枝，操作方便。

2、采摘速度快，效率高，切刀沿杏枝條的表面運(yùn)動(dòng)，切斷杏的果柄，滾輪具有浮動(dòng)仿形功能，實(shí)現(xiàn)變徑運(yùn)動(dòng)，對(duì)杏不產(chǎn)生擠壓作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的非接觸式機(jī)械手杏采摘器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中圖中1、手柄2、杏枝條3、支撐桿4、伸縮桿5、彈簧6、滾輪7、旋轉(zhuǎn)切刀8、連桿9、螺栓。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例。

一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手杏采摘器，包括手柄1、支撐桿3、彈簧5、采摘器和收集袋，在手柄1上固定安裝彈簧、支撐桿3和采摘器，支撐桿3安裝在手柄1上，且與手柄1鉸接，采摘器由滾輪6、伸縮桿4、彈簧5、旋轉(zhuǎn)切刀7和收集袋組成，彈簧5為壓簧，伸縮桿4的一端與滾輪6聯(lián)接，另一端貫穿彈簧5和手柄1上設(shè)置的通孔并與手柄1聯(lián)接，連桿8的一端通過(guò)螺栓9固定在伸縮桿4上，連桿8的另一端通過(guò)螺栓9與旋轉(zhuǎn)切刀7聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)切刀7的刀刃呈梯形狀，梯形狀的長(zhǎng)底邊貼近杏枝條2的表面，松開(kāi)螺栓9調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)切刀7與杏枝條2的相對(duì)位置，在滾輪6的外圓面上設(shè)有u形的凹槽，杏枝條2的置于u形的凹槽中，田間作業(yè)時(shí)，一只手握住要采摘的杏枝條2，另一只手對(duì)采摘器的手柄1施加壓力，手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐桿3上的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪6和旋轉(zhuǎn)切刀7張開(kāi)，將滾輪6置于杏的枝條上，杏枝條2的嵌入滾輪6的凹槽內(nèi)，滾輪6在杏枝條2上滾動(dòng)，當(dāng)杏的枝條直徑變化時(shí)，對(duì)滾輪6施加作用力，滾輪6具有浮動(dòng)仿形功能，壓縮伸縮桿4上設(shè)置的彈簧5，進(jìn)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)切刀7運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)切刀7的始終貼近杏枝條2的表面運(yùn)動(dòng)，解除對(duì)手柄1的施加壓力，彈簧5的作用力將滾輪6固定在杏枝條2上，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)切刀7旋轉(zhuǎn)，人工輔助手柄1，滾輪6在杏枝條2上轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)切刀7將杏的果柄切斷，杏落入收集袋中，一個(gè)杏枝條采摘完成后，對(duì)手柄1施加壓力，手柄1克服彈簧5的壓力繞支撐桿3上的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪6和旋轉(zhuǎn)切刀7張開(kāi)，將杏采摘器從采摘完成的枝條拿走，重復(fù)上述工作過(guò)程，依次對(duì)其它杏枝條的采摘。