申请/专利权人：甘肃农业大学

申请日：2018-12-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109348860B

主分类号：A01D46/247

分类号：A01D46/247

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.03.15#实质审查的生效;2019.02.19#公开

摘要：本发明公开了一种手动式水果采摘机，属于果园机械技术领域，其特征主要包括可伸缩支撑架、控制传动机构、框选切断机构、水果收集通道。此水果采摘机主要由两根主线绳及四根副线绳控制整个机器的工作，即通过开合控制线绳带动框选切断机构完成水果的框选和采摘，通过伸缩控制主线绳带动四根伸缩控制副线绳，实现水果框选范围的扩大，本发明的巧妙之处在于通过采摘机整机各部分间的合理布局和运动控制，在框选水果的同时完成果柄的剪切，也可通过扩大框选范围同时收获多个水果或体积较大的水果，并且可伸缩支撑架采用旋合自锁，操作方便，采摘效率、果实完整率高，成本较低。

主权项：1.一种手动式水果采摘机，其特征主要包括可伸缩支撑架、控制传动机构、框选切断机构、水果收集通道；所述可伸缩支撑架，由四节刚性杆套接而成，自下而上分别为第一杆、第二杆、第三杆、第四杆，各杆之间的联接采用依靠相邻两杆壁面摩擦力锁死的联接结构，当可伸缩支撑架需要伸长时，将相邻两杆的内杆向外抽出所需距离后，内杆相对于外杆逆时针方向转动，两杆壁面之间摩擦越来越大，以此实现相邻两杆之间的锁定；所述控制传动机构，其特征主要包括手柄下限位套、开合控制手柄、手柄上限位套、开合控制收线盒、开合控制线绳、开合控制线滑轮、开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉、伸缩控制主线绳、伸缩器控制收线轮；其中开合控制手柄套装在可伸缩支撑架的第一杆上以移动副联接，手柄下限位套和手柄上限位套刚性联接在第一杆上，以确定开合控制手柄相对第一杆移动的上、下极限位置，开合控制收线盒、开合控制线滑轮、伸缩器控制收线轮刚性联接在第一杆上，开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉均以移动副与第四杆联接，开合控制移动叉上刚性联接四根开合控制联接杆，伸缩器控制移动叉上刚性联接四根伸缩器控制联接杆；开合控制线绳由开合控制收线盒引出，绕过开合控制手柄上的定滑轮以及开合控制线滑轮固结在开合控制移动叉上，伸缩控制主线绳由伸缩器控制收线轮引出，固结在伸缩器控制移动叉上；所述框选切断机构，其特征主要包括框选支撑架、左伸缩架、右伸缩架、左果柄剪切刀、右果柄剪切刀、左框选架、右框选架；其中框选支撑架与可伸缩支撑架的第四杆上端刚性联接，左框选架、右框选架与框选支撑架以转动副联接，且左、右框选架与框选支撑架之间分别安装扭簧，以实现框选架框选结束后的复位，左、右框选架上固接的四根框选架联接杆按对应位置分别以转动副联接在开合控制移动叉上的四根开合控制联接杆上，开合控制移动叉下移将实现左、右框选架的转动并闭合，从而完成采摘机整机对水果的框选；左果柄剪切刀刚性联接在左框选架上，右果柄剪切刀刚性联接在右框选架上，当左、右框选架闭合时，将带动左、右果柄剪切刀完成对所框选水果果柄的剪切，从而完成采摘机整机对水果的采摘；左伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在左框选架两侧构成，右伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在右框选架两侧构成，伸缩机构主要由支撑杆、上移动杆、下移动杆、框选挡板、上伸缩叉、下伸缩叉、上侧滑轮、下侧滑轮、伸缩控制副线绳和复位弹簧构成，其中上移动杆与下移动杆刚性联接在框选挡板的上下端部构成伸缩机构的框架主体，支撑杆两端分别以移动副形式连接在上移动杆与下移动杆上，上移动杆与下移动杆同时也以移动副联接在框选架上，上伸缩叉和下伸缩叉以转动副联接在支撑杆的中部，两伸缩叉的一端通过滑槽结构联接在框选挡板上，另一侧以转动副型式安装滑轮，伸缩控制副线绳从下侧滑轮引出，再向上绕过上侧滑轮后绕回下侧滑轮，当向下拉动伸缩控制副线绳时，将控制上、下伸缩叉推动框选挡板向外移动，联接在左、右伸缩架上的四个伸缩机构引出的四根伸缩控制副线绳，最后分别固结在伸缩器控制移动叉上的四个伸缩控制联接杆上，当转动伸缩器控制收线轮带动伸缩器控制移动叉向下移动时，将实现四个伸缩机构上的四个框选挡板同时向外移动，从而完成水果框选范围的扩大，伸缩机构上安装复位弹簧，以实现框选挡板外伸后的复位。

全文数据：手动式水果采摘机技术领域本发明属于果园机械技术领域，具体为一种手动式水果采摘机。背景技术我国是水果生产和消费大国，近年来，果园种植业的发展和农业劳动力的缺乏，极大地推动了果园机械市场的发展，而人工采摘果实所消耗的劳动力占整个生产过程的50%-70%，因此，提高水果采摘的机械化程度，采摘方式由原始的人工采摘发展到机械设备采摘势在必行。现有技术中，水果传统采摘方法为原始的人工采摘；常用的机械设备采摘技术，一些是利用抓取机械手抓取单个水果后，利用拉力将水果与果树分离，这种采摘方式只能单个采摘，效率较低；另一些是利用震动果树的方式，实现水果与果树分离，这种方式会对果树和果实造成物理伤害，影响果树产量和水果质量，且相关机械设备一般体积较大，很难适应丘陵山地果园的水果采摘收集。发明内容鉴于现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种结构简单，成本较低，易于操作的手动式水果采摘机，实现水果采摘的高效率和完整率。为达到上述要求，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种手动式水果采摘机，其特征主要包括可伸缩支撑架、控制传动机构、框选切断机构、水果收集通道。所述可伸缩支撑架，由四节刚性杆套接而成，自下而上分别为第一杆、第二杆、第三杆、第四杆，各杆之间的联接采用依靠相邻两杆壁面摩擦力锁死的联接结构，当可伸缩支撑架需要伸长时，将相邻两杆的内杆向外抽出所需距离后，内杆相对于外杆逆时针方向转动，两杆壁面之间摩擦越来越大，以此实现相邻两杆之间的锁定。所述控制传动机构，主要包括手柄下限位套、开合控制手柄、手柄上限位套、开合控制收线盒、开合控制线绳、开合控制线滑轮、开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉、伸缩控制主线绳、伸缩器控制收线轮；其中开合控制手柄套装在可伸缩支撑架的第一杆上以移动副联接，手柄下限位套和手柄上限位套刚性联接在第一杆上，以确定开合控制手柄相对第一杆移动的上、下极限位置，开合控制收线盒、开合控制线滑轮、伸缩器控制收线轮刚性联接在第一杆上，开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉均以移动副与第四杆联接，开合控制移动叉上刚性联接四根开合控制联接杆，伸缩器控制移动叉上刚性联接四根伸缩器控制联接杆；开合控制线绳由开合控制收线盒引出，绕过开合控制手柄上的定滑轮以及开合控制线滑轮固结在开合控制移动叉上，根据可伸缩支撑架总体长度将开合控制线绳调节至绷紧状态后，开合控制手柄向下移动将带动开合控制移动叉下移；伸缩控制主线绳由伸缩器控制收线轮引出，固结在伸缩器控制移动叉上，根据可伸缩支撑架总体长度将伸缩控制主线绳调节至绷紧状态后，通过转动伸缩器控制收线轮将带动伸缩器控制移动叉向下移动。所述框选切断机构包括框选支撑架、左伸缩架、右伸缩架、左果柄剪切刀、右果柄剪切刀、左框选架、右框选架；其中框选支撑架与可伸缩支撑架的第四杆上端刚性联接，左框选架、右框选架与框选支撑架以转动副联接，且左、右框选架与框选支撑架之间分别安装扭簧，以实现框选架框选结束后的复位，左、右框选架上固接的四根框选架联接杆按对应位置分别以转动副联接在开合控制移动叉上的四根开合控制联接杆上，开合控制移动叉下移将实现左、右框选架的转动并闭合，从而完成采摘机整机对水果的框选；左果柄剪切刀刚性联接在左框选架上，右果柄剪切刀刚性联接在右框选架上，当左、右框选架闭合时，将带动左、右果柄剪切刀完成对所框选水果果柄的剪切，从而完成采摘机整机对水果的采摘；左伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在左框选架两侧构成，右伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在右框选架两侧构成，伸缩机构主要由支撑杆、上移动杆、下移动杆、框选挡板、上伸缩叉、下伸缩叉、上侧滑轮、下侧滑轮、伸缩控制副线绳和复位弹簧构成，其中上移动杆与下移动杆刚性联接在支撑杆和框选挡板的上下端部构成伸缩机构的框架主体，上移动杆与下移动杆同时也以移动副联接在框选架上，上伸缩叉和下伸缩叉以转动副联接在支撑杆的中部，两伸缩叉的一端通过滑槽结构联接在框选挡板上，另一侧以转动副型式安装滑轮，伸缩控制副线绳从下侧滑轮引出，再向上绕过上侧滑轮后绕回下侧滑轮，当向下拉动伸缩控制副线绳时，将控制上、下伸缩叉推动框选挡板向外移动，联接在左、右伸缩架上的四个伸缩机构引出的四根伸缩控制副线绳，最后分别固结在伸缩器控制移动叉上的四个伸缩控制联接杆上，当转动伸缩器控制收线轮带动伸缩器控制移动叉向下移动时，将实现四个伸缩机构上的四个框选挡板同时向外移动，从而完成水果框选范围的扩大，伸缩机构上安装复位弹簧，以实现框选挡板外伸后的复位。所述水果收集通道上侧刚性联接在框选支撑架底部，下侧设计有挂钩，可以悬挂网袋等柔性收集工具，经框选切断机构框选并切断果柄的水果，由重力作用向下运动，沿水果收集通道滑入悬挂在下侧的网袋等收集工具，从而完成水果的整个采摘收集过程。本发明的技术效果和优点：该手动式水果采摘机，利用手动控制完成水果的框选采摘和收集，同时也可以手动调节水果的框选范围,整机结构简单，无需额外动力源，适用范围广，运行稳定。附图说明图1是本发明的整机结构示意图；图2是本发明的可伸缩支撑架结构示意图；图3是本发明的可伸缩支撑架横截面结构示意图；图4是本发明的控制传动机构结构示意图；图5是本发明的框选切断机构结构示意图；图6是本发明的伸缩机构结构示意图。图中：1.可伸缩支撑架、2.控制传动机构、3.框选切断机构、4.水果收集通道、5.第一杆、6.第二杆、7.第三杆、8.第四杆、9.手柄下限位套、10.开合控制手柄、11.手柄上限位套、12.开合控制收线盒、13.开合控制线绳、14.开合控制线滑轮、15.开合控制移动叉、16.开合控制联接杆、17.伸缩器控制联接杆、18.伸缩器控制移动叉、19.伸缩控制主线绳、20.伸缩器控制收线轮、21.框选支撑架、22.左伸缩架、23.右伸缩架、24.左果柄剪切刀、25.右果柄剪切刀、26.左框选架、27.右框选架、28.框选架联接杆、29.伸缩机构、30.支撑杆、31.上移动杆、32.下移动杆、33.框选挡板、34.上伸缩叉、35.下伸缩叉、36.上侧滑轮、37.下侧滑轮、38.伸缩控制副线绳、39复位弹簧。具体实施方式下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。整机组装方式：按图2、图3所示，自下而上套装第一杆5、第二杆6、第三杆7和第四杆8组成可伸缩支撑架1，按照需要采摘的果树高度调节可伸缩支撑架1至所需高度后，逆时针方向转动相邻各杆以锁死可伸缩支撑架1；如图4所示，将开合控制手柄10套装在第一杆5上以移动副联接，将手柄下限位套9、手柄上限位套11、开合控制收线盒12、开合控制线滑轮14、伸缩器控制收线轮20刚性联接在第一杆5上，将开合控制移动叉15、伸缩器控制移动叉18套装在第四杆8上以移动副联接；将开合控制线绳13由开合控制收线盒12引出，绕过开合控制手柄10上的定滑轮以及开合控制线滑轮14后，固结在开合控制移动叉15上，并根据可伸缩支撑架1的总体长度将开合控制线绳13调节至绷紧状态；将伸缩控制主线绳19由伸缩器控制收线轮20引出，固结在伸缩器控制移动叉18上，根据可伸缩支撑架1总体长度将伸缩控制主线绳19调节至绷紧状态；如图6所示，将上移动杆31和下移动杆32刚性联接在支撑杆30和框选挡板33的上下端部构成伸缩机构29的框架主体，上伸缩叉34和下伸缩叉35以转动副联接在支撑杆30的中部，两伸缩叉的一端通过滑槽结构联接在框选挡板33上，另一侧以转动副型式安装上侧滑轮36和下侧滑轮37，将伸缩控制副线绳38从下侧滑轮37引出，再向上绕过上侧滑轮36后绕回下侧滑轮37，在上伸缩叉34和下伸缩叉35之间安装复位弹簧39，以实现框选挡板33外伸后的复位，从而完成一个伸缩机构的组装，按照相同的步骤，共组装伸缩机构四个；如图5所示，将左框选架26、右框选架27与框选支撑架21以转动副联接，在左框选架26、右框选架27与框选支撑架21之间分别安装扭簧，以实现框选架框选结束后的复位，将左果柄剪切刀24刚性联接在左框选架26上，右果柄剪切刀25刚性联接在右框选架27上；前述组装完成的四个伸缩机构29，其中两个伸缩机构以移动副联接在左框选架26两侧，其余两个伸缩机构以移动副联接在右框选架27两侧，从而完成框选切断机构3的组装；如图1所示，将框选切断机构3通过其上的框选支撑架21刚性联接在可伸缩支撑架1的第四杆8上端，将左框选架26、右框选架27上固接的四根框选架联接杆28按对应位置分别以转动副联接在开合控制移动叉15上的四根开合控制联接杆16上，四个伸缩机构29引出的四根伸缩控制副线绳38，最后分别固结在伸缩器控制移动叉18上的四个伸缩控制联接杆17上，将收集通道4上侧刚性联接在框选支撑架21底部，下侧挂钩上悬挂网袋等柔性收集工具，从而完成手动式水果采摘机整机的组装。整机工作方式：如图1、2、3、4、5、6所示，水果采摘机的各部分通过合理布置机构及操作，实现水果的采摘和收集。具体来说，此水果采摘机主要由两根主线及四根副线控制整个机器的工作，第一根主线即开合控制线绳13，根据可伸缩支撑架1的总体长度将开合控制线绳13调节至绷紧状态后，向下移动开合控制手柄10将带动开合控制移动叉15下移,开合控制移动叉15下移将实现左框选架26、右框选架27的转动并闭合，从而完成采摘机整机对水果的框选,同时，当左框选架26、右框选架27闭合时，将带动左果柄剪切刀24、右果柄剪切刀25完成对所框选水果果柄的剪切，从而完成采摘机整机对水果的采摘；框选及采摘结束后,向上移动开合控制手柄10,左框选架26、右框选架27在扭簧的作用下转动并打开，实现其复位，为下一次框选及采摘做好准备。第二根主线即伸缩控制主线绳19，四根副线即四根伸缩控制副线绳38，根据可伸缩支撑架1的总体长度将伸缩控制主线绳19调节至绷紧状态后，如果在采摘过程中需要扩大框选切断机构3的框选范围，则通过转动伸缩器控制收线轮20带动伸缩器控制移动叉18向下移动,从而拉动固结在移动叉上的四根伸缩器控制副线绳38向下运动,继而带动四个伸缩机构29上的四个框选挡板33同时向外侧移动，实现水果框选范围的扩大；反向转动伸缩器控制收线轮20，四个伸缩机构29上的八个复位弹簧39带动四个框选挡板33同时向内侧移动，实现框选挡板33外伸后的复位。完成框选及果柄剪切的水果，受重力作用向下运动，沿刚性联接在框选支撑架21底部的水果收集通道4滑入悬挂在下侧的网袋等收集工具，从而完成水果的整个框选采摘收集过程。本发明的巧妙之处在于通过采摘机整机各部分间的合理布局和运动控制，在框选水果的同时完成果柄的剪切，也可通过扩大框选范围同时收获多个水果或体积较大的水果，并且可伸缩支撑架采用旋合自锁，操作方便，采摘效率、果实完整率高，成本较低。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种手动式水果采摘机，其特征主要包括可伸缩支撑架、控制传动机构、框选切断机构、水果收集通道；所述可伸缩支撑架，由四节刚性杆套接而成，自下而上分别为第一杆、第二杆、第三杆、第四杆，各杆之间的联接采用依靠相邻两杆壁面摩擦力锁死的联接结构，当可伸缩支撑架需要伸长时，将相邻两杆的内杆向外抽出所需距离后，内杆相对于外杆逆时针方向转动，两杆壁面之间摩擦越来越大，以此实现相邻两杆之间的锁定。2.根据权利要求1所述的控制传动机构，其特征主要包括手柄下限位套、开合控制手柄、手柄上限位套、开合控制收线盒、开合控制线绳、开合控制线滑轮、开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉、伸缩控制主线绳、伸缩器控制收线轮；其中开合控制手柄套装在可伸缩支撑架的第一杆上以移动副联接，手柄下限位套和手柄上限位套刚性联接在第一杆上，以确定开合控制手柄相对第一杆移动的上、下极限位置，开合控制收线盒、开合控制线滑轮、伸缩器控制收线轮刚性联接在第一杆上，开合控制移动叉、伸缩器控制移动叉均以移动副与第四杆联接，开合控制移动叉上刚性联接四根开合控制联接杆，伸缩器控制移动叉上刚性联接四根伸缩器控制联接杆；开合控制线绳由开合控制收线盒引出，绕过开合控制手柄上的定滑轮以及开合控制线滑轮固结在开合控制移动叉上，伸缩控制主线绳由伸缩器控制收线轮引出，固结在伸缩器控制移动叉上。3.根据权利要求1所述的框选切断机构，其特征主要包括框选支撑架、左伸缩架、右伸缩架、左果柄剪切刀、右果柄剪切刀、左框选架、右框选架；其中框选支撑架与可伸缩支撑架的第四杆上端刚性联接，左框选架、右框选架与框选支撑架以转动副联接，且左、右框选架与框选支撑架之间分别安装扭簧，以实现框选架框选结束后的复位，左、右框选架上固接的四根框选架联接杆按对应位置分别以转动副联接在开合控制移动叉上的四根开合控制联接杆上，开合控制移动叉下移将实现左、右框选架的转动并闭合，从而完成采摘机整机对水果的框选；左果柄剪切刀刚性联接在左框选架上，右果柄剪切刀刚性联接在右框选架上，当左、右框选架闭合时，将带动左、右果柄剪切刀完成对所框选水果果柄的剪切，从而完成采摘机整机对水果的采摘；左伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在左框选架两侧构成，右伸缩架由两个伸缩机构以移动副联接在右框选架两侧构成，伸缩机构主要由支撑杆、上移动杆、下移动杆、框选挡板、上伸缩叉、下伸缩叉、上侧滑轮、下侧滑轮、伸缩控制副线绳和复位弹簧构成，其中上移动杆与下移动杆刚性联接在支撑杆和框选挡板的上下端部构成伸缩机构的框架主体，上移动杆与下移动杆同时也以移动副联接在框选架上，上伸缩叉和下伸缩叉以转动副联接在支撑杆的中部，两伸缩叉的一端通过滑槽结构联接在框选挡板上，另一侧以转动副型式安装滑轮，伸缩控制副线绳从下侧滑轮引出，再向上绕过上侧滑轮后绕回下侧滑轮，当向下拉动伸缩控制副线绳时，将控制上、下伸缩叉推动框选挡板向外移动，联接在左、右伸缩架上的四个伸缩机构引出的四根伸缩控制副线绳，最后分别固结在伸缩器控制移动叉上的四个伸缩控制联接杆上，当转动伸缩器控制收线轮带动伸缩器控制移动叉向下移动时，将实现四个伸缩机构上的四个框选挡板同时向外移动，从而完成水果框选范围的扩大，伸缩机构上安装复位弹簧，以实现框选挡板外伸后的复位。4.根据权利要求1所述的水果收集通道，其上侧刚性联接在框选支撑架底部，下侧设计有挂钩，可以悬挂网袋等柔性收集工具。

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