申请/专利权人：上海理工大学

申请日：2018-11-01

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN109287267B

主分类号：A01D46/00

分类号：A01D46/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2019.03.01#实质审查的生效;2019.02.01#公开

摘要：本发明公开了一种弯腰草莓采摘器，包括：夹头组件，包括两个连接的钳头以及分别固定在钳头上用于切断植物茎蒂的两片刀片；铰链组件，包括与两个钳头固定连接的两片铰链片以及与铰链片通过第一固定轴固定连接的钢条；钢丝绳，与钢条通过钢丝绳扣固定连接；以及手柄组件，包括与钢丝绳通过连接件连接的杆体、套设于杆体末端的连接套管、通过连接套管与杆体连接的连接手柄以及与连接手柄通过第二固定轴连接的控制手柄，其中，杆体的杆头端部的内部设置有空管，空管上设置有通孔，该通孔处容纳有连接在空管上的弹簧，该弹簧还与钢条上的小环连接，用于保持两个钳头处于打开状态。

主权项：1.一种免弯腰草莓采摘器，其特征在于，包括：夹头组件，包括两个连接的钳头以及分别固定在所述钳头上用于切断植物茎蒂的两片刀片；铰链组件，包括与所述两个钳头固定连接的两片铰链片以及与所述铰链片通过第一固定轴固定连接的钢条；钢丝绳，与所述钢条通过钢丝绳扣固定连接；以及手柄组件，包括与所述钢丝绳通过连接件连接的杆体、套设于所述杆体末端的连接套管、通过所述连接套管与所述杆体连接的连接手柄以及与所述连接手柄通过第二固定轴连接的控制手柄，其中，所述杆体的杆头端部的内部设置有空管，所述空管上设置有通孔，该通孔处容纳有连接在空管上的弹簧，该弹簧还与所述钢条上的小环连接，用于保持所述两个钳头处于打开状态，所述钢丝绳通过所述杆体的内部伸出后通过螺丝连接于所述控制手柄上，该控制手柄后在被拉动后带动所述钢丝绳被拉动，同时使得所述钢条被拉动，而后所述两片铰链片的开合角度改变，从而改变所述两个钳头的开合大小，所述两个钳头上均设有第一通孔和第二通孔，所述两片铰链片的一端均设有第三通孔，另一端均设有第四通孔，所述两个钳头上的所述第二通孔分别与所述两片铰链片上的所述第三通孔重合，所述两个钳头上的所述第一通孔相互重合，使得所述两个钳头形成剪切式结构，从而控制两个所述第二通孔与所述第三通孔重合处之间的直线距离以控制所述两个钳头的开合，所述两片铰链片上的所述第四通孔相互重合构成约束，使得所述两片铰链片围绕两个所述第四通孔的重合处进行转动，所述两片铰链片的开合幅度为35°-180°，所述杆体的长度为65cm，所述连接套管与所述连接手柄采用螺丝配合至螺母头部半深入所述连接手柄的凹槽中，使所述连接套管围绕所述控制手柄自由转动。

全文数据：一种免弯腰草莓采摘器技术领域本发明涉及一种草莓采摘器，具体涉及一种免弯腰草莓采摘器。背景技术传统草莓采摘方法是人工采摘，依靠手做到果实与茎叶分离，其不光效率低，且长期重复这个动作会导致膝盖与肘关节的问题，持续性的蹲下姿势对腰椎也存在慢性损伤，可能引发果农的骨骼问题。而且，传统的采摘通常直接用手接触草莓，对果实进行拉扯以达到与植株分离的目的。此过程中由于直接接触，挤压草莓，草莓表面会受到伤害，而且细菌易于繁殖，导致果实大量腐烂。该过程造成了草莓大量的不必要损失，使其成本上升。而我国目前对草莓果实的采摘器方面的研究设计较少，主要停留在对手部的保护，很难解决以上痛点。因此，有必要发明一种改变传统采摘方式，解决长时间弯腰与果实被破坏的问题。单手依靠握把操纵夹头与刀头的采摘方式，对于解决不损伤草莓的前提下提高采摘草莓效率及果农的健康隐患等问题具有重要意义。发明内容本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种免弯腰草莓采摘器。本发明提供了一种免弯腰草莓采摘器，具有这样的特征，包括：夹头组件，包括两个连接的钳头以及分别固定在钳头上用于切断植物茎蒂的两片刀片；铰链组件，包括与两个钳头固定连接的两片铰链片以及与铰链片通过第一固定轴固定连接的钢条；钢丝绳，与钢条通过钢丝绳扣固定连接；以及手柄组件，包括与钢丝绳通过连接件连接的杆体、套设于杆体末端的连接套管、通过连接套管与杆体连接的连接手柄以及与连接手柄通过第二固定轴连接的控制手柄，其中，杆体的杆头端部的内部设置有空管，空管上设置有通孔，该通孔处容纳有连接在空管上的弹簧，该弹簧还与钢条上的小环连接，用于保持两个钳头处于打开状态，钢丝绳通过杆体的内部伸出后通过螺丝连接于控制手柄上，该控制手柄后在被拉动后带动钢丝绳被拉动，同时使得钢条被拉动，而后两片铰链片的开合角度改变，从而改变两个钳头的开合大小。在本发明提供的免弯腰草莓采摘器中，还可以具有这样的特征：其中，钢丝绳扣上设置有一个螺钉，该螺钉用于将钢丝绳以及钢条固定于钢丝绳扣的中心空洞内。在本发明提供的免弯腰草莓采摘器中，还可以具有这样的特征：其中，两个钳头上均设有第一通孔和第二通孔，两片铰链片的一端均设有第三通孔，另一端均设有第四通孔，两个钳头上的第二通孔分别与两片铰链片上的第三通孔重合，两个钳头上的第一通孔相互重合，使得两个钳头形成剪切式结构，从而控制两个第二通孔与第三通孔重合处之间的直线距离以控制两个钳头的开合，两片铰链片上的第四通孔相互重合构成约束，从而形成铰链结构，使得两片铰链片围绕两个第四通孔的重合处进行转动。在本发明提供的免弯腰草莓采摘器中，还可以具有这样的特征：其中，杆体的长度为65cm。在本发明提供的免弯腰草莓采摘器中，还可以具有这样的特征：其中，连接套管的一端直径d1为16mm，另一端直径d2为12mm。在本发明提供的免弯腰草莓采摘器中，还可以具有这样的特征：其中，钳头与刀片之间通过强力胶粘结固定，连接套管与杆体之间通过胶水固定，连接套管与连接手柄采用螺丝配合至螺母头部半深入连接手柄的凹槽中。发明的作用与效果根据本发明所涉及的免弯腰草莓采摘器，因为采用的夹头组件在闭合时，刀片能够将植物茎蒂切断，同时在钳头结构闭合，能够将靠近草莓果实部分的残余茎蒂夹住，所以，避免了草莓果实下落造成不必要的碰撞，还能在将草莓移动到箩筐或其他承接装置上方时，松开钳头部分，使果实被平稳放置。因为采用的铰链组件的钢条被拉动后能够调整两片铰链片的开合角度，所以，能够控制夹头组件的开合大小。因为采用的手柄组件的控制手柄上设有放入拇指的空洞，所以，方便通过控制手柄来控制钢丝绳。因为采用的钢丝绳与钢条连接后能够对第四通孔重合处起到传动作用，所以，钢丝绳能够起到传动与截至的作用。因为采用的钢条上连接的弹簧能够在钢条发生位移是产生回复力，该回复力能够通过钢条传递到夹头组件上，所以，能够使夹头组件回复初始状态，还能一并牵动钢丝绳，从而带动控制手柄的恢复。因此，本发明的免弯腰草莓采摘器实现了果农在自然站姿的情况下采摘草莓，减小了果农劳动强度，保护其腰椎及关节的健康；同时，在采摘草莓时保护草莓不受损伤，减少了大量果实腐烂的损失问题，套管设计可以随意调整采摘方向和角度，做到无死角采摘；结构简单新颖，价格低廉，易于单手操作提高了采摘效率，而且在果园采摘类活动中可提升客户的采摘体验，制造更多商业机遇。附图说明图1是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的整体结构示意图；图2是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的夹头组件与铰链片的连接结构示意图；图3是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的夹头组件的结构示意图；图4是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的钳头与铰链片的连接结构示意图；图5是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的铰链片与钢条的连接结构示意图；图6是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的钢条与钢丝绳的连接结构示意图；图7是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的杆体组件的结构示意图；图8是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的杆体端部的放大结构示意图。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。实施例：图1是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的整体结构示意图。如图1所示，本实施例的一种免弯腰草莓采摘器100，采用不锈钢、碳素、PVC材料等，包括夹头组件10、铰链组件20、钢丝绳30以及手柄组件40。图2是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的夹头组件与铰链片的连接结构示意图，图3是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的夹头组件的结构示意图，图4是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的钳头与铰链片的连接结构示意图，图5是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的铰链片与钢条的连接结构示意图。如图2-图5所示，夹头组件10，包括两个连接的钳头101以及分别固定在钳头101上用于切断植物茎蒂的两片刀片102。钳头101与刀片102之间通过强力胶粘结固定。铰链组件20，包括与两个钳头101固定连接的两片铰链片201以及与铰链片201通过第一固定轴固定连接的钢条202。两个钳头101上均设有第一通孔1021和第二通孔1022。两片铰链片201的一端均设有第三通孔2011，另一端均设有第四通孔2012。两个钳头101上的第二通孔1022分别与两片铰链片201上的第三通孔2011重合。两个钳头101上的第一通孔1021相互重合，使得两个钳头101形成剪切式结构，从而控制两个第二通孔1022与第三通孔2011重合处之间的直线距离以控制两个钳头101的开合。两片铰链片201上的第四通孔2012相互重合构成约束，从而形成铰链结构，使得两片铰链片201围绕两个第四通孔2012的重合处进行转动。钢条202与两个第四通孔2012的重合处和两个第一通孔1021的重合处的方向为y轴正方向，同时两个第三通孔2011分别与相应的钳头101构成同心轴约束，使夹头组件10与铰链组件20相互连接，从而形成复合铰链。且第四通通孔2012与钢条202连接，使得钳头101带动铰链组件20在y轴方向移动，夹头组件10通过传动原理控制第四通孔2012处y轴方向位置使钳头101进行开合，钳头101成为铰链片201的从动零件，当第四通孔2012向y方向负轴移动时，由于第一通孔1021被固定，两个第一通孔1021的重合处与两个第四通孔2012的重合处之间的直线距离被拉长，带动铰链片201与钳头101围绕第二通孔1022与第三通孔2011重合处呈等角度、反方向转动，从而使两个钳头101完成开合。图6是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的钢条与钢丝绳的连接结构示意图。如图6所示，钢丝绳30，与钢条202通过钢丝绳扣301固定连接。钢丝绳扣301上设置有一个螺钉，该螺钉用于将钢丝绳30以及钢条202固定于钢丝绳扣301的中心空洞内。图7是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的杆体组件的结构示意图。如图7所示，手柄组件40，包括与钢丝绳30通过连接件50连接的杆体401、套设于杆体401末端的连接套管402、通过连接套管402与杆体401连接的连接手柄403以及与连接手柄403通过第二固定轴连接的控制手柄404。连接手柄403与控制手柄404通过第二固定轴连接后，使得控制手柄404可以围绕第二固定轴相对转动，幅度为75°±3°。控制手柄404上设有放入拇指的空洞。图8是本发明的实施例中的免弯腰草莓采摘器的杆体端部的放大结构示意图。如图8所示，杆体401的杆头端部的内部设置有空管405，空管405上设置有通孔406，该通孔406处容纳有连接在空管上的弹簧，该弹簧还与钢条202上的小环连接，用于保持两个钳头101处于打开状态。钢条202发生位移时，弹簧产生的回复力通过钢条传递到钳头101上使其回复初始状态，带动控制手柄404恢复，另外，弹簧的一端与钢条202上的小环连接，另一端固定于通孔处，用于保持有向上弹力使两个第一通孔1021的重合处与两个第四通孔2012的重合处之间的直线距离始终保持最小，钳头101保持打开状态。在非工作状态的情况下，由于弹簧作用，两个第一通孔1021的重合处与两个第四通孔2012的重合处之间的直线距离保持最短直线距离，即钳头101为打开状态。工作时，置打开的夹头组件10于草莓茎蒂上，控制手柄404带动钢条202拉伸两个第一通孔1021的重合处与两个第四通孔2012的重合处之间的直线距离，此时两个钳头101合并，将草莓茎蒂偏下部分夹住。同时，钳头101上的刀锋部分自动切断草莓茎蒂，草莓与植株完全脱离，即被切除并夹持在空中。连接套管402的一端直径d1为16mm，另一端直径d2为12mm。连接套管402与杆体401之间通过胶水固定。连接套管402与连接手柄403采用螺丝配合至螺母头部半深入连接手柄403的凹槽中，使连接套管402围绕控制手柄404自由转动，不至于脱落。钢丝绳30通过杆体401的内部伸出后通过螺丝连接于控制手柄404上。拉动控制手柄404后，该控制手柄404后在被拉动后带动钢丝绳30被拉动，同时使得钢条202被拉动，而后两片铰链片201的开合角度改变，从而改变两个钳头201的开合大小。杆体401的长度为65cm。杆体401加上钳头101与手柄部分超过73cm。在草莓植株本身高度加上田垄深度的距离在大约10cm-15cm的范围内，估算杆长、手臂到地的距离、草莓植株高度为一般为1个单位和6个单位，斜边长度为7个单位的直角梯形。则其底角的大小为采摘者至少能实施的最小采摘角度。而直角梯形的高即为以人为中心，所能够达到的范围半径。通过计算得出：最小角度为45°，最小半径距离为50cm。换而言之，该采摘器可以在不弯腰且不移动的条件下采摘前后2棵植物的果实。轻微弯腰或者抬高手臂情况下可采摘前后5棵植物的果实。通过Solidworks软件的干涉检测与测量，两个铰链片201开合幅度为35°-180°，移动距离为10mm，即10mm移动幅度可使两个钳头101有效开合。因此，对两个铰链片201进行控制的钢丝绳30在控制手柄404转动过程中应至少移动10mm距离。而控制手柄404上钢丝绳30固定端到控制手柄404的第二固定轴的距离为30mm。故在旋转幅度为75°时，钢丝绳30长度变化为两伸长量之差即钢丝绳30连接端划过扇形所构成的端点直线距为45mm±3mm，所以钢丝绳30一端的固定位置为连接手柄靠近第二固定轴的10cm左右即可。本实施例的免弯腰草莓采摘器的工作原理：本实施例的免弯腰草莓采摘器100中，选择所需要采摘的草莓植株，在直立状态下调整免弯腰草莓采摘器100位置和角度以便裁剪。转动连接套管402以通过杆体401随意调整夹头组件10的剪切角度，此过程对夹头组件10的开合没有任何影响。然后将草莓茎蒂放置于钳头101中，按压控制手柄404以使钳头101闭合，钳头101上部的刀片102将茎蒂切断，下部的钳头101将茎蒂靠近草莓的部分夹住以避免草莓掉落。移动手柄位置使草莓放置于采集草莓的箩筐或采集器上方，松开控制手柄404，弹簧提供回复力使钳头101重新张开，恢复普通状态。松开的钳头101使草莓下落掉入箩筐中，从而完成一次采摘。实施例的作用与效果根据本实施例所涉及的免弯腰草莓采摘器，因为采用的夹头组件在闭合时，刀片能够将植物茎蒂切断，同时在钳头结构闭合，能够将靠近草莓果实部分的残余茎蒂夹住，所以，避免了草莓果实下落造成不必要的碰撞，还能在将草莓移动到箩筐或其他承接装置上方时，松开钳头部分，使果实被平稳放置。因为采用的铰链组件的钢条被拉动后能够调整两片铰链片的开合角度，所以，能够控制夹头组件的开合大小。因为采用的手柄组件的控制手柄上设有放入拇指的空洞，所以，方便通过控制手柄来控制钢丝绳。因为采用的钢丝绳与钢条连接后能够对第四通孔重合处起到传动作用，所以，钢丝绳能够起到传动与截至的作用。因为采用的钢条上连接的弹簧能够在钢条发生位移是产生回复力，该回复力能够通过钢条传递到夹头组件上，所以，能够使夹头组件回复初始状态，还能一并牵动钢丝绳，从而带动控制手柄的恢复。因此，本实施例的免弯腰草莓采摘器实现了果农在自然站姿的情况下采摘草莓，减小了果农劳动强度，保护其腰椎及关节的健康；同时，在采摘草莓时保护草莓不受损伤，减少了大量果实腐烂的损失问题，套管设计可以随意调整采摘方向和角度，做到无死角采摘；结构简单新颖，价格低廉，易于单手操作提高了采摘效率，而且在果园采摘类活动中可提升客户的采摘体验，制造更多商业机遇。根据本实施例所涉及的免弯腰草莓采摘器，因为采用的钢丝绳上设有螺钉能够起到加固与空间填充的作用，所以，能够在钢丝绳与钢条穿插在钢丝绳扣的中心空洞中后拧紧螺钉以起到固定的作用。根据本实施例所涉及的免弯腰草莓采摘器，因为采用的连接手柄上设有凹槽，所以，能够便于连接手柄与连接套管之间的连接。上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

权利要求：1.一种免弯腰草莓采摘器，其特征在于，包括：夹头组件，包括两个连接的钳头以及分别固定在所述钳头上用于切断植物茎蒂的两片刀片；铰链组件，包括与所述两个钳头固定连接的两片铰链片以及与所述铰链片通过第一固定轴固定连接的钢条；钢丝绳，与所述钢条通过钢丝绳扣固定连接；以及手柄组件，包括与所述钢丝绳通过连接件连接的杆体、套设于所述杆体末端的连接套管、通过所述连接套管与所述杆体连接的连接手柄以及与所述连接手柄通过第二固定轴连接的控制手柄，其中，所述杆体的杆头端部的内部设置有空管，所述空管上设置有通孔，该通孔处容纳有连接在空管上的弹簧，该弹簧还与所述钢条上的小环连接，用于保持所述两个钳头处于打开状态，所述钢丝绳通过所述杆体的内部伸出后通过螺丝连接于所述控制手柄上，该控制手柄后在被拉动后带动所述钢丝绳被拉动，同时使得所述钢条被拉动，而后所述两片铰链片的开合角度改变，从而改变所述两个钳头的开合大小。2.根据权利要求1所述的免弯腰草莓采摘器，其特征在于：其中，所述钢丝绳扣上设置有一个螺钉，该螺钉用于将所述钢丝绳以及所述钢条固定于所述钢丝绳扣的中心空洞内。3.根据权利要求1所述的免弯腰草莓采摘器，其特征在于：其中，所述两个钳头上均设有第一通孔和第二通孔，所述两片铰链片的一端均设有第三通孔，另一端均设有第四通孔，所述两个钳头上的所述第二通孔分别与所述两片铰链片上的所述第三通孔重合，所述两个钳头上的所述第一通孔相互重合，使得所述两个钳头形成剪切式结构，从而控制两个所述第二通孔与所述第三通孔重合处之间的直线距离以控制所述两个钳头的开合，所述两片铰链片上的所述第四通孔相互重合构成约束，使得所述两片铰链片围绕两个所述第四通孔的重合处进行转动。4.根据权利要求1所述的免弯腰草莓采摘器，其特征在于：其中，所述杆体的长度为65cm。5.根据权利要求1所述的免弯腰草莓采摘器，其特征在于：其中，所述连接套管的一端直径d1为16mm，另一端直径d2为12mm。6.根据权利要求1所述的免弯腰草莓采摘器，其特征在于：其中，所述钳头与所述刀片之间通过强力胶粘结固定，所述连接套管与所述杆体之间通过胶水固定，所述连接套管与所述连接手柄采用螺丝配合至螺母头部半深入所述连接手柄的凹槽中。

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