CN107567819B - 一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，包括有鸥翼门支架和振动采摘单元，每个振动采摘单元均包括有鸥翼门骨架、振动架、固定设置于每个振动架上且与振动架垂直的振动杆组、固定于鸥翼门骨架上的驱动马达、与驱动马达连接的凸轮机构，驱动马达和凸轮机构组成振动发生装置。本发明根据枸杞植株的生长结构模式，果实分布模式等特征，设计了多面多区域采摘结构，并在振动杆组上设置由柔性材料构造可伸展和收缩的柔性梳刷杆。本发明采用柔性接触刷的刷振方式作业，取代传统与枝干的刚性接触作业方式，可完成枸杞的低损高效采收作业，降低对枸杞植株的枝条、叶、花、生果的损害和对熟果的损伤，提高采收果实的果实品质，同时本发明还适用于其他灌木浆果的采收。

Description

一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置

技术领域

本发明涉及农用设备领域，具体是一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置。

背景技术

枸杞属于无限花序浆果类果实，枸杞的果实采收为多茬分次采收，夏果、伏果、秋果多次采收，其中夏果最优，然而夏果、伏果采收时花、生果、熟果并存，采收难度很大。

枸杞属于浆果，成熟枸杞含水量比较高，果实质地软，常规振动方式机械化批量作业采摘，容易对熟果造成损伤和暗伤，影响采摘效率和采摘后的果实品质。损伤和暗伤的果实，干燥后会变成黑色，对枸杞的营养价值和经济价值均带来很大影响。

目前的枸杞采摘机械主要是针对便携式小型化采收设计，效率低，无法彻底解放劳动力。针对大型机械化作业基于机械震荡原理设计的装置均存在采收效率低、果实损坏率高和对枸杞果树后期结果有破坏影响等问题；而采用气流式原理设计的采摘机械，因枸杞枝条交错重叠，果实无序排列，难以通过气流针对性控制果实采摘，同样存在机械震荡原理方面的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，解决目前枸杞机械化采摘难，采收效率低、破损率高、劳动力日渐紧缺的问题并满足国家对农业设备技术水平提高的迫切需求。

本发明的技术方案为：

一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，包括有鸥翼门支架和两个均通过鸥翼门液压支撑杆连接于鸥翼门支架上的振动采摘单元，每个振动采摘单元均包括有鸥翼门骨架、多个设置于鸥翼门骨架上方的矩形的振动架、固定设置于每个振动架上且与振动架垂直的振动杆组、固定于鸥翼门骨架上的驱动马达、与驱动马达连接的凸轮机构，所述的驱动马达和凸轮机构组成振动发生装置；每个鸥翼门骨架上均设置有两组驱动马达，每组驱动马达分别对应一个振动架，每组驱动马达对应连接一组凸轮机构，所述的凸轮机构的凸轮与对应驱动马达的输出轴固定连接，凸轮机构的从动轮与对应的振动架固定连接，所述的每组驱动马达的输出轴与对应的振动架为平行关系；所述的振动杆组包括有多个固定于振动架上的驱动缸和多个与对应驱动缸连接且与振动架垂直的管状振动单元，所述的管状振动单元包括有管筒、设置于管筒内且与驱动缸的活塞杆连接的推杆、以及内端固定于推杆外壁上且外端部伸出到管筒外的多圈柔性梳刷杆，管状振动单元的振动方向沿官轴方向，柔性梳刷与植株枝、叶、花、果等直接接触刷振作业。

所述的每个鸥翼门骨架包括有鸥翼门形框架和多个连接于鸥翼门形框架上的振动杆组滑动支撑架，所述的振动杆组滑动支撑架和振动架均为网格形矩形板，且上下重叠；所述的多个振动杆组滑动支撑架组成底端未封闭的多面围板结构，所述的多个振动板组成与之上下重叠的多面围板结构，满足多角度振动采摘需要；所述的每个振动杆组滑动支撑架上均固定设置有一组驱动马达。

所述的一组驱动马达包括有两个输出轴旋转方向相反的驱动马达，一组凸轮机构包括有两个凸轮单元，两个驱动马达分别位于每个振动杆组滑动支撑架相对的两侧边的中部，两个凸轮单元的从动轮分别固定连接于每个振动架相对的两侧边的中部，每个凸轮单元的凸轮与对应驱动马达的输出轴固定连接且与其从动轮摩擦滚动接触。

所述的振动杆组滑动支撑架上设置有振动杆组定位安装孔，每个管状振动单元均穿过对应的振动杆组定位安装孔。

所述的多个管状振动单元呈矩阵排列，管状振动单元根据植株不同部分结构尺寸，设定对应长度，管状振动单元阵列间距根据不同类型枸杞树植株结构，设置相应的间距，刷毛长度则根据不同类型枸杞植株及不同采摘期由推杆推出行程设置相应的适应长度。

所述的管状振动单元包括有多节螺纹连接的管筒，每节管筒内均设置有梳刷固定环，梳刷固定环上固定连接有环形分布的多个柔性梳刷杆，所述的推杆依次穿过每节管筒的梳刷固定环且与梳刷固定环固定连接。

所述的振动发生装置还包括有连接于振动架的四个拐角处与对应的鸥翼门骨架之间的弹簧阻尼器，所述的每个弹簧阻尼器的弹簧底端均抵住鸥翼门骨架的上端面。

所述的鸥翼门支架的底边均设置有用于固定连接鸥翼门骨架的电动锁。

本发明的优点：

(1)、本发明采用带有柔性梳刷杆的振动杆组与枸杞植株进行大面积柔性梳刷接触，每圈柔性梳刷杆之间的距离和数量，根据枸杞果实、枝条、枝干等结构进行设定，且柔性梳刷杆可根据不同枸杞品种、不同采收期，设定不同伸长长度，相对于传统振动采收的振动杆与枝条的接触，可实现较小的振幅即可驱动枸杞果实跟随振动，将振动较为精准的直接传递给果实，使熟果低损采摘而花及生果无损伤，同时柔性梳刷结构为可伸出和收缩的梳刷，在插入及抽出植株过程中避免了对植株的损伤，实现果实的低损高效采收，同时对枸杞植株后期开花结果等影响较小；

(2)、本发明采用多面多角度的鸥翼门结构及多组振动采摘单元，对枸杞植株不同部分进行区域性采摘，不同区域可以控制不同的激振采摘频率和振幅，易于实现针对枸杞果实不同位置的异性控制采收，弹簧阻尼器及多组驱动马达和凸轮机构组成的振动发生装置，对于每个振动杆组的振动作业，可精确的控制振动的触发和传递，减少机构振动和复杂环境对振动单元的影响，易于控制柔性梳刷杆传递给植株的振幅和频率，提高采摘效果和效率，降低破损率；

(3)、本发明振动发生装置旋转运动方向相反，可将其运动过程中振动机构自身产生的切向作用力相互抵消作用，可较精准的控制不同采收振动方向的采收单元机构的振动频率和振幅，减少机构部分误差带来的影响。

附图说明

图1是本发明工作状态下的结构示意图。

图2是本发明待机状态下的结构示意图。

图3是本发明鸥翼门支架的结构示意图。

图4是本发明振动采摘单元的结构示意图。

图5是本发明振动发生装置的局部放大结构示意图。

图6是本发明凸轮机构的侧面结构示意图。

图7是本发明管状振动单元和驱动缸的结构示意图。

图8是本发明的作业机理及振动方向示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1-图4，一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，包括有鸥翼门支架1和两个均通过鸥翼门液压支撑杆2连接于鸥翼门支架上的振动采摘单元，每个振动采摘单元均包括有鸥翼门形框架3、两个连接于鸥翼门形框架3两钝角面上的振动杆组滑动支撑架4、两个分别设置于振动杆组滑动支撑架4上方且与振动杆组滑动支撑架4上下重叠的矩形的振动架5、固定设置于每个振动架5上且与振动架垂直的振动杆组6、固定于振动杆组滑动支撑架4上的驱动马达7、与驱动马达7连接的凸轮机构8和弹簧阻尼器10，驱动马达7、凸轮机构8和弹簧阻尼器10组成振动发生装置，弹簧阻尼器10连接于每个振动架5的四个拐角处与对应的振动杆组滑动支撑架4之间；鸥翼门支架1的底边均设置有用于固定连接鸥翼门形框架3的电动锁9(见图3)；振动杆组滑动支撑架4和振动架5均为网格形矩形板，且上下重叠；见图5-图6，每个振动杆组滑动支撑架4相对的两侧边的中部上均固定设置有一个驱动马达7，两个驱动马达7输出轴的旋转方向相反，一组凸轮机构8包括有两个凸轮单元，两个凸轮单元的从动轮82分别固定连接于每个振动架5相对的两侧边的中部，每个凸轮单元的凸轮81与对应驱动马达7的输出轴固定连接且与其从动轮82摩擦滚动接触，且驱动马达7的输出轴与对应的振动架5为平行关系；见图7，振动杆组6包括有多个固定于振动架5上的驱动缸61和多个与对应驱动缸61连接的管状振动单元，多个管状振动单元呈矩阵排列且与振动架5垂直，其中，振动杆组滑动支撑架4上设置有振动杆组定位孔，每个管状振动单元均穿过对应的振动杆组定位孔，管状振动单元包括有六节螺纹连接的管筒62、设置于管筒62内且与驱动缸61的活塞杆连接的推杆63、以及内端通过固定环64固定于推杆63外壁上且外端部伸出到管筒62外的柔性梳刷杆65，每圈柔性梳刷杆65均形成向下延伸的锥形结构；其中，驱动缸61选用液压缸，驱动马达7选用液压马达。

本发明的工作原理：根据枸杞植株的生长结构模式、枸杞果实的分布模式，设置多个振动采收作业面，进行多面多区域振动采摘，振动杆组6设置可伸出展开和缩回的柔性梳刷杆65，采摘时，由鸥翼门液压杆2收缩，将振动杆组6插入枸杞植株中，振动杆组6上端的小型液压缸61推动管筒62内的推杆63运动，将柔性梳刷杆65从管筒62中推出并辐射展开，柔性梳刷杆65与枸杞植株的枝条、叶、花、生果、熟果等接触；然后由液压马达7和凸轮机8构组成的振动发生装置驱动振动杆组6沿管状振动单元管轴方向振动(见图8)，通过控制振动的振幅和频率，由柔性梳刷杆65将特定的振动传递给枸杞植株，将成熟枸杞柔性振落而枸杞其他部分无损伤或低损伤，实现枸杞的低损高效采摘；采摘完毕，振动杆组6上端的小型液压缸61拉动管筒62内的推杆63收回，将柔性梳刷杆65收回到管筒62内，再通过鸥翼门液压杆2升起，将振动杆组6从枸杞植株中抽出，为下一株枸杞的采摘做好准备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：包括有鸥翼门支架和两个均通过鸥翼门液压支撑杆连接于鸥翼门支架上的振动采摘单元，每个振动采摘单元均包括有鸥翼门骨架、多个设置于鸥翼门骨架上方的矩形的振动架、固定设置于每个振动架上且与振动架垂直的振动杆组、固定于鸥翼门骨架上的驱动马达、与驱动马达连接的凸轮机构，所述的驱动马达和凸轮机构组成振动发生装置；每个鸥翼门骨架包括有鸥翼门形框架和多个连接于鸥翼门形框架上的振动杆组滑动支撑架，所述的振动杆组滑动支撑架和振动架均为网格形矩形板，且上下重叠；每个振动杆组滑动支撑架上均固定设置有一组驱动马达，每组驱动马达分别对应一个振动架，每组驱动马达对应连接一组凸轮机构，所述的凸轮机构的凸轮与对应驱动马达的输出轴固定连接，凸轮机构的从动轮与对应的振动架固定连接，所述的每组驱动马达的输出轴与对应的振动架为平行关系；所述的振动杆组包括有多个固定于振动架上的驱动缸和多个与对应驱动缸连接且与振动架垂直的管状振动单元，所述的管状振动单元包括有管筒、设置于管筒内且与驱动缸的活塞杆连接的推杆、以及内端固定于推杆外壁上且外端部伸出到管筒外的多圈柔性梳刷杆。

2.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的一组驱动马达包括有两个输出轴旋转方向相反的驱动马达，一组凸轮机构包括有两个凸轮单元，两个驱动马达分别位于每个振动杆组滑动支撑架相对的两侧边的中部，两个凸轮单元的从动轮分别固定连接于每个振动架相对的两侧边的中部，每个凸轮单元的凸轮与对应驱动马达的输出轴固定连接且与其从动轮摩擦滚动接触。

3.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的振动杆组滑动支撑架上设置有振动杆组定位安装孔，每个管状振动单元均穿过对应的振动杆组定位安装孔。

4.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的多个管状振动单元呈矩阵排列。

5.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的管状振动单元包括有多节螺纹连接的管筒，每节管筒内均设置有梳刷固定环，梳刷固定环上固定连接有环形分布的多个柔性梳刷杆，所述的推杆依次穿过每节管筒的梳刷固定环且与梳刷固定环固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的振动发生装置还包括有连接于振动架的四个拐角处与对应的鸥翼门骨架之间的弹簧阻尼器，所述的每个弹簧阻尼器的弹簧底端均抵住鸥翼门骨架的上端面。

7.根据权利要求1所述的一种仿生式结构的枸杞柔性采摘装置，其特征在于：所述的鸥翼门支架的底边均设置有用于固定连接鸥翼门骨架的电动锁。

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