本發(fā)明涉及一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)外的山楂采摘由多種方式，第一種方式是用剪刀剪斷山楂枝條上果柄，采摘效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，第二方式是用手直接抓取山楂，山楂與果柄分離，第三種方式是采用機(jī)械采摘，山楂在枝條上的生長(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，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)刀直接切斷山楂的枝條，機(jī)械采摘只能沿同一個(gè)平面采摘，第四種方式是抓鉤或者是動(dòng)定爪實(shí)質(zhì)上是梳齒式采摘方式的變種而已，采摘梳與山楂表面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，損傷山楂的表面，第五種方式夾持式定位難，第六種方式機(jī)械手采摘，山楂生長(zhǎng)無(wú)規(guī)律可循，山楂大小存在差異，機(jī)器人采摘無(wú)法辨別山楂樹(shù)生長(zhǎng)年齡，山楂的生長(zhǎng)位置，機(jī)器手與山楂總會(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，成本高，效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，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，切刀尖端呈內(nèi)凹的弧形刀，切刀在山楂枝條的外表面運(yùn)動(dòng)，切斷山楂的果柄和枝條上針刺，切刀的切割角度通過(guò)螺栓調(diào)整，山楂的枝條直徑變化時(shí)，通過(guò)滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)切刀沿山楂枝條表面的直線平行方向運(yùn)動(dòng)，但切刀的切割角度不變，只能通過(guò)切刀的刀刃將山楂的果柄切斷，對(duì)山楂果的表面無(wú)擠壓作用力。

其技術(shù)方案為：一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，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、切刀和收集袋組成，彈簧為壓簧，伸縮桿一端與滾輪聯(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，切刀通過(guò)螺栓與伸縮桿聯(lián)接，三角狀切刀的刀尖呈u形狀，松開(kāi)螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)切刀，使切刀與山楂枝條的外表面呈0～30°的夾角，在滾輪的外圓面上設(shè)有u形的凹槽，收集袋一端固定在支撐桿上，另一端固定在三角狀切刀的呈u形狀端，收集袋內(nèi)壁上設(shè)有柔性材料，田間作業(yè)時(shí)，一只手握住要采摘的山楂枝條，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)滾輪和切刀張開(kāi)，將滾輪置于山楂的枝條上，山楂枝條的部分嵌入滾輪的凹槽內(nèi)，滾輪在山楂枝條上滾動(dòng)，當(dāng)山楂的枝條直徑變化時(shí)，枝條對(duì)滾輪施加作用力，彈簧發(fā)生伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)切刀運(yùn)動(dòng)，切刀的采摘角度不變，與山楂非接觸，只與山楂的果柄和山楂枝條表面接觸，解除對(duì)手柄的施加壓力，彈簧的作用力將滾輪固定在山楂枝條上，對(duì)手柄施加前進(jìn)方向的力，滾輪在山楂枝條上轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)切刀運(yùn)動(dòng)，切刀將山楂的果柄切斷，山楂落入收集袋中回收，經(jīng)過(guò)風(fēng)力清選將雜質(zhì)去掉。

所述的一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，滾輪和切刀成對(duì)設(shè)置，滾輪可錯(cuò)位設(shè)置，不在同一條鉛垂線上排列。

專(zhuān)利2013207953131、200420010332x和200810138684x，采用抓鉤或者是動(dòng)定爪實(shí)質(zhì)上是梳齒式采摘方式的變種而已，采摘時(shí)山楂位于采摘梳的兩梳齒之間，采摘梳的梳齒與山楂面面接觸，梳齒與山楂表面產(chǎn)生相互擠壓力，且山楂在梳齒表面運(yùn)動(dòng)，損傷山楂表面，損傷的山楂表面氧化變黑，影響采摘質(zhì)量和山楂的商品品質(zhì)，其次，山楂果柄的抗拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于山楂的抗拉力，山楂果柄從山楂上脫落過(guò)程中，會(huì)對(duì)山楂產(chǎn)生撕拉力，導(dǎo)致山楂與山楂果柄連接處的果肉脫落，而一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，能夠?qū)崿F(xiàn)變徑采摘，切刀在山楂枝條的外表面運(yùn)動(dòng)，切斷山楂的果柄，果柄絕大部分留在果實(shí)上，山楂果實(shí)不與切刀接觸，兩者之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)山楂表面無(wú)損傷，且果柄部分留在山楂上，現(xiàn)有的采摘技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，切刀的切割角度通過(guò)螺栓調(diào)整，山楂的枝條直徑變化時(shí)，通過(guò)滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)切刀沿山楂枝條表面的直線平行方向運(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山楂的果柄切斷，對(duì)山楂果的表面無(wú)擠壓作用力，是在山楂枝條上的一種滾動(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)山楂的表面施加擠壓力，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，氣流難以將山楂從堅(jiān)韌的果柄上脫離，氣流式?jīng)Q定著山楂的采摘不能實(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)，視線出現(xiàn)偏差，定位不準(zhǔn)確，采摘效率低，山楂在枝條生長(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)且角度不同的山楂，難以順利夾持，手舉式電動(dòng)剪刀，使山楂果柄位于兩個(gè)剪刀之間，山楂果叢生，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，震動(dòng)敲擊式，是一種破壞性的采摘，對(duì)山楂樹(shù)損傷嚴(yán)重，影響數(shù)木下一年的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，偏心塊震動(dòng)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)，所有的山楂都生長(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，由于山楂在枝條的生長(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，山楂的生長(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)法辨別山楂樹(shù)生長(zhǎng)年齡，山楂的生長(zhǎng)位置，機(jī)器手與山楂總會(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山楂的果柄，不直接與山楂果實(shí)的表面接觸，采摘效率低，單個(gè)采摘，山楂在枝條上的生長(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，山楂在枝條上的生長(zhǎng)位置不同，每個(gè)果穗的山楂數(shù)量不同，且簇?fù)沓伤?，?dǎo)致每個(gè)果穗的山楂生長(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)刀直接切斷山楂的枝條，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，切刀與山楂果實(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)山楂的擠壓現(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，切刀沿山楂枝條的表面運(yùn)動(dòng)，切斷山楂的果柄，切刀尖端呈u形狀，滾輪具有浮動(dòng)仿形功能，實(shí)現(xiàn)變徑運(yùn)動(dòng)，切刀傾斜設(shè)置，切刀切斷山楂的果柄，對(duì)山楂果不產(chǎn)生擠壓作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的采摘器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中圖中1、手柄2、山楂枝條3、支撐桿4、伸縮桿5、彈簧6、滾輪7、切刀8、螺栓。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1。

一種滾輪人工助力非接觸式機(jī)械手山楂采摘器，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5、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和切刀7和收集袋組成，彈簧5為壓簧，伸縮桿4一端與滾輪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，切刀7通過(guò)螺栓8與伸縮桿4聯(lián)接，切刀7的刀尖呈u形狀，松開(kāi)螺栓8，轉(zhuǎn)動(dòng)切刀7，使切刀7與山楂枝條2的外表面呈5°的夾角，在滾輪6的外圓面上設(shè)有u形的凹槽，收集袋呈長(zhǎng)條形，收集袋一端固定在支撐桿上，另一端固定在三角狀切刀的呈u形狀端，收集袋內(nèi)壁上設(shè)有柔性材料，田間作業(yè)時(shí)，一只手握住要采摘的山楂枝條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和切刀7張開(kāi)，將滾輪6置于山楂的枝條上，山楂枝條2的部分嵌入滾輪6的凹槽內(nèi)，滾輪6在山楂枝條2上滾動(dòng)，當(dāng)山楂的枝條直徑變化時(shí)，對(duì)滾輪6施加作用力，滾輪6具有浮動(dòng)仿形功能，壓縮彈簧5，進(jìn)而帶動(dòng)切刀7運(yùn)動(dòng)，切刀7的采摘角度不變，滾輪6和切刀7成對(duì)設(shè)置，解除對(duì)手柄1的施加壓力，彈簧5的作用力將滾輪6固定在山楂枝條2上，對(duì)手柄1施加前進(jìn)方向的力，滾輪6在山楂枝條2上轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)切刀7運(yùn)動(dòng)，切刀7將山楂的果柄切斷，同時(shí)，切刀7將山楂枝條上的切斷，山楂落入收集袋中，一個(gè)山楂枝條采摘完成后，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和切刀7張開(kāi)，將山楂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)其它山楂枝條2的采摘。