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

背景技術(shù)：

葡萄含糖量高、含水多，屬于漿果，果皮薄，國內(nèi)外的葡萄采摘通常由兩種方式，第一種方式是用剪刀剪斷葡萄枝條上果柄，采摘效率低，勞動強(qiáng)度大，第二種方式是采用機(jī)械采摘，葡萄在枝條上的生長沒有規(guī)律可循，不可能生長同一個平面上，高低錯落不一，即使實(shí)施機(jī)械修剪，機(jī)械采摘也難以實(shí)現(xiàn)，機(jī)械采摘無非采用剪刀或旋轉(zhuǎn)刀直接切斷葡萄的枝條，機(jī)械采摘只能沿同一個平面采摘。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手葡萄采摘器，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)切刀在動力的帶動下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)切刀在貼近葡萄枝條的外表面運(yùn)動，切斷葡萄的果柄和枝條上針刺，葡萄的枝條直徑變化時，通過滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動切刀沿葡萄枝條表面的直線平行方向運(yùn)動，但旋轉(zhuǎn)切刀的切割角度不變，通過旋轉(zhuǎn)切刀的刀刃將葡萄的果柄切斷，對葡萄果的表面無擠壓作用力。

其技術(shù)方案為：一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手葡萄采摘器，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，連桿的一端通過螺栓固定在伸縮桿上，連桿的另一端通過螺栓與旋轉(zhuǎn)切刀聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)切刀的刀刃呈梯形狀，梯形狀的長底邊貼近葡萄枝條的表面，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)動時不因切削物粘附堆積，影響采摘效率進(jìn)而損傷葡萄果，松開螺栓調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)切刀與葡萄枝條的相對位置，在滾輪的外圓面上設(shè)有U形的凹槽，葡萄枝條的置于U形的凹槽中，田間作業(yè)時，一只手握住要采摘的葡萄枝條，另一只手對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，帶動滾輪和旋轉(zhuǎn)切刀張開，將滾輪置于葡萄的枝條上，葡萄枝條的嵌入滾輪的凹槽內(nèi)，滾輪在葡萄枝條上滾動，當(dāng)葡萄的枝條直徑變化時，對滾輪施加作用力，滾輪具有浮動仿形功能，壓縮伸縮桿上設(shè)置的彈簧，進(jìn)而帶動旋轉(zhuǎn)切刀運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)切刀始終貼近葡萄枝條的表面運(yùn)動，與葡萄非接觸，只與葡萄的果柄和葡萄枝條表面接觸，解除對手柄的施加壓力，彈簧的作用力將滾輪固定在葡萄枝條上，打開電源開關(guān)，微型直流調(diào)速電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)切刀旋轉(zhuǎn)，人工輔助手柄，滾輪在葡萄枝條上轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)切刀將葡萄的果柄切斷，葡萄落入收集袋中。

所述的一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手葡萄采摘器，滾輪和切刀成對設(shè)置，滾輪可錯位設(shè)置，不在同一條鉛垂線上排列。

專利2015106940195、2016106166777和2015208256374，采用梳齒式采摘方式，采摘時葡萄位于采摘梳的兩梳齒之間，采摘梳的梳齒與葡萄面面接觸，梳齒與葡萄表面產(chǎn)生相互擠壓力，且葡萄在梳齒表面運(yùn)動，損傷葡萄表面，損傷的葡萄表面氧化變黑，影響采摘質(zhì)量和葡萄的商品品質(zhì)，其次，葡萄果柄的抗拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于葡萄的抗拉力，葡萄果柄從葡萄上脫落過程中，會對漿果葡萄產(chǎn)生撕拉力，導(dǎo)致葡萄與葡萄果柄連接處的果肉脫落，因葡萄是漿果，葡萄果實(shí)中漿液流失，而一種滾輪人工輔助非接觸式機(jī)械手葡萄采摘器，能夠?qū)崿F(xiàn)變徑采摘，切刀在葡萄枝條的外表面運(yùn)動，切斷葡萄的果柄，果柄絕大部分留在果實(shí)上，葡萄果實(shí)不與切刀接觸，兩者之間無相對運(yùn)動，對葡萄表面無損傷，且果柄部分留在葡萄上，現(xiàn)有的采摘技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)，切刀的切割角度通過螺栓調(diào)整，葡萄的枝條直徑變化時，通過滾輪壓縮彈簧，進(jìn)而帶動切刀沿葡萄枝條表面的直線平行方向運(yùn)動，但切刀的切割角度不變，只能通過切刀的尖端的刀刃將葡萄的果柄切斷，對葡萄果的表面無擠壓作用力，是在葡萄枝條上的一種滾動非接觸式采摘，結(jié)構(gòu)不同，原理上不同，滾輪和切刀也可采用單個設(shè)置，也可以兩個組合在一起使用，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，本申請采摘刀沿枝條表面平行運(yùn)動，將果柄切斷，滾輪在枝條上運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)變徑采摘，其它形式的梳摘、柔性采摘、夾持采摘，均對葡萄的表面施加擠壓力，產(chǎn)生相對運(yùn)動，只能在一個平面上采摘，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，氣吸式根本無法實(shí)現(xiàn)采摘，氣流難以將葡萄從堅韌的果柄上脫離，氣流式?jīng)Q定著葡萄的采摘不能實(shí)現(xiàn)，夾持式采摘，用手高舉采摘桿，桿的重心位于中上部，手長時間高舉采摘桿產(chǎn)生抖動，視線出現(xiàn)偏差，定位不準(zhǔn)確，采摘效率低，葡萄在枝條生長角度各不相同，通過旋轉(zhuǎn)夾持，動態(tài)的旋轉(zhuǎn)指去夾持靜態(tài)且角度不同的葡萄，難以順利夾持，手舉式電動剪刀也存在葡萄果柄位于兩個剪刀之間，葡萄果叢生，每一個生長的角度不同，每次只能剪切一個，存在精準(zhǔn)定位技術(shù)問題，勞動強(qiáng)度大，震動敲擊式，是一種破壞性的采摘，對葡萄樹損傷嚴(yán)重，影響數(shù)木下一年的生長和產(chǎn)量，偏心塊震動采摘，是震動敲擊式的一種變形，而本申請在向前運(yùn)動的同時，滾輪也同時能實(shí)現(xiàn)在枝條上旋轉(zhuǎn)，所有的葡萄都生長在枝條上，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，由于葡萄在枝條的生長角度不一致，機(jī)器人的手指在采摘方面無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)，沒有形象思維，只是執(zhí)行機(jī)械動作，而果實(shí)的采摘沒有規(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物，葡萄的生長年限不同，其果柄的抗拉強(qiáng)度不相同，機(jī)器人采摘無法辨別葡萄樹生長年齡，葡萄的生長位置，機(jī)器手與葡萄總會表面接觸，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葡萄的果柄，不直接與葡萄果實(shí)的表面接觸，采摘效率低，單個采摘，葡萄在枝條上的生長沒有規(guī)律可循，不可能生長同一個平面上，高低錯落不一，葡萄在枝條上的生長位置不同，每個果穗的葡萄數(shù)量不同，且簇?fù)沓伤耄瑢?dǎo)致每個果穗的葡萄生長不在同一個平面上，即使實(shí)施機(jī)械修剪，機(jī)械采摘也難以實(shí)現(xiàn)，機(jī)械采摘無非采用剪刀或旋轉(zhuǎn)刀直接切斷葡萄的枝條，機(jī)械采摘只能沿同一個平面采摘，機(jī)器人目前做不到，而本申請恰恰利用這一點(diǎn)，通過滾輪在枝條滾動，直接剪斷果柄，非接觸機(jī)械手一次實(shí)現(xiàn)多個果穗的采摘，即兩個以上的果穗采摘，對稱的切刀，切刀與葡萄果實(shí)表面無接觸，滾輪具有浮動仿形功能，變徑采摘，克服了對葡萄的擠壓現(xiàn)象，機(jī)器人目前做不到，手指的擠壓力冬導(dǎo)致葡萄表皮破裂，現(xiàn)有的技術(shù)方案與本申請的技術(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，切刀沿葡萄枝條的表面運(yùn)動，切斷葡萄的果柄，滾輪具有浮動仿形功能，實(shí)現(xiàn)變徑運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)切刀可傾斜設(shè)置，對葡萄不產(chǎn)生擠壓作用。

附圖說明

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

其中圖中1、手柄 2、葡萄枝條 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)械手葡萄采摘器，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的一端通過螺栓9固定在伸縮桿4上，連桿8的另一端通過螺栓9與旋轉(zhuǎn)切刀7聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)切刀7的刀刃呈梯形狀，梯形狀的長底邊貼近葡萄枝條2的表面，松開螺栓9調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)切刀7與葡萄枝條2的相對位置，在滾輪6的外圓面上設(shè)有U形的凹槽，葡萄枝條2的置于U形的凹槽中，田間作業(yè)時，一只手握住要采摘的葡萄枝條2，另一只手對采摘器的手柄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，帶動滾輪6和旋轉(zhuǎn)切刀7張開，將滾輪6置于葡萄的枝條上，葡萄枝條2的嵌入滾輪6的凹槽內(nèi)，滾輪6在葡萄枝條2上滾動，當(dāng)葡萄的枝條直徑變化時，對滾輪6施加作用力，滾輪6具有浮動仿形功能，壓縮伸縮桿4上設(shè)置的彈簧5，進(jìn)而帶動旋轉(zhuǎn)切刀7運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)切刀7始終貼近葡萄枝條2的表面運(yùn)動，解除對手柄1的施加壓力，彈簧5的作用力將滾輪6固定在葡萄枝條2上，打開電源開關(guān)，旋轉(zhuǎn)切刀7旋轉(zhuǎn)，人工輔助手柄1，滾輪6在葡萄枝條2上轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)切刀7將葡萄的果柄切斷，葡萄落入收集袋中，一個葡萄枝條采摘完成后，對手柄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，帶動滾輪6和旋轉(zhuǎn)切刀7張開，將葡萄采摘器從采摘完成的枝條拿走，重復(fù)上述工作過程，依次對其它葡萄枝條的采摘。