技术领域
[0001] 本
申请涉及一种
水果采摘装置，尤其涉及一种用于采摘苹果等水果的惯性采摘器。
背景技术
[0002] 苹果、梨、桃等水果的采摘一般为人工采摘和
采摘机械。人工采摘适于规模小、
种植模式多样的果园，但存在着效率低下的问题。采摘机械主要分为振摇式、切割式、撞击式几种。振摇式采摘机械是利用外
力使树体发生振摇或振动，使苹果等果实产生较大的
加速度，在梗连结的最弱处与果枝分离而掉落，这种采摘机械的装配、运送、拆卸等都很困难，并且成本极高，虽然采摘效率较高，但这类器械只适合于大型果园，并不适合小型果农的投放，无法普及；切割式采摘机械是将树枝或果柄切断使果实与果树分离，但效率低下；撞击式采摘机械是通过撞击部件直接撞击果枝或敲打牵引果枝的棚架振落苹果果实，这种采摘机械对果树的伤害较大，会影响来年的产量。
[0003] 我国是世界第一大苹果消费国，也是世界第一大苹果生产国，苹果种植面积和产量均占世界总量的40％以上。苹果种植业的迅速发展提升了苹果果园采摘机械的市场需求。目前我国的苹果、梨、桃等水果采摘基本上是以人工采摘为主，采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33％～50％。苹果树、梨树、桃树人工种植一般会控制树木高度，大概为3-6米，苹果树、梨树、桃树采摘作业比较复杂，季节性很强，人工采摘，不仅效率低下，劳动量还相当的大，如果人手不够导致不能及时采摘还会导致经济上的损失。用采摘机械代替传统的人力采摘完成苹果、梨、桃等水果的采摘，既能减轻采摘人员的劳动强度，提高采摘效率，还可以降低采摘成本，提高经济效益，同时又能抢农时，减少经济损失。而我国大部分果园生产规模小，种植模式多样，栽培比较分散，果园规模化程度低，因此设计一种辅助人工采摘且适合小型果园的苹果、梨、桃等水果采摘机械装置是十分有意义的。实用新型内容
[0004] 本申请的目的是提供一种惯性采摘器，适合生产规模小、种植模式多样、栽培分散的果园采摘水果。
[0005] 为了实现上述目的，本申请提供了一种惯性采摘器，所述惯性采摘器包括操作杆、安装在所述操作杆上的传动装置、安装在所述操作杆上端的能够抓紧和松开树枝的抓手、第一驱动件，所述传动装置包括
支架、主动
曲柄、连架杆、从动曲柄、
连杆和滑
块，所述支架固定安装在所述操作杆上，所述主动曲柄的两端分别与所述支架和连架杆铰接连接，所述连架杆的另一端与从动曲柄铰接连接，所述从动曲柄的另一端与所述支架铰接连接，所述连杆的两端分别与所述从动曲柄和所述滑块铰接连接，所述滑块可滑动地安装在所述支架上，所述抓手固定安装在所述滑块上，所述第一驱动件能够驱动所述主动曲柄围绕所述支架与所述主动曲柄的铰接轴转动。
[0006] 优选地，所述操作杆包括呈管状的主杆和可转动地安装在所述主杆内的传动杆，所述第一驱动件固定安装在主杆的下端，所述第一驱动件的
输出轴与所述传动杆的下端传动连接，所述支架固定安装在所述主杆的上端，所述传动杆的上端与所述主动曲柄连接，当所述传动杆转动时，能够驱动所述主动曲柄围绕所述支架与所述主动曲柄的铰接轴转动。
[0007] 优选地，所述传动装置还包括第一锥
齿轮和
传动轴，所述传动杆的上端固定有第二
锥齿轮，所述传动杆通过所述第二锥齿轮、第一锥齿轮和传动轴与所述主动曲柄连接，所述主动曲柄通过传动轴与所述支架连接，所述传动轴可转动地安装在所述支架上，所述传动轴的一端固定有所述第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮
啮合，所述传动轴的另一端与所述主动曲柄垂直固定连接。
[0008] 优选地，所述第一驱动件的输出轴通过离心式摩擦
离合器与所述传动杆的下端传动连接。
[0010] 优选地，所述操作杆上固定安装有
油门手柄，所述油门手柄的拉线与所述发动机的节气门连接。
[0011] 优选地，所述抓手包括与所述滑块固定连接的支板、固定在所述支板上的固定卡爪、可转动地安装在所述支板上的活动卡爪和第二驱动件，所述第二驱动件能够驱动所述活动卡爪转动以使得所述活动卡爪接近或远离所述固定卡爪，当所述活动卡爪接近所述固定卡爪时，所述抓手能够抓住树枝，当所述活动卡爪远离所述固定卡爪时，所述抓手能够松开树枝。
[0012] 优选地，所述第二驱动件包括第一拉绳和第一复位
弹簧，所述抓手还包括
棘轮、棘爪、第二
复位弹簧、盒体和第二拉绳，所述第一拉绳固定在所述活动卡爪的驱动端，所述活动卡爪的夹紧端能够接近或远离所述固定卡爪，所述第一复位弹簧安装在所述支板并且能够驱动所述活动卡爪的夹紧端远离所述固定卡爪，所述盒体固定在所述支板上，所述棘轮、棘爪和第二复位弹簧安装在所述盒体上，所述活动卡爪与所述棘轮连接，所述第二复位弹簧能够驱动所述棘爪与所述棘轮的棘
轮齿卡合，所述第二拉绳与所述棘爪连接；
[0013] 当所述活动卡爪的夹紧端接近所述固定卡爪时，所述活动卡爪驱动所述棘轮的棘轮齿相对于棘爪移动，同时棘爪阻止所述棘轮齿反向移动；
[0014] 当所述第二拉绳拉动所述棘爪离开所述棘轮的棘轮齿时，所述活动卡爪的夹紧端在所述第一复位弹簧的作用下远离所述固定卡爪，同时棘轮上的棘轮齿反向移动。
[0015] 优选地，所述操作杆安装有背带。
[0016] 优选地，所述操作杆上安装有用于操控所述操作杆的手柄。
[0017] 本申请与
现有技术的不同之处在于，本申请提供的惯性采摘器在使用时，通过控制操作杆，使得抓手接近果树的树枝，并使得抓手抓紧树枝，然后通过第一驱动件驱动抓手往复运动。由于传动装置的主动曲柄、连架杆、从动曲柄和支架组成了双曲柄机构，当第一驱动件驱动主动曲柄围绕支架与主动曲柄的铰接轴等速转动时，主动曲柄的端部通过连架杆带动从动曲柄围绕从动曲柄与支架的铰接轴做变速转动，从而带动连杆进行变速运动，由于连杆与滑块铰接连接，因此可以使得滑块获得加速度，在支架上做往复直线运动，由于从动曲柄在转动的过程中存在极位夹
角，从而具有急回特性，使得与滑块连接的抓手所抓住的树枝上的果实因惯性而来回晃动，从而使得果实与树枝分离。由上述可知，本申请提供的惯性采摘器通过抓手抓住果树的树枝，并通过第一驱动件和传动装置使得被抓住的树枝晃动，从而其上的果实因为惯性而与树枝分离，由于惯性采摘器可以针对单棵果树操作，因此适合生产规模小、种植模式多样、栽培分散的果园采摘水果。
附图说明
[0018] 图1是本申请提供的一种实施方式的惯性采摘器的结构示意图；
[0019] 图2是图1所示的惯性采摘器的抓手和传动装置的结构示意图；
[0020] 图3是图2所示的传动装置的放大视图；
[0021] 图4是图2中所示的抓手的放大视图；
[0022] 图5是图2所示的传动装置的结构原理图；
[0023] 图6是图2所示的抓手和传动装置的俯视图；
[0024] 图7是图6中所示的抓手的放大视图；
[0025] 附图标记说明：
[0026] 1-操作杆；2-传动装置；21-支架；22-主动曲柄；23-连架杆；24-从动曲柄；25-连杆；26-滑块；3-抓手；31-支板；32-固定卡爪；33-活动卡爪；34-第一复位弹簧；35-棘轮；36-棘爪；37-盒体；38-
垫块；4-第一驱动件。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和实施方式对本申请进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本申请，并非对本申请的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本申请的保护范围局限于此。
[0028] 在本申请中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下”是指本申请提供的惯性采摘器在正常使用情况下定义的，并与附图1中所示的上下方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本申请保护范围的限制。
[0029] 在本申请中，当零部件被称为“固定”在另一个零部件上，它可以直接固定在另一个零部件上，或者也可以存在居中的零部件。当一个零部件被认为是“连接”另一个零部件，它可以是直接连接到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。
[0030] 适当参考图1、图2所示，本申请提供的基本实施方式的惯性采摘器包括操作杆1、安装在所述操作杆1上的传动装置2、安装在所述操作杆1上端的能够抓紧和松开果树树枝的抓手3和第一驱动件4。
[0031] 如图3、图5所示，所述传动装置2包括支架21、主动曲柄22、连架杆23、从动曲柄24、连杆25和滑块26。所述支架21固定安装在所述操作杆1上，连接方式可以为
螺栓连接、插接或者卡接等方式。所述主动曲柄22的两端分别与所述支架21和连架杆23铰接连接，所述主动曲柄22呈杆状。其中所述主动曲柄22铰接在支架21上，即所述主动曲柄22可以围绕其铰接轴在所述支架21上转动。主动曲柄22与连架杆23铰接连接，即主动曲柄22与连架杆23可以相对转动。
[0032] 如图5所示，所述连架杆23的另一端与从动曲柄24铰接连接。所述从动曲柄24的另一端与所述支架21铰接连接，即从动曲柄24可以围绕其与支架21的铰接轴转动。
[0033] 所述连杆25的两端分别与所述从动曲柄24和所述滑块26铰接连接。所述滑块26可滑动地安装在所述支架21上，所述支架21上可以开设滑槽，以便于滑块26滑动，或者所述支架21包括滑轨，滑块26能够在滑轨上滑动。如图2所示，所述抓手3固定安装在所述滑块26上。所述第一驱动件4能够驱动所述主动曲柄22围绕所述支架21与所述主动曲柄22的铰接轴转动。
[0034] 上述基本实施方式提供的惯性采摘器在使用时，采摘员首先握持操作杆1，使得操作杆1上端的抓手3接近果树的树枝，并控制抓手3抓紧果树的树枝，然后控制第一驱动件4通过传动装置2带动抓手3往复运动。如图5所示，由于传动装置2的主动曲柄22、连架杆23、从动曲柄24和支架21组成了双曲柄机构，当第一驱动件4驱动主动曲柄22围绕支架21与主动曲柄22的铰接轴等速转动时，主动曲柄22的端部通过连架杆23带动从动曲柄24围绕从动曲柄24与支架21的铰接轴做变速转动，连杆25铰接在从动曲柄24上，从而从动曲柄24带动连杆25进行变速运动，由于连杆25与滑块26铰接连接，因此可以使得滑块26获得加速度，在支架21上做往复直线运动。由于从动曲柄24在转动的过程中存在极位夹角，从而具有急回特性，使得与滑块26连接的抓手3所抓住的树枝上的果实因惯性而来回晃动，从而使得果实与树枝分离。
[0035] 在本申请中，所述第一驱动件4可以安装在操作杆1的任何
位置，优选地，所述第一驱动件4安装在操作杆1的下端，即所述第一驱动件4和抓手3分别位于操作杆1的上下两端，从而提高惯性采摘器的操作方便性。
[0036] 具体地，所述操作杆1包括呈管状的主杆和可转动地安装在所述主杆内的传动杆(图中未示出)，所述传动杆可以通过
轴承可转动地安装在所述主杆内。所述第一驱动件4固定安装在主杆的下端，所述第一驱动件4的输出轴与所述传动杆的下端传动连接，即第一驱动件4能够驱动所述传动杆转动。所述支架21固定安装在所述主杆的上端，所述传动杆的上端与所述主动曲柄22连接，当所述传动杆转动时，能够驱动所述主动曲柄22围绕所述支架21与所述主动曲柄22的铰接轴转动。
[0037] 在上述
实施例中的第一驱动件4输出轴转动时，可以带动传动杆在所述主杆内转动，传动杆的上端与主动曲柄22连接，从而带动主动曲柄22转动，因此可以驱动抓手3往复运动。
[0038] 在上述实施例的
基础上，为了使得惯性采摘器运行更稳定，所述传动装置2还包括第一锥齿轮和传动轴。所述传动杆通过所述第二锥齿轮、第一锥齿轮和传动轴与所述主动曲柄22连接。所述主动曲柄22通过传动轴与所述支架21连接。所述传动轴通过轴承可转动地安装在所述支架21上，所述传动轴的一端固定有所述第一锥齿轮，所述传动杆的上端固定有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述传动轴的另一端与所述主动曲柄22垂直固定连接。因此，当传动杆驱动传动轴转动时，主动曲柄22可以围绕传动轴的轴线(即主动曲柄与支架的铰接轴线)转动。
[0039] 为了避免采摘员在操作惯性采摘器时，抓手3抓取的树枝位置不恰当而损坏第一驱动件4，优选地，所述第一驱动件4的输出轴通过离心式摩擦离合器与所述传动杆的下端传动连接。离心式摩擦离合器通过
摩擦力来传递
扭矩，它的基本结构由三个元件组成：主动件、离心体和从动件。离心体滑装于主动件上，由
原动机(第一驱动件)驱动主动件旋转加速而将其径向甩出。当主动件达到规定
角速度时，甩出的离心体与从动件内壁压紧，由摩擦力强制其进入运动状态而传递扭矩。
[0040] 在本申请中，所述第一驱动件4可以为现有的各种驱动结构，例如
电动机或者发动机等。在一个实施例中，所述第一驱动件4为发动机，优选二冲程小型
汽油机，型号为DT-4301520，功率为1.4kw，
排量为42.0cc，耗油量不大于0.7L/H，燃油为90#汽油与二冲程专用机油按25:1的比例调和而成的。该发动机操作简单，经济耐用，动力强劲，持续稳定，低耗油且不拉缸。
[0041] 为了方便操作，在所述操作杆1上固定安装有油门手柄，所述油门手柄的拉线与所述发动机的节气门连接。油门手柄是一种通过手来控制
发动机转速的辅助机构。该油门手柄为手柄加
开关的一体化设计，使用方便，握感舒适，耐用扎实。
[0042] 在本申请中，优选地，所述操作杆1安装有背带。在使用惯性采摘器时，采摘员可以通过背带携带惯性采摘器，从而可以方便惯性采摘器使用。进一步优选地，在所述操作杆1上安装有用于操控所述操作杆1的手柄。由于惯性采摘器通过背带柔性挂在采摘员身上，因此通过在操作杆上安装手柄，采摘员身体不动的情况下，可以通过手柄方便地调整操作杆1上端的抓手3的位置。
[0043] 在本申请中，所述抓手3可以采用现有的各种能够抓住树枝的结构，例如可远程控制的机械手。
[0044] 为了降低惯性采摘器的成本，在一个优选的实施方式中，如图4、图6所示，所述抓手3包括与所述滑块26固定连接的支板31、固定在所述支板31上的固定卡爪32、可转动地安装在所述支板31上的活动卡爪33和第二驱动件。所述第二驱动件能够驱动所述活动卡爪33转动以使得所述活动卡爪33接近或远离所述固定卡爪32，当所述活动卡爪33接近所述固定卡爪32时，所述抓手3能够抓住树枝，当所述活动卡爪33远离所述固定卡爪32时，所述抓手3能够松开树枝。
[0045] 所述第二驱动件可以为电动
推杆，电动推杆铰接在支板上，电动推杆的输出轴与活动卡爪铰接连接，从而当电动推杆的输出轴伸出时，可以推动活动卡爪转动，使得活动卡爪的夹紧端接近固定卡爪，以抓住树枝，当电动推杆的输出轴收回时，驱动活动卡爪反向转动，使得活动卡爪的夹紧端远离固定卡爪，以松开树枝。
[0046] 优选地，如图4、图7所示，所述第二驱动件包括第一拉绳(图中未示出)和第一复位弹簧34。所述抓手3还包括棘轮35、棘爪36、第二复位弹簧、盒体37和第二拉绳(图中未示出)。
[0047] 所述第一拉绳固定在所述活动卡爪33的驱动端(驱动端和夹紧端分别位于活动卡爪的
转轴的两侧)，所述活动卡爪33的夹紧端能够接近或远离所述固定卡爪32。所述第一复位弹簧34安装在所述支板31并且能够驱动所述活动卡爪33的夹紧端远离所述固定卡爪32。所述盒体37固定在所述支板31上，所述棘轮35、棘爪36和第二复位弹簧安装在所述盒体37上，所述活动卡爪33与所述棘轮35连接，所述第二复位弹簧能够驱动所述棘爪36与所述棘轮35的棘轮齿卡合，所述第二拉绳与所述棘爪36连接。
[0048] 当所述活动卡爪33的夹紧端接近所述固定卡爪32时，所述活动卡爪33驱动所述棘轮35的棘轮齿相对于所述棘爪36移动，同时棘爪36阻止所述棘轮齿反向移动。当所述第二拉绳拉动所述棘爪36离开所述棘轮35的棘轮齿时，所述活动卡爪33的夹紧端在所述第一复位弹簧34的作用下远离所述固定卡爪32，同时棘轮35上的棘轮齿反向移动。
[0049] 上述结构的抓手3在工作时，首先拉动第一拉绳，第一拉绳拉动活动卡爪33克服第一复位弹簧34的弹力而旋转，使得活动卡爪33的夹紧端与树枝
接触，并配合固定卡爪32，将树枝夹紧，同时，随着活动卡爪33的转动，活动卡爪33驱动棘轮(例如图示的条形棘轮)的棘轮齿相对于棘爪36移动，由于棘爪36卡在棘轮齿上，使得棘轮无法反向移动，因此使得抓手3可以保证抓紧状态；当第一驱动件4通过传动装置2驱动抓手3往复运动而使得树枝上的果实在惯性作用下掉落后，拉动第二拉绳，由于第二拉绳与棘爪36连接，因此棘爪36在第二拉绳的拉动下克服第二复位弹簧的弹力而转动，与棘轮35的棘轮齿分离，此时第一复位弹簧
34驱动活动卡爪33反向转动，活动卡爪33的夹紧端远离固定卡爪32，此时抓手3松开树枝，同时棘轮35在活动卡爪33的带动下反向移动，回复到初始位置。
[0050] 在本申请中，为了减少抓手3对果树的损伤，在所述活动卡爪33的夹紧端和固定卡爪32上均安装有垫块38，垫块38可以采用聚
氨酯或
橡胶等柔性材料制作。
[0051] 在上述实施方式中，所述抓手结合棘轮使用，形成棘轮抓手，可以在远距离操控下抓紧不同粗细的树枝进行抓紧摇晃，从而避免了以往拍打装置对树木及果实的撞击伤害。
[0052] 其中所述第一拉绳和第二拉绳均可以采用
钢丝绳，第一拉绳和第二拉绳可以分别连接在转动地安装在操作杆1上的把手上，通过握持把手，把手转动，即可拉动第一拉绳或者第二拉绳。
[0053] 本申请提供的惯性采摘器仿照人工摇晃树枝的采摘方式，利用惯性分离的原理，将果实进行批量摇落，相对于切割式的采摘装置，大大地提高了采摘效率，相对于振摇式的大型采摘机械，大大降低了生产成本，相对于撞击式的采摘装置，大大降低了对果树的伤害。通过采用双曲柄结构，大大增加了
惯性力，从而有效提高了采摘效果。通过采用棘轮式的抓手，能对不同粗细的树枝进行抓紧摇晃，从而避免以往拍打装置对树木及果实的撞击伤害。通过控制惯性力的大小可以应用于更多种类的果实采摘，应用前景广泛。
[0054] 综上，本申请提供的惯性采摘器结构设计简单，无复杂的零件，易加工，可装配性与工艺性好，成本低，如果批量生产，成本不足千元；适应性广泛，通过调节油门的大小，改变发动机的转速，可实现对苹果、梨、桃、枣子、柑及桔子等多种水果的采摘；操作简单方便，采摘效率高，不伤树，而且特别适合我国果农的需求。
[0055] 以上实施方式的先后顺序仅为便于描述，不代表实施方式的优劣。
[0056] 最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围。
