一种环脱式欧李田间手持采收装置及使用方法

本发明涉及果实采收，具体涉及一种小林果果实采收机及使用方法。

背景技术：

1、欧李作为簇生灌木，枝条质地柔软、倒伏现象普遍，结果枝与生长枝并生，植株间几何参数和力学特性差异较大，且果实成熟期集中且不易储存。目前，欧李的采收主要依赖人工，存在劳动强度大、采收效率低和采摘过程需长时间蹲伏移动等问题。现有梳齿式等大型连续采收装置虽在一定程度上实现了机械化，但受植株倒伏影响大、枝条易逃逸，且对种植农艺要求较高，难以适应不同品种及个体间的差异性。因此，亟需一种适应性强、采收效率高和果实损伤小且操作便捷的手持式欧李采收装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种环脱式欧李田间手持采收装置及使用方法，通过仿生夹爪模拟人工采收过程中的分枝、夹枝、脱果和放果四个核心动作，利用环形脱果结构实现果实的低损高效分离，并采用升降传动装置与夹爪控制装置的联动设计，完成果实的连续采收与收集。本发明结构紧凑，操作简便，对植株个体差异适应性强，采收效率高，果实破损率低，解决了现有梳齿式采收装置受植株倒伏影响大、枝条易逃逸和对农艺要求高的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种环脱式欧李田间手持采收装置，包括夹爪控制装置、仿生夹爪和升降传动装置，所述仿生夹爪包括分枝结构、夹枝结构、脱果结构和接果结构，分枝结构在夹枝结构前端，夹枝结构在分枝结构内侧，脱果结构在夹枝结构中心，接果结构在脱果结构上方。夹爪控制装置与仿生夹爪相连，所述升降传送装置包括输送电机、丝杠和滑块，输送电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠滑块固定在丝杠上，丝杠滑块与夹爪控制装置固定连接。

3、优选的，所述分枝结构由变斜率弧面的两部分楔形块组成，两部分分枝结构的一侧弧面均与脱果结构的弧面相切，另一侧均与接果结构的弧面相切。

4、优选的，所述夹枝结构为对称设置且空间高度上错位的一对夹爪，两夹爪朝向圆筒壁的内侧具有过渡结构，过渡结构高为15mm，夹枝结构具有与脱果结构相切的弧面。

5、优选的，所述脱果结构为环形脱果结构，脱果环内径范围为15-25mm，脱果结构朝向圆筒壁一侧具有倒角，倒角为30°、45°或60°。

6、优选的，所述结果结构底部为倾斜面，倾斜面呈20°朝中心的脱果结构倾斜，接果结构边缘具有围成圆筒形的圆筒壁，圆筒壁高140mm，结果结构与脱果结构为一体结构。

7、优选的，所述夹爪控制装置包括壳体、主动推块、从动推块和夹块，壳体上分布有直线滑槽，主动推块、从动推块和夹块置于壳体内部，从动推块沿壳体的垂直直线滑槽移动，夹块沿壳体的水平直线滑槽移动，主动推块与从动推块之间、从动推块与夹块之间均通过榫卯结构连接，夹块与仿生夹爪通过螺纹连接。主动推块与丝杠滑块固定连接，主动推块通过其支撑柱套设有压簧，主动推块通过压簧与壳体接触。

8、优选的，还包括机架，所述机架上设有锂电池和处理器、输送电机和感应开关，锂电池为输送电机、处理器及感应开关供电，处理器与感应开关、输送电机电连接，感应开关为金属感应器sn04-n，设置在升降传动装置的行程终点，用于检测丝杠螺母位置并反馈至处理器。

9、优选的，所述夹爪系统的升降与开合由同一输送电机驱动，螺母滑块在上升行程中接触滑块上边缘时夹爪闭合，在下降行程中接触滑块下边缘时夹爪打开。

10、本发明还提供一种环脱式欧李田间手持采收装置的使用方法，包括：

11、步骤1.将仿生夹爪的分枝结构对准目标枝条与干扰枝条的间隙，控制输送电机带动丝杠转动，丝杠滑块带动主动推块一起上移，主动推块带动从动推块，从动推块对夹块施加压力，使夹块沿壳体的水平直线滑槽向中央移动，使仿生夹爪闭合；

12、步骤2.夹枝结构将目标枝条引导至脱果结构内，丝杠滑块继续上升，脱脱结构沿枝条轴向运动，对欧李果施加挤压，使果柄分离。

13、进一步，将装置移动至果实收纳箱上方，控制输送电机反转，丝杠滑块下降带动主动推块下移，壳体在压簧作用下一同下移，当壳体受到收纳箱的阻挡时，主动推块在丝杠滑块的压力下继续向下移动，带动从动推块下移，通过榫卯结构拉动夹块沿水平直线滑槽向两侧移动，带动仿生夹爪完成打开动作。

14、本发明的有益效果：

15、1.与现有的梳齿式欧李采收装置相比，本发明采用仿生夹爪模拟人工采收动作，通过分枝、夹枝、脱果和接果四个核心动作的机械协同，实现了对倒伏枝条的有效夹持和果实的低损分离，不受植株倒伏影响，枝条不逃逸，对种植农艺要求低，适应性强。

16、不受倒伏影响的原理是：欧李为灌木型果树，受光照、养分、水分及生长年限等因素影响，不同枝条在结果数量与位置、枝长及枝径等方面均存在显著差异，致使其倒伏方向、程度及形态多变，枝条空间分布随机性强，定位夹取难度较大。

17、然而，经田间观测与理论分析发现，欧李枝条在出土后约 10 cm 高度范围内，其截面尺寸与倒伏姿态均具有较高的一致性。基于此共性特征，本装置选取该区域为夹持部位，并在此处对枝条进行可靠定位。

18、在夹爪完成夹持动作的同时，其结构自然围合形成脱果环，使被夹取枝条在后续脱果过程中始终被约束于环内，无法沿径向逃逸或发生显著位置偏移。该设计从根本上消除了因枝条倒伏引发的脱果困难问题，保证了采收过程对植株个体差异的适应性。

19、2.本发明中设置的环形脱果结构，通过理论分析与台架试验验证，采用倒角和内径15-25mm的环形脱果结构，能够在保证低损失率的前提下实现多果节点的有效采收，且同一脱果环可适应不同直径的欧李果实，无需频繁更换部件。

20、3.本发明与传统的手工采摘及大型采收装置相比，采用欠驱动设计，通过单个电机同时实现仿生夹爪升降与开合两个动作，本发明装置结构紧凑、质量轻便、成本低廉，配合夹爪控制装置的特性，操作简便可靠，采收效率高，果实损伤小。

1.一种环脱式欧李田间手持采收装置，其特征在于，包括夹爪控制装置、仿生夹爪和升降传动装置，所述仿生夹爪包括分枝结构、夹枝结构、脱果结构和接果结构，分枝结构在夹枝结构前端，夹枝结构在分枝结构内侧，脱果结构在夹枝结构中心，接果结构在脱果结构上方，夹爪控制装置与仿生夹爪相连，所述升降传送装置包括输送电机、丝杠和滑块，输送电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠滑块固定在丝杠上，丝杠滑块与夹爪控制装置固定连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分枝结构由变斜率弧面的两部分楔形块组成，两部分分枝结构的一侧弧面均与脱果结构的弧面相切，另一侧均与接果结构的弧面相切。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹枝结构为对称设置且空间高度上错位的一对夹爪，两夹爪朝向圆筒壁的内侧具有过渡结构，夹枝结构具有与脱果结构相切的弧面。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脱果结构为环形脱果结构，脱果结构朝向圆筒壁一侧具有倒角。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述结果结构底部为倾斜面，倾斜面呈20°朝中心的脱果结构倾斜，接果结构边缘具有围成圆筒形的圆筒壁，结果结构与脱果结构为一体结构。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹爪控制装置包括壳体、主动推块、从动推块和夹块，壳体上分布有直线滑槽，主动推块、从动推块和夹块置于壳体内部，从动推块沿壳体的垂直直线滑槽移动，夹块沿壳体的水平直线滑槽移动，主动推块与从动推块之间、从动推块与夹块之间均通过榫卯结构连接，夹块与仿生夹爪通过螺纹连接，主动推块与丝杠滑块固定连接，主动推块通过其支撑柱套设有压簧，主动推块通过压簧与壳体接触。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括机架，所述机架上设有锂电池和处理器、输送电机和感应开关，锂电池为输送电机、处理器及感应开关供电，处理器与感应开关、输送电机电连接，设置在升降传动装置的行程终点，用于检测丝杠螺母位置并反馈至处理器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹爪系统的升降与开合由同一输送电机驱动，螺母滑块在上升形成中接触滑块上边缘时夹爪闭合，在下降行程中接触滑块下边缘时夹爪打开。

9.使用如权利要求1-8中任意一项所述的一种环脱式欧李田间手持采收装置的方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括将装置移动至果实收纳箱上方，控制输送电机反转，丝杠滑块下降带动主动推块下移，壳体在压簧作用下一同下移，当壳体受到收纳箱的阻挡时，主动推块在丝杠滑块的压力下继续向下移动，带动从动推块下移，通过榫卯结构拉动夹块沿水平直线滑槽向两侧移动，带动仿生夹爪完成打开动作。