一种纵向旋切式核桃采摘器

1.本发明涉及采摘装置技术领域，尤其涉及一种纵向旋切式核桃采摘器。


背景技术：

2.核桃是我国的一种木本油料树种，果仁味美可食，亦用以榨油，其油芳香可口，供食用，果壳可制活性炭，具有很高的经济价值，故核桃市场需求量大，同时核桃的种植面积广泛。但是目前针对树高为3～7m的核桃树，主要通过徒手攀爬或“竹竿敲打”的方法进行采摘，这些方法效率低下，耗费人工，还存在着一定危险性，对于核桃树也存在着一定伤害，会影响来年的收成。除此之外，中国核桃主要分布在丘陵、山地等复杂地形上，大型采收机械难以上山完成采摘，同时现存的核桃采收设备主要为振动式，难以完成对3～7m生长粗壮核桃树果实的采收，影响采摘效率，也容易损伤树干。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为解决现有技术中核桃从采摘存在采摘效率低下，耗费人工的技术问题，本发明提供了一种纵向旋切式核桃采摘器，通过设置的动力单元驱动刀具带轮带动双刃刀具进行旋切，能够实现对核桃果柄的纵向旋转式切割，从而提高采摘效率，整体结构简单、功能可靠也易于实现。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
5.一种纵向旋切式核桃采摘器，包括：
6.支撑杆，其顶端设置有采摘头，其上设置有动力单元；
7.所述采摘头包括：
8.猪笼草仿生梳耙，其包括与所述支撑杆相连接的梳耙环形架和设置于所述梳耙环形架上端且沿所述梳耙环形架外沿轴向间隔设置的梳齿，所述梳耙环形架下端设置有收集网兜；
9.刀具带轮，其设置于所述梳耙环形架内沿，且其上设置有与所述梳齿交错设置的双刃刀具；
10.所述动力单元用于驱动所述刀具带轮带动所述双刃刀具旋切。
11.优选地，所述梳齿倾斜设置。
12.优选地，所述梳耙环形架外沿且向轴向延伸的方向设置有安装凸台，所述安装凸台位于所述梳齿的相对位置并与所述支撑杆相连接；
13.优选地，所述支撑杆通过弧型连接件并沿所述梳耙环形架径向设置在所述安装凸台上。
14.优选地，所述梳齿的上部为等边三角形，下部为相对侧面内凹形成圆弧形的类长方形；
15.优选地，相邻所述梳齿的夹角为24
°
。
16.优选地，所述刀具带轮的内表面沿周向均匀设置有凸部，所述凸部上加工有用于
安装所述双刃刀具的安装槽；所述双刃刀具纵向插入所述安装槽内并沿刀具带轮的内表面间隔设置；
17.优选地，所述双刃刀具的主体为等腰梯形，主体表面与所述猪笼草仿生梳耙的梳齿表面平行设置。
18.优选地，还包括：
19.可视化组件，其包括设置于所述安装凸台上的摄像头和设置于所述支撑杆下部表面的终端显示器；
20.所述摄像头用于采集核桃果柄的位置图像并传输至所述终端显示器上进行显示。
21.优选地，所述动力单元包括卧式电机，所述卧式电机的输出轴通过皮带与所述刀具带轮相连接。
22.优选地，还包括设置于所述支撑杆内并为所述动力单元供电的锂电池。
23.优选地，所述收集网兜采用镂空网兜。
24.优选地，所述支撑杆为伸缩杆。
25.本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：
26.1.本发明提供的纵向旋切式核桃采摘器，通过设置的动力单元驱动刀具带轮带动双刃刀具进行旋切，能够实现对核桃果柄的纵向旋转式切割，从而提高采摘效率，整体结构简单、功能可靠也易于实现。
27.2.本发明能够实现对核桃果柄的双向切割，提高采摘效率，延长刀具寿命；采摘头通过猪笼草仿生梳耙捕捉核桃果柄，由动力单元提供动力，带动刀具带轮和双刃刀具进行旋转运动，实现双刃刀具的双向切割，对核桃果柄完成“由外至内”的切割，同时双刃刀具进行纵切核桃果柄，加快切割速度，同时避免同一刀刃高强度使用，减小集中应力，可提高刀具材料的使用率，也可以提高核桃采摘的效率。
28.(2)本发明可大幅度收拢核桃果柄，提高纵切效率；采摘头中猪笼草仿生梳耙的梳齿周向分布，并向梳耙环形架的轴线倾斜，同一时间收拢多根核桃果柄，使核桃果柄“易进难出”，最大程度固定核桃果柄位置，降低双刃刀具在纵切时滑移的机率，倾斜角度与双刃刀具倾斜角度相同，并与果柄近乎呈90
°
，保证双刃刀具纵向旋切的可靠性，增大切削力，方便双刃刀具对多根果柄的同时纵切，提高单位时间的工作效率。
29.(3)本发明实现可视化，提高工作安全性，降低工作人员的工作强度；通过设置可视化组件，可视化组件采用摄像头和终端显示器，通过摄像头能够及时、准确捕捉到核桃果柄的位置图像，可实现对核桃果柄的精准旋切，通过usb接口传递至终端显示器，工作人员调节终端显示器至合适位置，可以直接观察核桃位置，避免长时间仰头对脊椎造成伤害。
30.(4)本发明的整体质量轻巧，方便携带和操作；采用高密度锂电池作为供能电源，体积小，电池轻量化，续航时间长，直接安装在支撑杆下端部，减轻“背包式”电池为工作人员带来的身体疲劳。
附图说明
31.图1为本发明纵向旋切式核桃采摘器的结构示意图。
32.图2为本发明中采摘头的结构示意图。
33.图3为本发明中梳耙环形架和刀具带轮的安装示意图。
34.图4为本发明中支撑杆的结构示意图。
35.图5为本发明中猪笼草仿生梳耙的结构示意图。
36.图6为本发明中梳齿与刀具带轮的安装示意图。
37.图7为本发明中梳齿的结构示意图。
38.图8为本发明中刀具带轮和双刃刀具的结构示意图。
39.附图标记：1.采摘头、2.支撑杆、3.终端显示器、4.猪笼草仿生梳耙、41.梳耙环形架、42.梳齿、43.安装凸台、5.双刃刀具、6.刀具带轮、7.弧型连接件、8.摄像头、9.卧式电机、10.抱臂夹箍、11.收集网兜、12.皮带、13.紧定螺钉、14.锂电池、15.防滑手柄、16.端盖、17.四点接触球轴承。
具体实施方式
40.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明较佳的实施例。但是，本发明能够以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
41.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在限制本发明。
42.如图1-2所示，本发明提供了种纵向旋切式核桃采摘器，包括：
43.支撑杆2，其顶端设置有采摘头1，其上设置有动力单元；
44.所述采摘头1包括：
45.猪笼草仿生梳耙4，其包括与所述支撑杆2相连接的梳耙环形架41和设置于所述梳耙环形架41上端且沿所述梳耙环形架41外沿轴向间隔设置的梳齿42，所述梳耙环形架41下端设置有收集网兜11；
46.刀具带轮6，其设置于所述梳耙环形架41内沿，且其上设置有与所述梳齿42交错设置的双刃刀具5；
47.所述动力单元用于驱动所述刀具带轮6带动所述双刃刀具5旋切。
48.本发明的上述结构中，双刃刀具5的设置位置需要与梳齿42的位置相对应，即，双刃刀具5设置在相邻梳齿42之间的间隙中间，构成与梳齿42交错设置；
49.如图3所示，梳耙环形架41和刀具带轮6之间通过四点接触球轴承17连接，三者实现过盈配合，保证刀具带轮6能够可靠地带动双刃刀具5进行旋转运动实现旋切；
50.支撑杆2优选地沿梳耙环形架41径向设置，方便进行采摘作业；
51.梳齿42和收集网兜11分别位于梳耙环形架41优选地设置在上下两端的外沿；
52.梳齿42的数量优选地采用六个，沿所述梳耙环形架41外沿周向分布，并位于所述梳耙环形架41轴线的同一侧；
53.在上述结构中，通过动力单元带动刀具带轮6旋转运动，带动双刃刀具5作用在梳耙环形架41上相邻梳齿42捕捉到的核桃果柄，即通过相邻梳齿42之间的缝隙实现梳理和限位核桃果柄的目标，方便刀具带轮6带动双刃刀具5对多根核桃果柄同时旋切，同时双刃刀具5与核桃果柄呈近90
°
夹角，即可以实现对核桃果柄进行纵向旋转式切割，整个采摘器的
结构简单、功能可靠也易于实现。
54.如图6所示，在本发明中，所述梳齿42倾斜设置，优选地，倾斜角度为15
°
；
55.猪笼草仿生梳耙4采用“梳子”结构和“猪笼草”仿生结构进行融合，每个梳齿42向梳耙环形架41的轴线倾斜，能够可靠地捕捉到核桃果柄并进行限位，并通过梳耙环形架41与刀具带轮6上部进行过盈配合，在使用过程中实现刀具带轮6带动双刃刀具5进行纵切动作，梳耙环形架41保持静止状态，能够可靠地实现旋切动作，也保证采摘器工作的可靠性。
56.在本发明中，所述梳耙环形架41外沿且向轴向延伸的方向设置有安装凸台43，所述安装凸台43位于所述梳齿42的相对位置并与所述支撑杆2相连接，能够方便安装所述支撑杆2，也能有效地防止作业过程中物体飞溅对工作人员造成伤害；
57.在本发明中，所述支撑杆2通过弧型连接件7并沿所述梳耙环形架41径向设置在所述安装凸台43上，使猪笼草仿生梳耙4在双刃刀具5旋切过程中能够保持静止状态，也便于装拆。
58.如图7所示，在本发明中，所述梳齿42的上部为等边三角形，下部为相对侧面内凹形成圆弧形的类长方形，优选地，内凹半径为15mm；
59.相邻所述梳齿42的圆弧面之间用于捕捉核桃果柄并对核桃果柄进行限位，使核桃果柄在相邻梳齿42的圆弧面之间呈现“易进难出”的效果，从而将核桃果柄的左右活动范围控制在10～20mm内，方便双刃刀具5实现纵切动作，增大切削力。
60.如图5所示，在本发明中，相邻所述梳齿的夹角为24
°
，梳齿42的数量与梳耙环形架41的直径大小成正比，其数量可以根据实际需要进行增加或减小，梳耙环形架41的直径为φ145.7mm，梳齿42的数量优选为6个，梳齿42的高为40mm，宽为20mm，这样可以保证采摘器在实际作业中的可靠性和有效性。
61.如图8所示，在本发明中，所述刀具带轮6的内表面沿周向均匀设置有凸部，所述凸部上加工有用于安装所述双刃刀具5的安装槽；所述双刃刀具5纵向插入所述安装槽内(即与梳耙环形架41的轴线平行)并沿刀具带轮6的内表面间隔设置，并与所述梳齿42为交错布置；
62.具体的，刀具带轮6上沿周向均布设有6～10个安装槽(即刀片槽)，为了安装方便，所述安装槽为矩形槽，其尺寸为长2.5mm
×
宽2mm。所述双刃刀具5与刀具带轮6两者采用组合式安装，方便拆装。
63.在本发明中，所述双刃刀具5的主体为等腰梯形，可以增大双刃刀具5的切削力，主体表面与所述猪笼草仿生梳耙4的梳齿42表面平行设置，这样可以保证双刃刀具5能够可靠地实现旋切，提高采摘器的工作效率。
64.具体的，所述双刃刀具5上等腰梯形结构的底角为77
°
，顶角为103
°
，两侧腰上开刃，根据动力单元的正反转带动所述双刃刀具5实现双向旋切的效果，可以有效延长双刃刀具5的使用寿命，提高了刀具材料的利用率，同时可根据作业需要选择安装双刃刀具5的数目。
65.在本发明中，还包括：
66.可视化组件，其包括设置于所述安装凸台43上的摄像头8和设置于所述支撑杆2下部表面的终端显示器3；
67.所述摄像头8用于采集核桃果柄的位置图像并传输至所述终端显示器3上进行显
示，其中，摄像头8优选为cmos摄像头；
68.具体的，摄像头8通过usb接口(或蓝牙)与终端显示器3连接，用于传递核桃果柄的位置图像，实现对核桃果柄的精准旋切。为了方便安装，终端显示器3夹持在支撑杆2的下端部，工作人员可以自行调节终端显示器3的位置，使眼睛和脊椎达到舒适状态。
69.在本发明中，所述动力单元包括卧式电机9，所述卧式电机9的输出轴通过皮带12与所述刀具带轮6相连接，优选地，卧式电机9通过抱臂夹箍10与支撑杆2连接；
70.卧式电机9可以实现正反转，电压为24v，最大扭矩可以达到70kg
·
cm，对直径为3～5mm的核桃果柄均有效果，输出端与小皮带轮由键联接，电机输出扭矩经过小皮带轮并通过皮带12传递至刀具带轮6，即带动刀具带轮6及双刃刀具5进行旋转，通过皮带12进行传动，起到过载保护的作用。
71.在本发明中，还包括设置于所述支撑杆2内并为所述动力单元供电的锂电池14，锂电池14采用轻质化便携锂电池，其质量约为145g，通过定位螺钉13和端盖16固定在所述支撑杆2内部，通过电线连接所述动力单元，即为所述卧式电机9提供电能，减轻“背包式”电池给工作人员带来的工作强度。
72.在本发明中，所述收集网兜11采用镂空网兜，优选地，通过螺钉固定在梳耙环形架41的外沿，能够方便核桃收集，从而减少工作量，降低工作强度。
73.如图4所示，在本发明中，为实现高空采摘，满足对树高为3～7m核桃树果实的采摘要求，所述支撑杆2为伸缩杆，伸缩杆的节数和尺寸可以根据实际需要进行调整。
74.在本发明中，支撑杆2的下部表面设有防滑手柄15，如此可以减小力矩，避免打滑。
75.本发明的工作过程如下：
76.在进行核桃采摘之前，先根据核桃树的高度以及周围环境调节支撑杆2的长度，保证所调节的长度在较大范围内适用，并根据作业需要选择安装双刃刀具5的数目，工作人员可以自行调节终端显示器3的位置，使眼睛和脊椎达到舒适状态。
77.开始工作，摄像头8通过usb接口(或蓝牙)与终端显示器3连接传递核桃果柄位置图像，工作人员将采摘头1放至合适位置，使多根核桃果柄同时被猪笼草仿生梳耙4捕捉，并落入相邻梳齿42之间的缝隙内。通过锂电池14给卧式电机9提供电能，其输出70kg
·
cm的转矩和700r/min的转速，经过皮带12传递给刀具带轮6，带动刀具带轮6旋转并开始带动双刃刀具5进行正反方向旋转，通过双刃刀具5与猪笼草仿生梳耙4实现对核桃果柄的纵切工作，采摘成功的核桃被镂空网兜11收集，从而实现核桃的集中采摘。
78.本发明提供的纵向旋切式核桃采摘器，可以适应各种复杂地形，并能够高效率地对3～7m的核桃树的果实进行采收，对供能的电池进行轻质化，便携化设计，采摘头进行轻量化设计，从而提高核桃采摘器整体的实用性和便携性，整体结构简单、功能可靠也易于实现，即本发明可实现对核桃果柄的高速旋切，并具有安全、便携、轻质化、低工作强度和高质量的特点。
79.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。