一种棕榈果采收装置及采收方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体公开一种棕榈果采收装置及采收方法。

背景技术

棕榈果是生长在棕榈树上的大果串上，每个果串大约有棕榈果2000多个，棕榈果串的体积和重量都比较大，一般20-30公斤。棕榈果成熟后一般是由工人爬到高高的棕榈树上手持割刀将果实切割下来，或者在加长杆的末端帮上割刀，站在地面上割去果实，让棕榈果在重力作用下掉到地面，然后再由地面上的工人将棕榈果串收集起来。由于棕榈树比较高，棕榈果串体积大、重量重，对工人的体力耗费是相当大的，故采收效率比较低。

专利202010589530 .X公开一种棕榈科果园果树修剪、果实采收设备，该设备利用机械臂端部液压缸驱动的动刀向定刀运动，将棕榈果切割下来，然后放入机械臂端部的集果箱内，由于棕榈果是生长在叶柄与树干的枝杈处，该装置采集棕榈果时需要先将定刀和动刀放置于环绕棕榈果果柄的位置，这个动作是非常难的，几乎是难以实现，并且棕榈果的重量很重，集果箱一次并不能收集过多的果实，导致机械臂需要反复上下运果到地面或者运输车上，在经济效益上来说是不现实的。

专利202311806036 .4公开一种棕榈果无人驾驶电动采摘机器人，该专利先利用机械臂上端的抓取装置抓住棕榈果，然后利用液压剪刀将棕榈果剪断，该专利中液压剪刀的结构同样存在需要环抱棕榈果果柄的问题，不容易实现，抓取棕榈果同样存在反复转运下的效率低下问题。故也不是较为理想的棕榈果采收装置。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种棕榈果采收装置，该装置将采摘机构和收集机构设置为两个相互独立的个体，采摘机构利用插针与割刀协同工作，收集机构利用收集叉与推果框架的上下运动实现果实的机械化收集，采摘、收集快速便捷，节省劳动力，提高采收效率。

一种棕榈果采收装置，包括车体，所述车体前端安装有采摘机构，所述车体后端安装有收集机构；

所述采摘机构包括可伸缩的机械臂，所述机械臂的上端连接有转向机构，所述转向机构连接有俯仰机构，所述俯仰机构连接有可水平伸缩的插针和割刀，所述插针和割刀分别连接一组伸缩机构；

所述收集机构包括车厢，所述车厢后侧连接有平移门，所述平移门靠近车厢一侧的侧面连接有可上下移动的收集叉，所述收集叉的下方设置有与所述平移门连接的推果框架，所述推果框架环绕设置于收集叉的外侧。

优选的，所述车厢的左右两侧对称式安装有平移气缸，所述平移气缸的另一端与平移门连接。

优选的，所述车厢与平移门之间安装有提供导向和支撑作用的伸缩导轨。所述伸缩导轨为两套，两套伸缩导轨关于平移门的左右中心线对称式分布。

优选的，所述收集叉连接有竖向的第一伸缩气缸，所述第一伸缩气缸与平移门连接。

优选的，所述推果框架通过竖向的第二伸缩气缸与平移门连接。

优选的，所述车厢内部设置有位置感应器。

优选的，所述机械臂包括机械升降机构，所述机械升降机构连接有液压升降机构；所述液压升降机构的执行端与转向机构连接。

优选的，所述机械升降机构包括机架，所述机架的底座上安装有驱动轮，所述机架的上端安装有被动轮，在驱动轮和被动轮之间传动连接有驱动链，所述驱动链位于驱动轮和被动轮之间的部分连接有升降台，所述液压升降机构与升降台连接。

优选的，所述液压升降机构包括双出杆液压缸，所述双出杆液压缸的下端设置下液压杆，所述下液压杆与升降台连接，所述双出杆液压缸的上端设置上液压杆，所述上液压杆的上端连接转向机构。

优选的，所述转向机构和俯仰机构均为转向气缸，所述伸缩机构为伸缩气缸。

本发明还公开一种棕榈果采收方法，包括如下步骤：

步骤1、机械臂上升到棕榈果所在位置，插针插入棕榈果内将棕榈果固定，启动割刀向前运动将棕榈果的果柄隔断；

步骤2、经转向机构和俯仰机构的联合运动，插针带动被割下的棕榈果从树杈处脱离，调整割刀的俯仰角度，向前伸出割刀，割刀将棕榈果从插针上推出，棕榈果自由落地或直接落入车厢内；

步骤3、针对落地的棕榈果，平移门向后移动与车厢后端脱离，漏出推果框架，收集叉向下运动，插起棕榈果后带动棕榈果上升；

步骤4、平移门复位回到初始位置，此时棕榈果随着平移门的运动被带到车厢内部，推果框架向下运动，推动棕榈果从收集叉上分离。

与现有技术相比,本发明的有益效果是：

本发明将采摘机构和收集机构设置为两个相互独立的机构，并将两个独立机构集合到一个车体中带动其移动，采摘机构利用插针与割刀协同工作，收集机构利用收集叉与推果框架的上下运动实现果实的机械化收集，采摘、收集快速便捷，节省劳动力，提高采收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明整体结构图；

图2是图1中A的放大图；

图3是图1中B的放大图；

图中，1、双出杆液压缸，2、升降台，3、被动轮，4、驱动链，5、驱动轮，6、底座，7、车厢，8、平移门，9、平移气缸，10、升降架，11、吊架，12、推果框架，13、第二伸缩气缸，14、第一伸缩气缸，15、收集叉，16、升降气缸，17、插针，18、第一水平伸缩气缸，19、第一俯仰机构，20、水平转动气缸，21、第二俯仰机构，22、第二水平伸缩气缸，23、割刀，24、位置感应器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1-3所示，本发明公开一种棕榈果采收装置，该装置在车体的前端安装采摘机构，在车体的后端安装收集机构，两个装置与车体一起运动于不同的棕榈树下进行单独的采摘和收集工作，相互协调借力又相互独立，提高采摘和收集效率，解放劳动力。

其中，采摘机构包括与车体的车厢7前端连接的底座6，底座6上通过两根立柱与上方的横梁连接，组成稳定、牢固的矩形框架式机械臂。底座上表面在两根立柱之间安装有电机驱动的驱动轮5，横梁的中间部分安装有被动轮3，在驱动轮和被动轮之间传动连接有驱动链4，驱动链位于驱动轮和被动轮之间的部分连接有升降台2，电机带动驱动轮5转动，在驱动链4和被动轮3的导向传动作用下，升降台2随着驱动链4的运动上下运动，实现机械臂的第一级上升和下降动作。

为保证控制精度和升降稳定性，本申请采用双出杆液压缸式升降装置实现二级上升和下降动作。双出杆液压缸1的下端设置下液压杆，下液压杆的下端与升降台2连接，双出杆液压缸的上端设置上液压杆，上液压杆的上端连接转向机构。该转向机构为可在水平面内绕竖直轴转动的水平转动气缸20，在水平转动气缸的驱动下可实现采摘机构端部的插针17和割刀23朝向不同的方向。转向机构的输出端连接转接板，转接板的上端连接第一俯仰机构19，该第一俯仰机构连接第一水平伸缩气缸18，第一水平伸缩气缸的端部连接插针17。转接板的下端连接第二俯仰机构21，该第二俯仰机构的端部连接第二水平伸缩气缸22，第二水平伸缩气缸22的端部连接割刀23。俯仰机构为可在竖直方向内绕水平轴转动的竖向转动气缸，在竖向转动气缸的输出端连接摆动板，第一水平伸缩气缸18和第二水平伸缩气缸22分别与所对应的摆动板连接。摆动板的转接可以将俯仰角度放大，也可以在竖向转动气缸的输出端直接连接第一水平伸缩气缸和第二水平伸缩气缸。

收集机构包括平移门8上安装的可升降的推果框架12和可升降的收集叉15。在车厢7的左右两侧对称式各安装一件平移气缸9，该平移气缸的活动端与平移门8连接。平移门靠近车厢7一侧的侧面安装升降架10，该升降架通过下方的升降气缸16与平移门连接，同时，在升降架的左右侧面均设置有导向轮，在平移门上设置有与所述导向轮配合的导向槽，在升降气缸16的驱动下，升降架10带动导向轮沿导向槽上下滚动，实现升降架位置的调整。在升降架10的顶端安装吊架11，该吊架为十字交叉结构。在吊架的交叉点处安装第一伸缩气缸14，第一伸缩气缸下端连接收集叉15，该收集叉为多齿结构，收集叉的下端为尖锐状，便于插入棕榈果后在摩擦力作用下将棕榈果提起并带动棕榈果移动。

在吊架的四个端点处各连接一件第二伸缩气缸13，四件第二伸缩气缸的下端共同连接推果框架12，该推果框架为中空的矩形结构，即推果框架环绕设置于收集叉的外侧，推果框架与收集叉的上下移动互不干涉。

在车厢7的底端关于车厢的左右中心线对称式安装两套伸缩导轨，该伸缩导轨的另一端与平移门8连接，为平移门的移动提供导向和支撑作用。

所述车厢内部设置有位置感应器24，用于定位平移门与车厢之间的位置距离。

该装置在使用时，根据棕榈果所在的高度，驱动升降台2上升，并驱动双出杆液压缸动作，上下液压杆伸长后，位于上液压杆上端的采摘头上升到棕榈果所在位置，第一俯仰机构19调整角度，角度调整好之后第一水平伸缩气缸18驱动插针17伸出，插入棕榈果内将棕榈果固定，第二俯仰机构21调整角度，第二水平伸缩气缸22驱动割刀23向前运动将棕榈果的果柄隔断。经转向机构和俯仰机构的联合运动，插针17带动被割下的棕榈果向棕榈果原始位置的上方及后方运动，从树杈处脱离。转向机构带动插针转动至车厢7的正上方，调整割刀的俯仰角度，向前伸出割刀，割刀将棕榈果从插针上推出，棕榈果落入下方的车厢内。

此时由于传感器定位误差或者地势高低不平的影响，会有意外落到车厢外部的棕榈果；如果前方路面空旷，也可以直接将棕榈果推出后落至地面。针对落地的棕榈果，车体移动至棕榈果上方，平移气缸9推动平移门8与车厢7分开，第一伸缩气缸14伸长，将收集叉15插入棕榈果内，第一伸缩气缸收缩，将棕榈果提起。然后平移气缸9收缩带动平移门8回到与车厢接触的位置，位置感应器24控制平移气缸动作停止。第二伸缩气缸13伸长，推动推果框架12向下移动至棕榈果所在位置继续向下移动，此时收集叉15是固定不动的，于是棕榈果在推果框架的推力作用下与收集叉分离，落入车厢内。整个收集过程全程无需人工参与，自动化程度高，节省劳动力。

该装置中，在插针上方、割刀上方及车体下方均安装摄像头，该摄像头与车体内安装的控制器通过数据线连接，控制器根据摄像头采集并传输的图像信息控制相应的驱动机构动作，配合执行端的运动，实现棕榈果的固定、切割及收集。

在平移门上还设置横向的导向槽，当车厢内一个位置处的棕榈果过多，可以沿横向导向槽左右移动吊架，将即将要推落的棕榈果定位于车厢内部的左侧或右侧，也可适当调整位置感应器，将要推落的棕榈果定位于车厢内部的前侧或后侧，当车厢内棕榈果高度铺满一层时，升降气缸16带动升降架10上升一定距离，在车厢内推落第二层棕榈果。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改﹑等同替换,改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。