阅读说明：本技术 倒伞式红枣采收机及红枣采收方法 (Inverted umbrella type red date harvesting machine and red date harvesting method ) 是由 冯栋彦 李胜 陈佳斌 刘斌 董洪辉 聂燎原 蒋睿 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：倒伞式红枣采收机及红枣采收方法,涉及农用机械领域。倒伞式红枣采收机,包括行走小车、树干抓摇机构及倒伞接枣机构；倒伞接枣机构包括伞骨架、开口控制组件、收展驱动组件及伞布；伞骨架呈开口方向朝上的喇叭形框架,其包括中心环部及设在中心环部外侧呈辐射状布置的骨条部,中心环部一侧设有可张开或闭合的树干入口；开口控制组件与伞骨架关联,以驱动树干入口张开或闭合；收展驱动组件与伞骨架关联,以驱动伞骨架向上方收拢或向下方展开；伞布连接在伞骨架的骨条部上。一种红枣采收方法,应用于上述的倒伞式红枣采收机。本发明的优点在于整个采收过程方便快捷,自动化程度较高,所需人力成本较低,且不会对枣树造成损害。(an inverted umbrella type red date harvester and a red date harvesting method relate to the field of agricultural machinery. An inverted umbrella type red date harvester comprises a walking trolley, a trunk grabbing and shaking mechanism and an inverted umbrella type red date receiving mechanism; the inverted umbrella jujube receiving mechanism comprises an umbrella framework, an opening control assembly, a folding and unfolding driving assembly and umbrella cloth; the umbrella frame is a horn-shaped frame with an upward opening direction and comprises a central ring part and rib parts which are arranged outside the central ring part and are arranged in a radial mode, and one side of the central ring part is provided with an openable or closable trunk inlet; the opening control assembly is associated with the umbrella framework to drive the trunk entrance to be opened or closed; the folding and unfolding driving component is associated with the umbrella framework so as to drive the umbrella framework to fold upwards or unfold downwards; the umbrella cloth is connected on the rib part of the umbrella framework. A red date harvesting method, which is applied to the inverted umbrella type red date harvester. The invention has the advantages of convenient and rapid whole harvesting process, higher automation degree, lower manpower cost and no damage to the jujube trees.)

倒伞式红枣采收机及红枣采收方法

技术领域

本发明涉及农用机械领域，特别是一种倒伞式红枣采收机及红枣采收方法。

背景技术

近年来，我国的红枣产业发展迅速，特别是矮化红枣种植规模和产量逐年增加，而红枣的采收是红枣种植过程中的一个关键环节。

传统的红枣采收方法有棒杆打击采收和半机械化设备采收。棒杆打击采收有较好的连续性，但对人力需求较高，采收效率较低，且容易对枣树树枝及红枣造成损伤，既不利于树的生长，也影响红枣的质量。半机械化设备采收主要还是人工利用一些半机械化设备，例如升降机，梯子等辅助进行采摘，采收效率较低。

为解决上述传统的红枣采收方式效率低下的问题，有人研究出一种罩网摇晃采收方法，该方法操作如图1所示，采收红枣时用一张网罩住整个枣树树冠，将网口束紧于枣树树干上，再人力摇晃树枝或树干，使红枣脱离树枝落入收集网中，然后在网的下端开个漏枣口，使红枣排出即可。

该方法虽然相比传统的两种采收方法在采收效率上有所提高，但仍存在以下几点不足之处：1、罩网、取网、摇晃树干均需要人工操作，安装和拆卸收集网比较麻烦；2、树枝容易勾住网口，取网时容易扯断树枝及扯坏收集网。

因此，研发一种人力需求较低、采收过程迅速、不损害枣树枝干的红枣采收机械对我国的红枣产业具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种倒伞式红枣采收机及红枣采收方法，它解决了现有的红枣采收方法人力成本较高、容易损害枣树枝干及采收工具(收集网)易损坏的问题。

本发明的技术方案是：倒伞式红枣采收机，包括行走小车、树干抓摇机构及倒伞接枣机构；

行走小车包括承载板、设在承载板侧边或下方的滚轮及设在承载板上用于驱动滚轮运转的驱动装置；

树干抓摇机构包括安装在承载板上的可调机械臂、设在可调机械臂末端的夹爪体及设在可调机械臂与夹爪体之间的摆动驱动组件；

倒伞接枣机构设在承载板上，其包括伞骨架、开口控制组件、收展驱动组件及伞布；伞骨架呈开口方向朝上的喇叭形框架，其包括中心环部及设在中心环部外侧呈辐射状布置的骨条部，中心环部一侧设有可张开或合拢的树干入口；开口控制组件与伞骨架关联，以驱动树干入口张开或合拢；收展驱动组件与伞骨架关联，以驱动伞骨架向上方收拢或向下方展开；伞布连接在伞骨架的骨条部上，而围成一个用于接枣的锥环形面，伞布上设有通过粘扣带打开或闭合的排枣口。

本发明进一步的技术方案是：伞骨架的中心环部包括上环体和下环体；伞骨架的骨条部包括骨条和短连杆；

上环体呈水平布置的环状，其包括上环座和铰接在上环座两端且相对布置的两个上C形臂，两个上C形臂与上环座合围形成一个环状的上环体，两个上C形臂上分别间隔布置有多个铰接座A，当两个上C形臂绕各自的铰接点相互远离转动时，上环体在两个上C形臂之间形成逐渐扩大的开口A，当两个上C形臂绕各自的铰接点相互靠近转动时，上环体在两个上C形臂之间的开口A逐渐收拢；

下环体呈水平布置的环状，并位于上环体的正下方，下环体包括下环座和铰接在下环座两端且相对布置的两个下C形臂，两个下C形臂与下环座合围形成一个环状的下环体，两个下C形臂上分别间隔布置有多个铰接座B，铰接座B与铰接座A一一对应，当两个下C形臂绕各自的铰接点相互远离转动时，下环体在两个下C形臂之间形成逐渐扩大的开口B，当两个下C形臂绕各自的铰接点相互靠近转动时，下环体在两个下C形臂之间的开口B逐渐收拢；

骨条一端铰接在铰接座B上，另一端向下环体外侧上方伸出；

短连杆一端铰接在骨条上，另一端铰接在铰接座A上；

伞布敷设在所有的骨条上，从而围成一个用于接枣子的锥环形面。

本发明再进一步的技术方案是：开口控制组件包括V形活动架、第一气缸及铰接座C；V形活动架由两根杆在端部铰接而成，其具有一个铰接端和两个自由端；第一气缸固定安装在承载板上，其伸缩杆与V形活动架的铰接端活动连接；两个铰接座C分别固设在两个下C形臂上，且相对于下环座对称布置，每个铰接座C分别与V形活动架的一个自由端铰接。

本发明更进一步的技术方案是：收展驱动组件包括驱动电机A、丝杠A、丝杠座A及螺母A；驱动电机A固定安装在承载板上，其机轴与丝杠A关联与驱动丝杠A转动；丝杠A竖直布置，其两端活动安装在丝杠座A上；丝杠座A固定安装在承载板上；螺母A与丝杠A旋配，并与上环座焊固。

本发明更进一步的技术方案是：可调机械臂包括电动伸缩杆和第二气缸；电动伸缩杆的缸体端部铰接在承载板上，其伸缩杆向上伸出；第二气缸的缸体端部铰接在承载板上，其伸缩杆铰接在电动伸缩杆的缸体上，第二气缸的伸缩杆伸缩进而带动电动伸缩杆绕其铰接点摆动；

夹爪体包括驱动电机B、丝杠B、丝杠座B、夹爪、螺母B及连接杆；驱动电机B固定安装在丝杠座B上，其机轴与丝杠B连接，以驱动丝杠B转动；丝杠B安装在丝杠座B上；丝杠座B通过铰链活动连接在电动伸缩杆的伸缩杆的上端；两个夹爪相对布置，且分别在一端与丝杠座B铰接；螺母B螺纹连接在丝杠B上，并位于两个夹爪之间；两根连接杆的一端分别铰接在螺母B的两侧，两根连接杆的另一端分别铰接在两个夹爪的中部；

摆动驱动组件包括驱动电机C、偏心轮及摇杆；偏心轮活动安装在电动伸缩杆的伸缩杆上；驱动电机C固定安装在电动伸缩杆的伸缩杆上，并与偏心轮关联以驱动偏心轮转动；摇杆一端活动连接在偏心轮上，另一端活动连接在丝杠座B上。

本发明更进一步的技术方案是：上环体的两个上C形臂的末端分别设有第三气缸和对接座体A，对接座体A上设有供第三气缸的伸缩杆伸入的锥形渐缩孔A；下环体的两个下C形臂的末端分别设有第四气缸和对接座体B，对接座体B上设有供第四气缸的伸缩杆伸入的锥形渐缩孔B；当树干入口合拢时，第三气缸的伸缩杆正对对接座体A的锥形渐缩孔A，第四气缸的伸缩杆正对对接座体B的锥形渐缩孔B。

本发明的技术方案是：一种红枣采收方法，应用于上述的倒伞式红枣采收机，采收红枣前，倒伞式红枣采收机处在初始状态，在初始状态下：

a，伞骨架向上方收拢；

b，树干入口张开；

c，夹爪体处在距离树干入口最远的位置；

采收步骤如下：

S01，控制行走小车移动至待采收的枣树前，使枣树树干通过树干入口进入中心环部内，再依次进行以下几项控制：

a，通过开口控制组件驱动树干入口闭合，从而将枣树树干围在中心环部内；

b，通过收展驱动组件驱动伞骨架向下方展开，从而使伞布能接收到整个枣树树冠掉落的枣子；

c，控制两个夹爪夹持住枣树树干；

S02，然后第三气缸和第四气缸同时启动，第三气缸的伸缩杆和第四气缸的伸缩杆分别伸入对接座体A的锥形渐缩孔A和对接座体B的锥形渐缩孔B内，从而将树干入口完全闭合，使已经闭合成环形锥面的伞布处于稳定状态；再将伞布与枣树树干之间的缝隙通过布条填塞或通过塑料布封闭；

S03，驱动电机C启动，动力依次通过偏心轮和摇杆传递至夹爪体的丝杠座B，进而带动夹爪体绕其铰接点有规律的摆动，从而使被两个夹爪夹持住的枣树树干有规律的晃动，使枣树树冠上的枣子掉落到伞布上，然后将落在伞布上的枣子导出即完成红枣的采收。

本发明与现有技术相比具有如下优点：未采收红枣时，伞骨架向上收拢以节约空间，以便于倒伞式红枣采收机能在密植的枣树林之间顺利通过；采收红枣时，通过可开闭的树干入口将树干纳入中心环部内，再向下展开伞骨架，从而使伞布张开成一个与整个树冠范围相当的锥环形面，然后通过夹爪抓摇树干即可使红枣落在伞布上，最后通过伞布上预设的排枣口将红枣排出，即完成采收。整个采收过程方便快捷，自动化程度较高。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明在第一种视角下的立体结构图；

图2为本发明在第二种视角下的立体结构图；

图3为本发明在第三种视角下的立体结构图；

图4为伞布的结构示意图；

说明：为便于展示本发明的内部结构，图1～3中的伞布未示出。

图例说明：行走小车1；承载板11；滚轮12；可调机械臂21；电动伸缩杆211；第二气缸212；夹爪体22；驱动电机B221；丝杠B222；丝杠座B223；夹爪224；弧形槽2241；螺母B225；连接杆226；摆动驱动组件23；偏心轮231；驱动电机C232；摇杆233；伞骨架31；中心环部311；上环体3111；上环座31111；上C形臂31112；铰接座A31113；开口A31114；下环体3112；下环座31121；下C形臂31122；铰接座B31123；开口B31124；骨条部312；骨条3121；短连杆3122；开口控制组件32；V形活动架321；铰接端3211；第一气缸322；铰接座C323；收展驱动组件33；驱动电机A331；丝杠A332；丝杠座A333；螺母A334；伞布34；排枣口341；尼龙钩带342；尼龙绒带343；树干入口4；第三气缸51；对接座体A52；第四气缸53；对接座体B54。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，倒伞式红枣采收机，包括行走小车1、树干抓摇机构及倒伞接枣机构。

行走小车1包括承载板11、设在承载板11侧边或下方的滚轮12及设在承载板11上用于驱动滚轮12运转的驱动装置(图中未示出)。

树干抓摇机构包括安装在承载板11上的可调机械臂21、设在可调机械臂21末端的夹爪体22及设在可调机械臂21与夹爪体22之间的摆动驱动组件23。

可调机械臂21包括电动伸缩杆211和第二气缸212。电动伸缩杆211的缸体端部铰接在承载板11上，其伸缩杆向上伸出。第二气缸212的缸体端部铰接在承载板11上，其伸缩杆铰接在电动伸缩杆211的缸体上，第二气缸212通过其伸缩杆的伸缩运动进而带动电动伸缩杆211绕其铰接点摆动。

夹爪体22包括驱动电机B221、丝杠B222、丝杠座B223、夹爪224、螺母B225及连接杆226。驱动电机B221固定安装在丝杠座B223上，其机轴与丝杠B222连接，以驱动丝杠B222转动。丝杠B222安装在丝杠座B223上。丝杠座B223通过铰链活动连接在电动伸缩杆211的伸缩杆的上端。两个夹爪224相对布置，且分别在一端与丝杠座B223铰接。螺母B225螺纹连接在丝杠B223上，并位于两个夹爪224之间。两根连接杆226的一端分别铰接在螺母B225的两侧，两根连接杆226的另一端分别铰接在两个夹爪224的中部。

摆动驱动组件23包括偏心轮231、驱动电机C232及摇杆233。偏心轮231活动安装在电动伸缩杆211的伸缩杆上。驱动电机C232固定安装在电动伸缩杆211的伸缩杆上，并与偏心轮231关联以驱动偏心轮231转动。摇杆233一端活动连接在偏心轮231上，另一端活动连接在丝杠座B223上。

倒伞接枣机构包括伞骨架31、开口控制组件32、收展驱动组件33及伞布34。

伞骨架31呈开口方向朝上的喇叭形框架，其包括中心环部311及设在中心环部311外侧呈辐射状布置的骨条部312，中心环部311一侧设有可张开或闭合的树干入口4。伞骨架31的中心环部311包括上环体3111和下环体3112。伞骨架31的骨条部312包括骨条3121和短连杆3122。上环体3111呈水平布置的环状，其包括上环座31111和铰接在上环座31111两端且相对布置的两个上C形臂31112，两个上C形臂31112与上环座31111合围形成一个环状的上环体3111，两个上C形臂31112上分别间隔布置有多个铰接座A31113，当两个上C形臂31112绕各自的铰接点相互远离转动时，上环体3111在两个上C形臂31112之间形成逐渐扩大的开口A31114，当两个上C形臂31112绕各自的铰接点相互靠近转动时，上环体3111在两个上C形臂31112之间的开口A31114逐渐收拢。下环体3112呈水平布置的环状，并位于上环体3111的正下方，下环体3112包括下环座31121和铰接在下环座31121两端且相对布置的两个下C形臂31122，两个下C形臂31122与下环座31121合围形成一个环状的下环体3112，两个下C形臂31122上分别间隔布置有多个铰接座B31123，铰接座B31123与铰接座A31113一一对应，当两个下C形臂31122绕各自的铰接点相互远离转动时，下环体3112在两个下C形臂31122之间形成逐渐扩大的开口B31124，当两个下C形臂31122绕各自的铰接点相互靠近转动时，下环体3112在两个下C形臂31122之间的开口B31124逐渐收拢，开口B31124与开口A31114上下连通而形成树干入口4。骨条3121一端铰接在铰接座B31123上，另一端向下环体3112外侧上方伸出。短连杆3122一端铰接在骨条3121上，另一端铰接在铰接座A31113上。

开口控制组件32与伞骨架31关联，以驱动树干入口4张开或闭合。开口控制组件32包括V形活动架321、第一气缸322及铰接座C323。V形活动架321由两根杆在端部铰接而成，其具有一个铰接端3211和两个自由端。第一气缸322固定安装在承载板11上，其伸缩杆与V形活动架321的铰接端活动连接。两个铰接座C323分别固设在两个下C形臂31122上，且相对于下环座31121对称布置，每个铰接座C323分别与V形活动架321的一个自由端铰接。

收展驱动组件33与伞骨架31关联，以驱动伞骨架31向上方收拢或向下方展开。收展驱动组件33包括驱动电机A331、丝杠A332、丝杠座A333及螺母A334。驱动电机A331固定安装在承载板11上，其机轴与丝杠A332关联与驱动丝杠A332转动。丝杠A332竖直布置，其两端活动安装在丝杠座A333上。丝杠座A333固定安装在承载板11上。螺母A334与丝杠A332旋配，并与上环座31111焊固。

伞布34敷设在伞骨架31骨条部312的所有的骨条3121上，从而围成一个用于接枣子的锥环形面。伞布34上设有通过粘扣带打开或闭合的排枣口。

优选，两个夹爪224上设有相对布置的弧形槽2241，所述弧形槽2241用于定位枣树树干。

优选，夹爪体22位于中心环部311的正上方，夹爪体22可在第二气缸214的驱动下做竖直平面内的弧形轨迹摆动，当夹爪体22处在运动路径的两端时，分别距离树干入口4最近或最远。

优选，上环体3111的两个上C形臂31112的末端分别设有第三气缸51和对接座体A52，对接座体A52上设有供第三气缸51的伸缩杆伸入的锥形渐缩孔A。下环体3112的两个下C形臂31122的末端分别设有第四气缸53和对接座体B54，对接座体B54上设有供第四气缸53的伸缩杆伸入的锥形渐缩孔B；当树干入口4合拢时，第三气缸51的伸缩杆正对对接座体A52的锥形渐缩孔A，第四气缸53的伸缩杆正对对接座体B54的锥形渐缩孔B。

优选，伞布34通过系绳绑定在骨条3121上，即和现有的雨伞伞布与伞骨架的连接方式一致，相应的，骨条3121上设有穿线孔。

优选，伞布34的两侧边通过魔术贴活动粘接，即一侧边上设有尼龙钩带342，另一侧边上设有尼龙绒带343。

简述本发明的使用：采收红枣前，倒伞式红枣采收机处在初始状态，在初始状态下：

a，伞骨架31向上方收拢，以便于行走小车1在枣树之间穿行；

b，树干入口4张开，以便在采收红枣时将枣树树干纳入中心环部311内；

c，夹爪体22处在距离树干入口4最远的位置，以避免将枣树树干纳入中心环部311内的同时夹爪224与枣树树干产生干涉而撞在枣树树干上。

S01，控制行走小车1移动至待采收的枣树前，使枣树树干通过树干入口4进入中心环部311内，再依次进行以下几项控制：

a，通过开口控制组件32驱动树干入口4合拢，从而将枣树树干围在中心环部311内；具体过程如下：第一气缸322启动，其活塞杆缩回，带动V形活动架321角度缩小，进而带动两个下C形臂31122绕各自的铰接点相互靠近转动，由于上环体3111与下环体3112通过骨条3121和短连杆3122间接连接为一体，则两个上C形臂31112也同时绕各自的铰接点相互靠近转动，使树干入口4逐渐合拢，当两个上C形臂31112和两个下C形臂31122均同时运动至极限位置时，树干入口4合拢至最小，此时伞布34闭合成一个环形锥面；

b，通过收展驱动组件33驱动伞骨架31向下方展开，从而使伞布34能接收到整个枣树树冠掉落的枣子；具体过程如下：驱动电机A331启动，带动丝杠A332转动，通过丝杆A332的转动带动螺母A334沿丝杠A332向下移动，从而带动上环体3111向下移动靠近下环体3112，进而通过短连杆3122带动所有的骨条3121向下转动，使伞骨架31整体向下方展开；

c，控制两个夹爪224夹持住枣树树干；具体过程如下：驱动电机B221启动，动力依次通过丝杠B222、螺母B225、连接杆226传递至两个夹爪224，带动两个夹爪224同步向相互远离的方向转动而张开；然后第二气缸212启动，其活塞杆伸出，推动电动伸缩杆211绕其铰接点进行转动，使夹爪体22整体靠近枣树树干，当枣树树干进入两个夹爪224之间时，第二气缸212关闭；最后驱动电机B221启动，动力依次通过丝杠B222、螺母B225、连接杆226传递至两个夹爪224，带动两个夹爪224同步向相互靠近的方向转动而闭合，从而将枣树树干牢固的夹在两个夹爪224之间。

S02，然后第三气缸51和第四气缸53同时启动，第三气缸51的伸缩杆和第四气缸53的伸缩杆分别伸入对接座体A52的锥形渐缩孔A和对接座体B54的锥形渐缩孔B内，从而将树干入口4完全闭合，使已经闭合成环形锥面的伞布34处于稳定状态；再将伞布34与枣树树干之间的缝隙通过布条填塞或通过塑料布封闭。

S03，驱动电机C232启动，动力依次通过偏心轮231和摇杆233传递至夹爪体22的丝杠座B223，进而带动夹爪体22绕其铰接点有规律的(小幅度)摆动，从而使被两个夹爪224夹持住的枣树树干有规律的(小幅度)晃动，使枣树树冠上的枣子掉落到伞布34上，然后将落在伞布34上的枣子导出(通过拉链打开排枣口)即完成红枣的采收。