技术领域
[0001] 本发明涉及水果采摘技术领域，具体而言，涉及一种水果采摘器及采摘设备。
相关背景技术
[0002] 中国作为一个水果生产大国，我国每年的水果产量为1.14亿t，占全世界水果产量的19.42％，其中以苹果、梨、橙等采摘作业为主的水果产量占到了世界前三。但限于我国地形和当前生产力发展水平，果农大多仍用人工采摘，水果收获期间需投入的劳力约占整个生产过程的35％-45％。
[0003] 在水果收获作业过程中，人工收获经常需要弯腰或借助梯子登高，因此水果收获作业不仅是一项劳动强度大，消耗时间长，而且是具有一定危险性的劳动作业。因此实现水果收获的机械化变得越来越迫切，研究农业果实采摘机械装置具有重要的意义。
[0004] 发明人在研究中发现，现有的相关技术中至少存在以下缺点：
[0005] 采摘机械尺寸大，行进不便；
[0006] 操作复杂，效率低。
具体实施方式
[0051] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0052] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0054] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0055] 此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0056] 此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0057] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0058] 实施例1
[0059] 请参考图1和图2，本实施例提供了一种水果采摘器100，其包括：
[0060] 穿戴装置10，穿戴装置10用于与人体的腰部和肩部适配；
[0061] 采摘装置50，采摘装置50用于采摘水果；
[0062] 定位装置30，定位装置30的一端与穿戴装置10连接，另一端与采摘装置50连接。
[0063] 定位装置30可折叠，从而可以使得整个水果采摘器100的尺寸可调。
[0064] 定位装置30的结构可以参考图3-图6，采摘装置50的结构可以参考图7-图10。下文将对定位装置30和采摘装置50做进一步详细的描述。
[0065] 结合图1，本实施例中，穿戴装置10包括腰带11、肩带12和背包13，腰带11与第一支撑杆31连接，肩带12与腰带11连接，背包13与肩带12连接。
[0066] 通过该穿戴装置10，可以使得使用者的肩部和腰部均提供支点进行支撑受力。采用穿戴式作业，肩部与腰部共同支撑，缓解手部疲劳，灵活性高，适用于各种采摘情况。
[0067] 该背包13内一般放置有电源，该电源用于对定位装置30和采摘装置50中需要用电的部件进行供电，同时该背包13还放置有控制器以实现对这些部件的控制。同时，一般还会设置可调降压稳压电源装置，其与电源电连接。
[0068] 该水果采摘器100尺寸可调节，大大方便了使用者，其操作简单，同时提高了采摘效率，该结构设计合理，实用性强。
[0069] 结合图3-图6，具体的，本实施例中提供的定位装置30包括第一支撑杆31、第二支撑杆32、丝杆33、第一驱动电机34、第一滑块35、第二滑块36、第一驱动杆37和第二驱动杆38，第一支撑杆31的一端设置有第一转动部311，第二支撑杆32的一端设置有第二转动部
321，第一转动部311可转动的连接于第二转动部321，第一支撑杆31远离第一转动部311的一端与穿戴装置10连接，丝杆33可转动的连接于第一支撑杆31且丝杆33的长度方向与第一支撑杆31的长度方向一致，第一驱动电机34与第一支撑杆31连接且用于驱动丝杆33，第一滑块35设置有与丝杆33配合的内螺纹，当丝杆33转动时，第一滑块35沿丝杆33的长度方向移动，第二滑块36沿第一支撑杆31的长度方向可滑动的连接于第一支撑杆31，第二滑块36相对于第一滑块35靠近第一转动部311，第一驱动杆37的一端可转动的连接于第一滑块35，第一驱动杆37远离第一滑块35的一端可转动的连接于第二驱动杆38的一端，第二驱动杆38远离第一驱动杆37的一端可转动的连接于第二支撑杆32，第二驱动杆38的中部可转动的连接于第二滑块36。
[0070] 一般的，使用者握住第一支撑杆31的末端位置，而第二支撑杆32的末端位置连接有采摘装置50。通过调整第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的角度，从而可以调节采摘装置50与手握位置之间的距离。
[0071] 可以理解的，该第一滑块35仅能够沿丝杆33的长度方向移动，第一驱动电机34的输出轴正转和反转时，第一滑块35的移动方向相反，从而可以调节第一驱动杆37的位置，当第一驱动杆37的位置发生变化后，带动第二驱动杆38的位置发生变化，由于第二驱动杆38与第二滑块36转动连接，而第二滑块36仅沿第一支撑杆31的长度方向滑动，则此时该第二驱动杆38远离第一驱动杆37的一端的位置发生变化，由于该第二驱动杆38远离第一驱动杆37的一端与第二支撑杆32转动连接，则实现驱动第二支撑杆32相对于第一支撑杆31转动。
[0072] 当第一滑块35处于不同的位置时，对应的，第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的角度不同，当两者之间形成的角度为锐角时(结合图3和图4)，第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的距离较短，此时整个定位装置30处于折叠状态。当第一支撑杆31和第二支撑杆32之间形成的角度为钝角时(结合图5和图6)，第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的距离较远，此时整个定位装置30处于展开装置。
[0073] 折叠状态下，一般适于存放。展开状态时，一般适于采摘水果，对于不同高度的水果树，或者水果的位置不同时，可以通过控制第一驱动电机34，从而改变第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的角度，以便使用者使用时，该采摘装置50刚好能够将对应的水果采摘下。
[0074] 第一驱动电机34带动丝杆33转动→带动第一滑块35移动→带动第一驱动杆37位置发生改变→带动第二驱动杆38位置发生改变→带动第二滑块36移动→带动第二驱动杆38末端的位置发生改变→带动第二支撑杆32相对于第一支撑杆31转动。
[0075] 通过上述操作，可以有效调节定位装置30的实际工作长度，便于使用者操作。
[0076] 可以理解的，丝杠和第一驱动电机34可以集成为电缸，或者用现有的电缸替代。
[0077] 结合图4，本实施例中，第一驱动杆37相对于第一滑块35转动的转动轴心线为第一转动轴心线41，第二驱动杆38相对于第一驱动杆37转动的转动轴心线为第二转动轴心线42，第二驱动杆38相对于第二滑块36转动的转动轴心线为第三转动轴心线43，第二驱动杆
38相对于第二支撑杆32转动的转动轴心线为第四转动轴心线44，第一支撑杆31相对于第二支撑杆32转动的转动轴心线为第五转动轴心线45；
[0078] 第一转动轴心线41、第二转动轴心线42、第三转动轴心线43、第四转动轴心线44和第五转动轴心线45平行设置。
[0079] 通过这种布置方式，可以有效提高整个装置的运行稳定性，联动效果较佳。
[0080] 本实施例中，第一支撑杆31设置有滑杆部312，第二滑块36设置有用于穿设滑杆部312的穿设孔，第二滑块36沿滑杆部312的长度方向可滑动的套设滑杆部312。
[0081] 通过设置滑杆部312，便于第二滑块36在第一支撑杆31上滑动，当然了，其他实施例中，也可以是第一支撑杆31上设置凸条或燕尾槽等结构，第二滑块36上设置对于的燕尾槽或凸条，通过燕尾槽和凸条的配合，从而实现滑动连接。
[0082] 本实施例中，定位装置30还包括切割控制手柄46，切割控制手柄46与第一支撑杆31连接且位于第一支撑杆31远离第一转动部311的一端，切割控制手柄46上设置有调节按钮，调节按钮与第一驱动电机34电连接且用于控制第一驱动电机34的转速和转向。
[0083] 该调节按钮可以直接控制第一驱动电机34的转速和转向，也可以是该调节按钮与上述提到的控制器电连接，该控制器来控制第一驱动电机34等。
[0084] 该调节按钮一般设置在使用者在使用时手指放置的位置，便于实时控制。
[0085] 同时，调节按钮的数量可以为一个，同时控制第一驱动电机34的转速和转向，也可以是两个，一个控制转速，一个控制转向等。
[0086] 结合图3，本实施例中，切割控制手柄46包括小臂放置部461、垂直握把462和环形握把463，小臂放置部461与第一支撑杆31连接且位于第一支撑杆31远离第一转动部311的一端，垂直握把462与第一支撑杆31连接且位于小臂放置部461靠近第一转动部311的一端，环形握把463与第一支撑杆31连接且位于垂直握把462靠近第一转动部311的一侧。
[0087] 小臂放置部461用于使用者的小臂贴靠，该垂直握把462用于使用者在工作时握持住，该环形握把463在整个水果采摘器100收纳后便于使用者提拿。
[0088] 该布置方式，满足人体力学和大部分使用者的使用习惯，实用性强。
[0089] 本实施例中，丝杆33和小臂放置部461位于第一支撑杆31的两侧，第一驱动电机34位于第一支撑杆31远离第一转动部311的一端。
[0090] 第一驱动电机34放置在第一支撑杆31的末端，这样使用者使用时，受力平衡性较好。
[0091] 结合图6，本实施例中，第二驱动杆38与第二支撑杆32转动连接的位置到第二转动部321之间的距离为L1，第二驱动杆38与第二支撑杆32转动连接的位置到第二驱动杆38与第二滑块36转动连接的位置之间的距离为L2，第二驱动杆38与第二滑块36转动连接的位置到第二驱动杆38与第一驱动杆37转动连接的位置之间的距离为L3，第一驱动杆37与第二驱动杆38转动连接的位置到第一驱动杆37与第一滑块35转动连接的位置为L4；
[0092] L1：L2：L3：L4＝1：(2.5-3.5)：(1.5-2.5)：(2.5-3.5)。
[0093] 一般的，第一滑块35和第二滑块36的行程应小于小臂的长度，并且机构整体尺寸设计越小，表现越为轻便。通过对这些尺寸的研究，当选用上述的比例后，设计初期，根据大部分的小臂长度，来确定第一滑块35的行程，然后生产制造产生的定位装置30，可以更加轻便，同时能够满足大部分场合的使用需求。
[0094] 本实施例中，L1：L2：L3：L4＝1:3:2:3。
[0095] 当然了，L1：L2：L3：L4＝1:2.5:1.5:2.5；L1：L2：L3：L4＝1:3.5:2.5:3.5；L1：L2：L3：L4＝1:2:1.5:3；等其他比例均可选用。
[0096] 选用本实施例中的定位装置30后，第一支撑杆31和第二支撑杆32之间的角度可调范围为10°-170°，可实现2m-5m高度处果实的采摘，使用时，省时省力，采摘效率大大提高，且利于操作。同时两个杆件之间的折叠角度最小可达10°(可以理解为基本重合)，便于收纳。
[0097] 本实施例中，第一支撑杆31和/或第二支撑杆32为可伸缩的结构。
[0098] 当第一支撑杆31和/或第二支撑杆32选用可伸缩的结构后(类似于鱼竿结构)，在不同的场合下，可以根据实际需要进行调节。
[0099] 可以理解的，本实施例中选用这样的定位装置30，便于实时控制和调节，且联动效果较佳。其他实施例中，也可以选用一根直杆，或者一根可伸缩的杆件，或者其他类似的结构。
[0100] 结合图7-10，本实施例提供的采摘装置50包括架体51、转动件52、第二驱动电机53、第三滑块54、连杆55、切割电机56和至少两个叶瓣件，架体51与第二支撑杆32远离第二转动部321的一端连接，架体51具有用于使水果穿过的穿设空间511，转动件52可转动的连接于架体51，第二驱动电机53与架体51连接且用于驱动转动件52，叶瓣件设置有第一转轴
601和滑槽602，第一转轴601可转动的连接于架体51，第三滑块54可滑动的设置于滑槽602内，连杆55的一端可转动的连接于第三滑块54，连杆55的另一端可转动的连接于转动件52，切割电机56与其中一个叶瓣件连接且切割电机56的输出轴连接有用于切割水果果柄的刀片，采摘装置50具有至少两个叶瓣件相互靠近且穿设空间511封闭的第一状态，以及至少两个叶瓣件相互远离且穿设空间511打开的第二状态。
[0101] 图7、图8和图9中的采摘装置50处于第二状态下。
[0102] 图10中的采摘装置50处于第一状态下。
[0103] 可以理解的，每个叶瓣件均转动连接在架体51上，并且通过连杆55的作用连接到转动件52上，当第二驱动电机53驱动转动件52转动时，带动连杆55的位置发生改变，从而连杆55拉着叶瓣件移动，使多个叶瓣件相互靠近或远离，当多个叶瓣件靠近后，实现包覆作用，当多个叶瓣件相互远离后，穿设空间511打开，水果顺着穿设空间511进入采摘装置50内。
[0104] 一般的，采摘装置50内有水果后，可以控制第二驱动电机53，使转动件52转动，带动多个叶瓣件相互靠近，从而封闭穿设空间511的同时包覆住水果，此时可以控制切割电机56工作，将水果的果柄或果梗切割掉，一般的，该架体51上还会连接有塑料筒或布筒等，水果掉落后直接顺着塑料筒或布筒进入水果存放区。
[0105] 一般的，果柄能否被切断取决于果柄的硬度、刀片锋利程度、切割转矩。本实施例中，切割刀片选用直径28mm的圆盘状硬质合金刀片，切口锋利、耐磨，质量轻。电机选用JA12-N20微型减速电机，该电机积小、重量轻、转矩大。
[0106] 本实施例中，架体51与第二支撑杆32的末端连接，一般的，与第二驱动电机53和切割电机56连接的电线顺着第二支撑杆32和第一支撑杆31延伸至第一支撑杆31的末端与对应的控制器和电源电连接。
[0107] 或者，其他实施例中，不选用上述的定位装置30，则可以将该架体51的长度延长，使该架体51形成支撑杆，则使用者可以直接拿着支撑杆通过该采摘装置50进行水果采摘。
[0108] 本实施例中，转动件52为圆环结构，转动件52的中部位置形成穿设空间511，转动件52连接有第一齿轮521，转动件52套设在架体51的内部且与架体51转动连接，第二驱动电机53的输出轴连接有第二齿轮531，第一齿轮521与第二齿轮531啮合。
[0109] 通过两个齿轮的啮合来实现驱动，动作稳定性较高，当然了，也可以选用两个滚轮的摩擦配合来实现驱动。
[0110] 本实施例中，叶瓣件的数量为三个，三个叶瓣件沿转动件52的周向均匀分布。
[0111] 三个叶瓣件分别为第一叶瓣件57、第二叶瓣件58和第三叶瓣件59，切割电机56连接在第一叶瓣件57上。
[0112] 三个叶瓣件的联动效果较佳，当然了，其他实施例中，也可以选用两个、四个或更多个。
[0113] 结合图7，本实施例中，采摘装置50还包括第一转套61和第二转套62，第一转套61包括相互连接的第一安装部和第一套设部，第一安装部与架体51连接，第一转轴601可转动的设置于第一套设部内；
[0114] 第二转套62包括相互连接的第二安装部和第二套设部，第二安装部与转动件52连接，连杆55远离第三滑块54的一端连接有第二转轴，第二转轴可转动的设置于第二套设部内。
[0115] 第一转套61和第二转套62的布置，便于第一转轴601和第二转轴的安装。
[0116] 本实施例中，每个第一转套61与架体51固定连接，至少两个叶瓣件的第一转轴601的转动轴心线相交于圆环结构的圆心位置。
[0117] 通过这种布置方式，可以提高机构运行的稳定性。
[0118] 本实施例中，采摘装置50还包括支架63和与第三滑块54连接的推杆64，推杆64可滑动的设置于其中一个叶瓣件的滑槽602内，支架63与推杆64固定连接，第二驱动电机53与支架63连接。
[0119] 切割电机56连接在第一叶瓣件57上，更为具体的，其通过支架63连接在第一叶瓣件57上的推杆64内，该推杆64与第三滑块54连接，从而使得切割电机56可以相对于第一叶瓣件57滑动。
[0120] 通过该布置，转动件52相对于架体51转动时，连杆55连接在转动件52上的一端的位置发生改变，从而改变连杆55连接在第三滑块54上的一端的位置，从而使得推杆64的位置发生改变。
[0121] 当采摘装置50处于第二状态下时，切割电机56相对位于第一叶瓣件57的中部位置，当采摘装置50处于第一状态下时，在推杆64的作用下，切割电机56靠近三个叶瓣件的顶部位置，此时可以实现切割电机56的刀片接触到水果的果柄。
[0122] 这种设置方式，在不使用时，该切割电机56的刀片位于第一叶瓣件57上，其并没有伸出第一叶瓣件57，从而不会轻易伤到水果。
[0123] 本实施例中，每个叶瓣件的端部均设置有缺口603，第一状态下，至少两个叶瓣件的缺口603形成用于固定果柄的固定孔，且切割电机56靠近固定孔。
[0124] 可以理解的，第一叶瓣件57、第二叶瓣件58和第三叶瓣件59上均有缺口603，在第一状态下，三个缺口603形成固定孔，这样果柄位于固定孔内，而水果悬在三个叶瓣件的下方，当切割电机56将果柄切断后，水果掉落，同时上述提到的塑料筒或布筒位于该穿设空间511的下方，水果掉落后直接进入该筒内。
[0125] 本实施例中，每个叶瓣件上的缺口603均在滑槽602的延伸方向上。
[0126] 具体的，该滑槽602呈弧形，这样当三个叶瓣件接触后，即使转动件52继续转动，由于弧形的存在，连杆55继续移动而第三滑块54的位置不用改变。
[0127] 本实施例中，架体51设置有切割按钮，切割按钮用于控制切割电机56和第二驱动电机53。
[0128] 具体的，该切割按钮位于切割控制手柄46上，且与调节按钮的布置位置接近，便于控制。
[0129] 该切割按钮可以直接控制切割电机56和第二驱动电机53，也可以与上述提到的控制器电连接，该控制器来实现控制功能。
[0130] 该切割按钮的数量可以为两个，一个控制切割电机56，一个控制第二驱动电机53的转向和转速。
[0131] 或者其数量为三个，一个控制切割电机56，一个控制第二驱动电机53的转向，一个控制第二驱动电机53的转速。
[0132] 根据本发明实施例提供的一种水果采摘器100，其至少具有以下优点：
[0133] 采用采摘装置50实现挤压包覆式采摘，可固定果实，解决切割果柄时果实晃动问题，同时将刀片与果实隔离，避免采摘过程中水果机械损伤。
[0134] 采用电机与丝杆33驱动双滑块连杆55机构，可精准调节杆件伸展角度，快速定位2-5米高度的水果，解决果实分布不均问题。
[0135] 该水果采摘器100可用于我国小农经济种植模式，不受地形限制，提高农业生产机械化水平，解放劳动生产力。
[0136] 一般的，使用时，通过腰带11与肩带12将该装置穿戴至肩部，通过粘合衬将手臂与小臂放置部461固定，同时右手握住垂直握把462，完成穿戴。
[0137] 可以理解的，具体使用时，可以只选用本实施例中的定位装置30，而采摘装置50选用现有技术中切割水果果柄的切割结构，或者只选用本实施例中的采摘装置50，而定位装置30选用直杆或伸缩杆来实现，同时穿戴装置10也并不是必选的结构，若使用者不便于穿戴或不习惯于穿戴，也可以拆下本实施例中的穿戴装置10。
[0138] 实施例2
[0139] 本实施例提供了一种采摘设备，其包括上述提到的水果采摘器100，其具有该水果采摘器100的全部功能。
[0140] 水果采摘器100的结构可以参考实施例1。
[0141] 该采摘设备还包括上述提到的电源和控制器等结构，一般的电源选用便携式、大功率的12V锂电池组。
[0142] 综上所述，本发明提供了一种水果采摘器100，该水果采摘器100尺寸可调节，大大方便了使用者，其操作简单，同时提高了采摘效率，该结构设计合理，实用性强。
[0143] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
[0144] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。
