一種用于自動采摘菠蘿的裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于自動采摘菠蘿的裝置和方法，該裝置包括橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構以及將上述機構聯接的采摘平臺機構，橫向導向機構用于通過導向平板將菠蘿果實導向至采摘平臺機構上對稱布置的推進矯正姿態機構和擰斷收獲機構的中間位置；推進矯正姿態機構用于對菠蘿施加向后的作用力，將菠蘿果實推進至擰斷收獲機構中兩個對稱布置且預緊的采摘皮帶的中間，同時將菠蘿果實的姿態矯正至豎直狀態；擰斷收獲機構用于利用對稱布置的采摘皮帶的差速運動，將菠蘿從果莖上擰斷，然后將擰斷的菠蘿果實往后方傳輸。本發明可實現自動化、精準度高，能夠保護菠蘿果實的完好性，后續無需再加工，節省采摘成本。
【專利說明】一種用于自動采摘菠蘿的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及農作物采摘設備研究領域，特別涉及一種用于自動采摘菠蘿的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]由于菠蘿葉尖而硬，而且葉邊伴有鋸齒，農民在采摘菠蘿時需要穿上防護服和眼罩，以防止菠蘿葉割傷身體。在采摘過程中，農民需用刀具將菠蘿從植株上割下，放到背部的蘿筐里。采摘過程中，農民既要背負沉重的蘿筐，又要在荊棘遍布的菠蘿地里穿行，造成消耗大量體力，這種人工采摘菠蘿的方式效率低下，人工的勞動強度極大，費時費勁。收割成本大概占菠蘿種植過程中的40%。隨著我國科技興農的推進，很顯然，大力發展菠蘿收獲機械化，對推進農業產業結構調整，促進農民增收和提高農產品的競爭力，支持勞動力轉移，實現農業現代化，全面建設小康社會都具有重要的意義。
[0003]在國內外的研究中，已經實現了番茄、草莓、黃瓜等蔬菜水果的自動機械采摘，圖像識別技術也已形成基礎。廣東仲愷農業工程學院施俊俠等設計的“一種安裝在拖拉機前端的菠蘿自動采摘機”，采用圓盤式切刀一次采摘4排的方式對菠蘿進行采摘，該設計采摘效率高，但是采摘后的菠蘿果實上依然會遺留一段果莖，后續仍然要進行再次加工，同樣增加了菠蘿果實采摘成本。另外，實際種植中，成行種植的菠蘿在橫向位置上存在誤差，此發明對菠蘿果實定位存在一定的困難，采摘精準度低。
[0004]為了實現菠蘿果實的采摘自動化與精準采摘，也有將機器人技術應用到菠蘿果實采摘的自動化采摘設備。中國農業大學徐麗明等的“一種菠蘿采摘機械手爪”(200920246396.2)以及華南農業大學夏紅梅等的“一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執行裝置”(201210431101.5)采用機器人的手爪機構，模擬人類采摘的定位、握緊、擰斷、釋放等動作來實現菠蘿果實的采摘`，該種發明設計雖然采摘精準度高，但是采摘的效率太低，且對機械手的定位要求高，花費時間長，無法有效降低設備成本。

【發明內容】

[0005]本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種用于自動采摘菠蘿的裝置，該裝置具有結構緊湊、采摘效率高的優點。
[0006]本發明的另一個目的在于提供一種基于上述用于自動采摘菠蘿的裝置的方法。
[0007]本發明的目的通過以下的技術方案實現:一種用于自動采摘菠蘿的裝置，包括橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構以及將上述機構聯接的采摘平臺機構，橫向導向機構包括左右兩塊對稱布置的導向平板，導向平板固定在采摘平臺機構中采摘平臺的前端，橫向導向機構用于通過導向平板將菠蘿果實導向至采摘平臺機構上對稱布置的推進矯正姿態機構和擰斷收獲機構的中間位置；推進矯正姿態機構包括左右對稱布置的右推進矯正姿態機構和左推進矯正姿態機構，用于對菠蘿施加向后的作用力，將菠蘿果實推進至擰斷收獲機構中兩個對稱布置且預緊的采摘皮帶的中間，同時將菠蘿果實的姿態矯正至豎直狀態；擰斷收獲機構包括左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構，二者對稱布置在采摘平臺機構上，利用對稱布置的采摘皮帶的差速運動，將菠蘿從果莖上擰斷，同時將擰斷后得到的菠蘿果實往后方傳輸。
[0008]為了更好的實現菠蘿果實橫向導向及作為一種優選的結構，所述導向平板為V型平板，導向平板通過螺栓與采摘平臺機構前端平面連接在一起，且V型平板側面有肋板。橫向導向機構工作原理:在收獲成行種植的菠蘿時，菠蘿果實位置存在橫向差異，在本發明裝置往前行走的同時，通過前小后大的兩塊導向平板對菠蘿果莖實現導向，將菠蘿果實導向至對稱布置的推進矯正姿態機構和擰斷收獲機構的中間位置。
[0009]為了更好的對菠蘿果實進行推進與矯正姿態及作為一種優選機構，所述右推進矯正姿態機構和左推進矯正姿態機構均包括推進主軸、推進上板、推進下板、推進小軸、推進滾輪、推進平板、圓錐滾子軸承和螺母；其中，推進上板和推進下板與推進主軸固定聯接以傳遞扭矩，推進滾輪套在推進小軸上，推進小軸兩端分別與推進上板與推進下板兩側圓孔緊配合聯接，左右兩個推進平板通過螺栓聯接推進上板和推進下板，推進主軸的上端與推進電機主軸固定聯接，位于推進主軸的下端的圓錐滾子軸承與擰斷收獲機構中采摘下板上前端凸臺的圓形凹槽聯接。推進矯正姿態機構的工作原理:當菠蘿果實導向至兩側對稱布置的推進矯正姿態機構的中間時，兩個推進電機同時轉動，帶動推進主軸、推進上板和推進下板轉動，從而使推進滾輪繞推進主軸轉動，推進滾輪對果實施加向后的作用力，將菠蘿果實推進至預緊的兩側擰斷機構采摘皮帶的中間，同時將菠蘿果實的姿態矯正至豎直狀態。
[0010]為了更好的對菠蘿果實進行擰斷收獲及作為一種優選機構，所述左擰斷收獲機構和右抒斷收獲機構均包括米摘上板、米摘下板、米摘主動滾筒、米摘從動滾筒、米摘從動軸、采摘后軸、采摘電機、推進電機、張緊滾筒、張緊滾筒軸、直線軸承、張緊支座、皮帶距離調整支座、螺栓、米摘皮帶和帶 座外球面軸承；其中，米摘從動軸和米摘后軸將米摘上板與米摘下板聯接固定，采摘從動滾筒兩端與固定在采摘從動軸上的兩個深溝球軸承配合，采摘電機固定在米摘上板后端，米摘電機主軸與米摘主動滾筒上端內孔固定聯接，米摘主動滾筒的上端外圓與采摘上板后端凸臺凹槽內的深溝球軸承配合聯接，采摘主動滾筒下端外圓與固定在采摘下板的帶座外球面軸承聯接，在采摘上板與采摘下板上分別設置一個張緊支座，一個皮帶距離調整支座固定在采摘下板，張緊滾筒軸兩端穿過采摘上板與采摘下板外側的槽，張緊滾筒套在張緊滾筒軸上，采摘皮帶繞過采摘主動滾筒、采摘從動滾筒和張緊滾筒，螺栓穿過張緊支座上的圓孔推動張緊滾筒軸兩端來調整采摘皮帶的張緊度，兩個直線軸承通過螺栓與采摘下板聯接固定。擰斷收獲機構工作原理:左右對稱布置的擰斷收獲機構的電機轉速不一樣，因此皮帶的速度也不一樣，當菠蘿果實推進到兩個皮帶中間后，在彈簧作用下皮帶壓緊菠蘿果實，利用兩皮帶的差速以及皮帶對果實的摩擦力，使菠蘿轉動，達到擰斷菠蘿的目的，同時，將菠蘿果實往采摘平臺下方傳送，在擰斷菠蘿果實的同時將果實往下端傳送。
[0011]更進一步的，為了增大皮帶對菠蘿果實的受力面積、減小對菠蘿的損傷及作為一種優選結構，所述采摘主動滾筒和采摘從動滾筒采用中間小兩端大的結構，外表面均滾花；張緊滾筒采用兩端小中間大的結構，當皮帶張緊時，皮帶與菠蘿果實接觸面的形狀為“ < ”形。以增大菠蘿果實的受力面積，增大皮帶對果實的摩擦力，減小對菠蘿的損傷。
[0012]更進一步的，為了使結構緊湊、減小重量及作為一種優選結構，所述采摘主動滾筒為中空結構，上端外圓與深溝球軸承配合，下端外圓與帶座外球面軸承座配合。
[0013]為了適應不同大小的菠蘿的采摘及作為一種優選機構，所述皮帶距離調整支座上有一圓孔裝有螺栓，其一端與采摘平臺上的限位支座接觸，通過調整螺栓，可調整左右兩側擰斷收獲機構的距離。從而使兩側采摘皮帶的距離大小進行調整以對不同大小的菠蘿進行米摘。
[0014]為了更順利采摘菠蘿果實及作為一種優選機構，所述采摘上板與采摘下板，其前端與后端存在一定的夾角，推進矯正姿態機構安裝在前端，采摘皮帶安裝在其后端。
[0015]優選的，所述采摘下板的前端有一個圓形凸臺，凸臺有一圓形凹槽，采摘上板前端有個圓孔，推進電機固定于采摘上板前端，推進電機主軸穿過圓孔與推進姿態調整機構的推進主軸聯接固定，推進姿態調整機構的圓錐滾子軸承固定于采摘下板前端的圓形凸臺凹槽內。
[0016]優選的，所述采摘上板的后端有一凸臺，凸臺上有一圓形凹槽，采摘主動滾筒上端的深溝球軸承與采摘上板后端的圓形凹槽配合聯接。
[0017]為了更好的將上述的機構聯接及作為一種優選機構，所述采摘平臺機構包括采摘平臺、軸支座、光軸、彈簧、限位夾座、法蘭直線軸承、限位支座、拉桿、橫桿和電動推桿；其中，八個軸支座通過螺栓與采摘平臺固定聯接，四個光軸通過軸支座對稱布置于采摘平臺兩側，四個彈簧和四個限位夾座分別穿過四個光軸，且限位夾座在彈簧的外側，兩個限位支座通過螺栓固定在采摘平臺中間槽的兩側，四個法蘭直線軸承分別在采摘平臺的四個角落用螺栓固定聯接，四個拉桿穿過平臺，拉桿圓頭大端的上平面與采摘平臺下平面接觸通過螺栓固定聯接，采摘平臺左右分別布置兩個拉桿，拉桿圓頭小端固定在橫桿兩端圓孔，電動推桿軸與橫桿中間圓孔固定連接。
[0018]更進一步的，為了使結構緊湊、減小重量及作為一種優選機構，所述橫桿截面為梯形，兩端銑出平臺，橫桿兩端和中間設有圓孔，拉桿固定在橫桿兩端的圓孔中，電動推桿軸固定在橫桿中間的圓孔中。
[0019]為了便于安裝、節省材料，所述限位支座為L形支座。
[0020]為了便于安裝及作為一種優選機構，所述限位夾座側面有一圓孔與采摘平臺的光軸配合，同時有一圓形凹槽與彈簧配合，使彈簧保持水平，在限位夾座的一側有螺紋孔，當擰緊螺栓時，限位夾座夾緊光軸，使彈簧對擰斷收獲機構保持一定的預緊力，同時可以通過調整限位夾座在光軸上位置來調整壓力大小以及兩個采摘皮帶的距離。
[0021]一種基于上述用于自動采摘菠蘿的裝置的方法，包括步驟:
[0022](1)在裝置往前行走接近菠蘿果實時，橫向導向機構中兩個導向平板對菠蘿果莖進行導向定位，使得菠蘿果實導向定位至推進矯正姿態機構的中間；
[0023](2)當菠蘿果實接觸采摘皮帶時，右推進矯正姿態機構逆時針轉動，左推進矯正姿態機構順時針轉動，推進滾輪對菠蘿施加向后的作用力，將菠蘿推進至左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構中的預緊的采摘皮帶的中間；
[0024](3)左擰斷收獲機構的采摘皮帶和右擰斷收獲機構中的采摘皮帶轉動，二者轉動方向相同，速度存在一定的差異，隨著采摘皮帶轉動，菠蘿果莖被擰斷；
[0025](4)菠蘿果莖通過采摘平臺機構中采摘平板中間的矩形槽，直至采摘皮帶將菠蘿從菠蘿果莖上擰斷；[0026](5)采摘皮帶將采摘下來的菠蘿往后傳送，直至菠蘿離開擰斷收獲機構進入果箱，左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構回復至預先設定的距離，準備下一個菠蘿果實的采摘。
[0027]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0028]1、本發明采用了包括菠蘿果實橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構以及將上述機構聯接的采摘平臺機構的機械結構，工作可靠簡單、采摘效率高、適應性大、經濟耐用，采摘可實現自動化、精準度高，能夠保護菠蘿果實的完好性，后續無需再加工，節省采摘成本。
[0029]2、本發明中的橫向導向機構，可以讓成行種植的菠蘿，即使存在一定橫向位置差異，仍然可以在采摘機構接近果實的同時實現導向定位的功能，提高定位精度，降低定位時間。
[0030]3、本發明中的推進矯正姿態機構，在將菠蘿推進到兩側擰斷收獲機構中間時，可以將傾斜的菠蘿果實的姿態調整至豎直狀態，使菠蘿與皮帶的接觸面最大，增大摩擦力，同時使擰斷動作更順暢，快速的將菠蘿果實擰斷。 [0031]4、本發明中的擰斷收獲機構，利用兩個差速柔性采摘皮帶對菠蘿的摩擦力，使菠蘿旋轉，從而將菠蘿從果莖上擰斷，同時，將果實往擰斷收獲機構后面傳送，使下一個菠蘿順利進入收獲，實現流水線式的采摘，大大的提高效率，減小損傷果實的可能性。
[0032]5、本發明中的采摘平臺機構，采用兩個電動推桿，調整采摘平臺機構的高度，可以采摘不同高度的菠蘿，實現采摘的自動化與精準度。
[0033]6、本發明中的橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構通過四根光軸與四個直線軸承來與采摘平臺聯接在一起，實現豎直上下運動，機構剛度好，結構緊湊，重量輕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發明裝置的立體結構示意圖；
[0035]圖2是本發明裝置的俯視結構示意圖；
[0036]圖3是本發明裝置的右視圖；
[0037]圖4是圖2中A-A面的剖視圖；
[0038]圖5是本發明中采摘平臺機構俯視圖。
[0039]其中:1-右擰斷收獲機構；2_左擰斷收獲機構；3_彈簧；4_光軸；5_橫桿；6_電動推桿；7_采摘平臺；8_軸支座；9_導向平板；10_限位夾座；11_右推進矯正姿態機構；12-左推進矯正姿態機構；13_拉桿；14_抒斷電機；15_米摘主動滾筒；16_帶座外球面軸承；17_米摘后軸；18_米摘上板；19_張緊支座；20_米摘從動軸；21_推進電機；22_推進上板；23_推進小軸；24_推進滾輪；25_推進平板；26_推進下板；27_圓錐滾子軸承；28_推進主軸；29_米摘下板；30_米摘從動滾筒；31_直線軸承；32_張緊滾筒；33_皮帶距尚調整支座；34_張緊滾筒軸；35_米摘皮帶；36_限位支座；37_法蘭直線軸承。
【具體實施方式】
[0040]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。[0041]實施例1
[0042]如圖1~5所示，一種用于自動采摘菠蘿的裝置，包括橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構以及將上述機構聯接的采摘平臺機構。
[0043]本實施例中的橫向導向機構包括左右對稱的導向平板9，兩塊平板的后端面分別與采摘平臺7的前端平面用螺栓固定聯接，導向平板為V型平板，兩塊導向平板形成“V”型導向槽。橫向導向機構工作原理:當本實施例裝置往前行走時，將成行種植但橫向位置存在差異的菠蘿果實通過對稱布置的導向平板9形成的“V”型導向槽對果實果莖的作用，將菠蘿果實導向定位至左右推進矯正姿態機構11和12的中間位置。
[0044]如圖4所示，本實施例中的推進矯正姿態機構包括推進主軸28、推進上板22、推進下板26、推進小軸23、推進滾輪24、推進平板25、圓錐滾子軸承27 ;其中，推進上板22和推進下板26與推進主軸28聯接以傳遞扭矩，推進滾輪24套在推進小軸23上，推進小軸23聯接推進上板22與推進下板26，左右兩個推進平板25通過螺栓聯接推進上板22和推進下板26，推進主軸28的上端與推進電機21轉軸聯接固定，推進主軸28下端的圓錐滾子軸承27與采摘下板29圓形凹槽聯接。推進矯正姿態機構工作原理:當菠蘿果實導向至對稱布置的左右推進矯正姿態機構11和12的中間時，兩個推進電機21同時轉動，其中右推進矯正姿態機構11逆時針轉動，左推進矯正姿態機構12順時針轉動，帶動推進主軸28、推進上板22和推進下板26轉動，從而使推進小軸23和推進滾輪24繞推進主軸28轉動，推進滾輪24對果實施加向下的作用力，將菠蘿果實推進至預緊的左右擰斷收獲機構I和2的采摘皮帶35的中間，同時將菠蘿果實的姿態矯正至豎直狀態。
[0045]如圖3和4所示，本實施例中的擰斷收獲機構包括采摘上板18、采摘下板29、采摘主動滾筒15、采摘從動滾筒30、采摘從動軸20、采摘后軸17、擰斷電機14、推進電機21、張緊滾筒32、張緊滾筒軸34、直線軸承31、張緊支座19、皮帶距離調整支座33、采摘皮帶35和帶座外球面軸承16 ;其中，采摘從動軸20和采摘后軸17將采摘上板18與采摘下板29聯接固定，采摘從動滾筒30通過深溝球軸承與擋圈固定在采摘從動軸20上，擰斷電機14通過螺栓固定在采摘上板18上，擰斷`電機14主軸與采摘主動滾筒15通過鍵槽聯接，采摘主動滾筒15的頂部外圓通過深溝球軸承與采摘上板18聯接，采摘主動滾筒15下端外圓與固定在采摘下板29的帶座外球面軸承16聯接，兩個張緊支座19分別對稱焊接在采摘上板18與采摘下板29上，一個皮帶距離調整支座33焊接在采摘下板29上，張緊滾筒軸34兩端穿過米摘上板18與米摘下板29的槽,張緊滾筒32套在張緊滾筒軸34上，米摘皮帶35繞過采摘主動滾筒15、采摘從動滾筒30和張緊滾筒32，螺栓穿過張緊支座19上的圓孔推動張緊滾筒軸34來調整采摘皮帶35的張緊度，兩個直線軸承31通過螺栓與采摘下板29聯接固定。
[0046]擰斷收獲機構工作原理:左右對稱布置的右擰斷收獲機構I和左擰斷收獲機構2的擰斷電機14轉速不一樣，采摘皮帶35的線速度同向但存在速度差，在本實施例中，左右的采摘主動滾筒15轉速分別選30r/m和66r/m，當菠蘿果實推進到兩個采摘皮帶35中間后，采摘皮帶35壓緊菠蘿果實，利用左右兩采摘皮帶35的差速以及采摘皮帶35對果實的摩擦力，使菠蘿轉動，達到將菠蘿從果莖上擰斷的目的，同時，利用兩采摘皮帶35的差速將菠蘿果實往采摘平臺7后方傳送，實現擰斷動作與傳送動作同時實現。
[0047]如圖1、2和5所示，本實施例中的采摘平臺機構包括采摘平臺7、軸支座8、光軸4、彈簧3、限位夾座10、限位支座36、法蘭直線軸承37、拉桿13、橫桿5和電動推桿6。其中，八個軸支座8通過螺栓與采摘平臺7固定聯接，四個光軸4通過八個軸支座8對稱布置于采摘平臺7中間矩形槽的兩側，四個彈簧3和四個限位夾座10分別穿過四個光軸4，且限位夾座10在彈簧3的外側，彈簧3的另一側與擰斷收獲機構I和2的直線軸承31接觸并施加預緊力，兩個限位支座36通過螺栓固定在采摘平臺7中間矩形槽的兩側，四個法蘭直線軸承37分別用螺栓固定在采摘平臺7的四個角落，四個拉桿13穿過采摘平臺7上的孔，拉桿13圓頭大端的上平面與采摘平臺7下平面接觸通過螺栓固定聯接，采摘平臺7左右分別布置兩個拉桿13，拉桿圓頭小端穿過橫桿5兩端的孔，二者通過螺母固定聯接，電動推桿軸穿過橫桿5中間圓孔，二者通過螺釘固定聯接。
[0048]采摘平臺機構的工作原理:右擰斷收獲機構I和左擰斷收獲機構2通過直線軸承31與光軸4配合聯接，使擰斷收獲機構在采摘平臺中間的矩形槽的兩側能順滑移動，采摘平臺機構的每兩個彈簧3和限位夾座10，對擰斷收獲機構的直線軸承31施加一定的預壓力，當菠蘿果實被推進到兩個擰斷收獲機構的中間時，菠蘿果實擠開擰斷收獲機構，彈簧3壓縮，兩側采摘皮帶35對菠蘿果實施加一定的壓力，當采摘完成時，在彈簧作用力下擰斷收獲機構回復至原來的距離，為下一個菠蘿的采摘最好準備；同時，為了更好的采摘菠蘿果實，通過電推桿6的伸長與 縮短，推動橫桿5與拉桿13來調整采摘平臺機構的高度以適應不同高度的菠蘿果實，使采摘實現自動化。
[0049]當本發明使用時，對于采摘某一種類的菠蘿，預先通過調整皮帶距離調整支座33上的螺栓與限位支座36的距離，使得左右擰斷收獲機構I和2的采摘皮帶35距離略小于該種類最小菠蘿果實大小，在彈簧3和限位夾座10的作用下，使得左右擰斷收獲機構I和2獲得一定的預緊力。
[0050]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，包括橫向導向機構、推進矯正姿態機構、擰斷收獲機構以及將上述機構聯接的采摘平臺機構，橫向導向機構包括左右兩塊對稱布置的導向平板，導向平板固定在采摘平臺機構中采摘平臺的前端，橫向導向機構用于通過導向平板將菠蘿果實導向至采摘平臺機構上對稱布置的推進矯正姿態機構和擰斷收獲機構的中間位置；推進矯正姿態機構包括左右對稱布置的右推進矯正姿態機構和左推進矯正姿態機構，用于對菠蘿施加向后的作用力，將菠蘿果實推進至擰斷收獲機構中兩個對稱布置且預緊的采摘皮帶的中間，同時將菠蘿果實的姿態矯正至豎直狀態；擰斷收獲機構包括左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構，二者對稱布置在采摘平臺機構上，用于利用對稱布置的采摘皮帶的差速運動，將菠蘿從果莖上擰斷，然后將擰斷后得到的菠蘿果實往后方傳輸。
2.根據權利要求1所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述橫向導向機構包括左右兩塊對稱布置的導向平板，導向平板為V型平板，導向平板通過螺栓與采摘平臺機構前端平面連接在一起，且V型平板側面有肋板。
3.根據權利要求1所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述右推進矯正姿態機構和左推進矯正姿態機構均包括推進主軸、推進上板、推進下板、推進小軸、推進滾輪、推進平板、圓錐滾子軸承和螺母；其中，推進上板和推進下板與推進主軸固定聯接以傳遞扭矩，推進滾輪套在推進小軸上，推進小軸兩端分別與推進上板與推進下板兩側的圓孔緊配合聯接的，左右兩個推進平板通過螺栓聯接推進上板和推進下板，推進主軸的上端與推進電機主軸固定聯接，位于推進主軸的下端的圓錐滾子軸承與擰斷收獲機構中采摘下板凸臺上的圓形凹槽配合聯接。
4.根據權利要求3所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述左擰斷收獲機構和右抒斷收獲機構均包括米摘上板、米摘下板、米摘主動滾筒、米摘從動滾筒、米摘從動軸、采摘后軸、采 摘電機、推進電機、張緊滾筒、張緊滾筒軸、直線軸承、張緊支座、皮帶距尚調整支座、螺栓、米摘皮帶和帶座外球面軸承；其中，米摘從動軸和米摘后軸將米摘上板與采摘下板聯接固定，采摘從動滾筒兩端與固定在采摘從動軸上的兩個深溝球軸承配合，采摘電機固定在采摘上板后端，采摘電機主軸與采摘主動滾筒上端內孔固定聯接，采摘主動滾筒的上端外圓與采摘上板后端凸臺凹槽內的深溝球軸承配合聯接，采摘主動滾筒下端外圓與固定在采摘下板的帶座外球面軸承聯接，在采摘上板與采摘下板上分別設置一個張緊支座，一個皮帶距離調整支座固定在采摘下板，張緊滾筒軸兩端穿過采摘上板與采摘下板外側的槽，張緊滾筒套在張緊滾筒軸上，采摘皮帶繞過采摘主動滾筒、采摘從動滾筒和張緊滾筒，螺栓穿過張緊支座上的圓孔推動張緊滾筒軸來調整采摘皮帶的張緊度，兩個直線軸承通過螺栓與采摘下板聯接固定。
5.根據權利要求4所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述采摘主動滾筒和采摘從動滾筒采用中間小兩端大的結構，外表面均滾花；張緊滾筒采用兩端小中間大的結構，當皮帶張緊時，皮帶與菠蘿果實接觸面的形狀為“〈”形； 所述采摘主動滾筒為中空結構，上端外圓與深溝球軸承配合，下端外圓與帶座外球面軸承座配合。
6.根據權利要求4所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述皮帶距離調整支座上有一圓孔裝有螺栓，其一端與采摘平臺上的限位支座接觸，通過調整螺栓來調整左右兩側擰斷收獲機構的距離； 所述采摘上板與采摘下板，其前端與后端存在一定的夾角，推進矯正姿態機構安裝在前端，采摘皮帶安裝在其后端。
7.根據權利要求4所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述采摘下板的前端有一個圓形凸臺，凸臺有一圓形凹槽，采摘上板前端有個圓孔，推進電機固定于采摘上板前端，推進電機主軸穿過圓孔與推進姿態調整機構的推進主軸聯接固定，推進姿態調整機構的圓錐滾子軸承固定于采摘下板前端的圓形凸臺凹槽內； 所述采摘上板的后端有一凸臺，凸臺上有一圓形凹槽，采摘主動滾筒上端外圓與在采摘上板后端凸臺的圓形凹槽內的深溝球軸承配合聯接。
8.根據權利要求4所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述采摘平臺機構包括采摘平臺、軸支座、光軸、彈簧、限位夾座、法蘭直線軸承、限位支座、拉桿、橫桿和電動推桿；其中，八個軸支座通過螺栓與采摘平臺固定聯接，四個光軸通過軸支座對稱布置于采摘平臺兩側，四個彈簧和四個限位夾座分別穿過四個光軸，且限位夾座在彈簧的外側，兩個限位支座通過螺栓固定在采摘平臺中間槽的兩側，四個法蘭直線軸承分別在采摘平臺的四個角落用螺栓固定聯接，四個拉桿穿過平臺的四個圓孔，拉桿圓頭大端的上平面與采摘平臺下平面接觸通過螺栓固定聯接，采摘平臺左右分別布置兩個拉桿，拉桿圓頭小端與橫桿兩端的圓孔固定聯接，電動推桿軸與橫桿中間圓孔固定連接。
9.根據權利要求8所述的一種用于自動采摘菠蘿的裝置，其特征在于，所述橫桿截面為梯形，兩端銑出平臺，橫桿兩端和中間設有圓孔，拉桿圓頭小端固定在橫桿兩端的圓孔中，電動推桿軸與橫桿中間圓孔固定連接； 所述限位支座為L形支座； 所述限位夾座側面有一圓孔與采摘平臺的光軸配合，同時有一圓形凹槽與彈簧配合，使彈簧保持水平，在限位夾座一側有螺紋孔，當擰緊螺栓時，限位夾座夾緊光軸，使彈簧對擰斷收獲機構保持一定的預緊力，同時通過調整限位夾座在光軸上位置來調整壓力大小以及兩個采摘皮帶的距離。
10.一種基于權利要求1所述的用于自動采摘菠蘿的裝置的方法，其特征在于，包括步驟: (1)在裝置往前行走接近菠蘿果實時，橫向導向機構中兩個導向平板對菠蘿果莖進行導向定位，使得菠蘿果實導向定位至推進矯正姿態機構的中間； (2)當菠蘿果實接觸采摘皮帶時，右推進矯正姿態機構逆時針轉動，左推進矯正姿態機構順時針轉動，對菠蘿施加向后的作用力，將菠蘿推進至左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構中的預緊的采摘皮帶的中間； (3)左擰斷收獲機構的采摘皮帶和右擰斷收獲機構中的采摘皮帶轉動，二者轉動方向相同，速度存在一定的差異，隨著采摘皮帶轉動，菠蘿果莖被擰斷； (4)菠蘿果莖通過采摘平臺機構中采摘平板中間的矩形槽，直至采摘皮帶將菠蘿從菠蘿果莖上擰斷； (5)采摘皮帶將采摘下來的菠蘿往后傳送，直至菠蘿離開擰斷收獲機構進入果箱，左擰斷收獲機構和右擰斷收獲機構在兩側彈簧的彈簧力作用下回復至預先設定的距離，準備下一個菠蘿果實的采摘。
【文檔編號】A01D45/00GK103688657SQ201310687266
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】張鐵民, 方曉明, 梁莉 申請人:華南農業大學