[發明專利]一種落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置及方法

有效

• 申請號: 202110881281.6
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113498677B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 白圣賀;苑嚴偉;劉立晶;牛康;周利明;趙博;熊師;白慧娟;鄭元坤;張巍朋;陳凱康
• 申請（專利權）人: 中國農業機械化科學研究院
• 主分類號: A01D51/00
• 分類號: A01D51/00;B07B15/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 張燕華;尚群

1.一種落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，包括：

機架；

拾取機構，安裝在所述機架上，用于撿拾落地林果并進行初次分選，實現柔性張持撿拾落地林果；

齒式排果機構，安裝在所述拾取機構上，所述拾取機構環繞所述齒式排果機構運動，并通過所述齒式排果機構將所述拾取機構內的林果自動排出，實現落地林果的動態分離；

中間集果機構，對應于所述齒式排果機構設置在所述機架上，用于收集所述齒式排果機構排出的林果，并提供林果分選空間；

風機，安裝在所述機架上，風機的出風口與所述中間集果機構的進風口連接，以為所述林果分選空間提供穩定持續的氣流；

林果分離機構，與所述中間集果機構連接，用于二次分選林果混合物；

傳動機構，安裝在所述機架上，并分別與所述拾取機構、風機及所述林果分離機構連接；以及

控制裝置，安裝在所述機架上，與所述傳動機構連接，用于控制并實時調整所述傳動機構的工作速度；

其中，所述中間集果機構包括：

集果機構，包括互相連接形成第一容置空間的集果前板、集果后板、集果左側板和集果右側板，所述第一容置空間的頂端為集果入口，所述第一容置空間的底端為集果出口；以及

中間機構，包括互相連接形成第二容置空間的前板、后板、左側板、頂板和底板，所述頂板設置有長條口，與所述集果出口連接；所述左側板設置有與所述風機的出風口連接的進風口，所述第二容置空間與所述左側板相對的一側為出風口；

所述拾取機構包括：

拾取鏈，張緊在拾取鏈輪上，所述拾取鏈輪通過拾取軸安裝在所述機架上；以及

撿拾輪，均勻間隔安裝在所述拾取鏈上，所述撿拾輪包括彈性夾持條、凸撿拾條、凹撿拾條和鎖緊盤，所述凸撿拾條和凹撿拾條的兩端安裝在所述鎖緊盤上，所述彈性夾持條安裝在所述凸撿拾條的外表面上；

所述林果分離機構包括：

林果分離箱，包括分離箱體、分離板和擋板，所述分離箱體的左側與所述中間機構的出風口連接；所述分離板和擋板分別安裝在所述分離箱體內，并將所述分離箱體劃分為分離室、第一沉降室和第二沉降室，所述第一沉降室的底端設置有雜質排出口，所述分離室的一側設置有林果排出口，所述第一沉降室設置在所述分離室的另一側；以及

撥輪分選機構，包括撥輪軸和撥輪塊，所述撥輪軸安裝在所述機架上，所述撥輪塊周向均勻陣列分布在所述撥輪軸上形成撥輪組，所述撥輪組以軸向均勻陣列安裝在所述撥輪軸上。

2.如權利要求1所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，所述鎖緊盤的內側開有與所述凹撿拾條和凸撿拾條適配的凹槽，以避免所述凹撿拾條及凸撿拾條滑動和松懈。

3.如權利要求1所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，所述齒式排果機構包括對稱并列安裝在所述拾取軸上的齒條板，所述齒條板與所述撿拾輪相交，所述齒條板上的凸齒擠壓所述凸撿拾條及凹撿拾條，使所述凸撿拾條與凹撿拾條之間的間隙增大，以實現林果的動態分離。

4.如權利要求1所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，所述凹撿拾條安裝在所述凸撿拾條之間，并位于所述凸撿拾條的下方，所述凹撿拾條與凸撿拾條的最大間隙小于落地林果的尺寸；同一所述凸撿拾條上，所述彈性夾持條之間的距離遠小于落地林果的尺寸。

5.如權利要求1所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，所述擋板上均勻間隔設置有長條孔，所述長條孔與所述撥輪分選機構的撥輪組一一對應，以將雜質分選到所述第二沉降室中。

6.如權利要求1、2、3或4所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置，其特征在于，所述中間集果機構、林果分離機構及所述風機的連接表面分別設置有密封條，以增強密封性并降低氣壓損失。

7.一種落地林果柔性張持動態分離撿拾方法，其特征在于，采用上述權利要求1-6中任意一項所述的落地林果柔性張持動態分離撿拾裝置進行落地林果分離撿拾，包括如下步驟：

步驟S100、根據撿拾落地林果的對象，調節撿拾輪中的凹撿拾條及凸撿拾條之間的距離，便于撿拾不同種類的果實；

其中，凹撿拾條位于凸撿拾條的中間位置，其中撿拾輪中的凸撿拾條之間、凹撿拾條與凸撿拾條之間的距離L_max＝K_min(r₁，r₂)，K為經驗系數，取0.25～0.50，r₁為林果縱徑，r₂為林果橫徑；其中撿拾輪中的凸撿拾條旋轉曲面的方程為a₁、b₁、c₁分別為凸撿拾條旋轉曲面的長半軸、中半軸和短半軸；凹撿拾條旋轉曲面的方程為：a₂、b₂、c₂分別為凹撿拾條旋轉曲面的長半軸、中半軸和短半軸；a₁＝a₂，b₁-b₂＜L_max，c₁-c₂＜L_max；

步驟S200、通過控制裝置調節傳動機構的風機電機、撥輪分選電機、拾取電機到預設值，并調試待所述傳動機構運行平穩；

步驟S300、所述撿拾輪以順時針方向運動，在彈性夾持條和所述凹撿拾條及凸撿拾條柔性張持的共同作用下，將地面上的落地林果通過夾持、擠壓到所述撿拾輪中，實現撿拾果實，并進行初步分選；

步驟S400、所述撿拾輪運動到齒式排果機構上，所述凹撿拾條及凸撿拾條之間的間距在所述齒式排果機構的作用下變大，從而落地林果從所述凹撿拾條和凸撿拾條之間的間隔排出，自動完成林果自動動態分離；

其中，齒式排果機構的齒式與撿拾輪相交的寬度B_max＝E_max(r₁，r₂)，E為經驗系數，取2～4；齒式排果機構的齒與撿拾輪相交的高度為：θ為齒式的傾角；撿拾輪中的凸撿拾條之間、凹撿拾條與凸撿拾條之間的距離L_max＝齒式排果機構的齒與撿拾輪相交的寬度B_max；

步驟S500、林果自由從上往下落到中間集果機構中，林果在風機的風力作用下，重雜質落到第一沉降室中，在氣流和傾斜滾動的共同作用下從所述第一沉降室的出口排出；而輕混合物被吹到分離室中，其中，第一沉降室的傾斜角度θ₁滿足：tanθ₁＞f₁，其中，f₁為重雜質與第一沉降室底面材料的摩擦系數；風機產生的氣流速度滿足：max(v_e,v_f)＜v_a＜v_g，v_e為輕雜質的懸浮速度，v_f為林果的懸浮速度，v_a為風機產生的氣流速度，v_g為重雜質的懸浮速度；以及

步驟S600、在所述風機的風力和撥輪分選的共同作用下，輕雜質被分選到第二沉降室中，在傾斜滾動和撥輪分選機構撥動的共同作用下，從所述第二沉降室的出口排出，林果在擋板和風力不足的作用下，落到所述分離室的底面，在氣流和傾斜滾動的共同作用下從所述分離室的出口排出，完成落地林果撿拾過程，其中，分離室的傾斜角度θ滿足：tanθ＞f其中，f為林果與分離室底面材料的摩擦系數。