一种梳理式枝条状果实采摘机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种针对枸杞、女贞子等结在低空枝条上并且呈现带状分布的果实进行高效采摘的梳理式枝条状果实采摘机器人，属于农业自动化及机器人技术领域。包括采摘移动平台、控制柜、机器视觉系统、采摘机械臂、集果箱和梳理式采摘盘，所述采摘机械臂、控制柜、集果箱以及机器视觉系统安装在采摘移动平台上，所述梳理式采摘盘安装在采摘机械臂上。本发明专利技术抛弃现有的通用的采摘机械手，而使用的自主开发的针对枝条状果实采摘的梳理式采摘盘实现对果实的采摘，该装置简单、可靠和高效，可以大大提高采摘效率。本发明专利技术极大的促进农村经济发展，提高我国农业的现代化、智能化、加快农业科学进步具有不可估量的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种梳理式枝条状果实采摘机器人
本专利技术涉及一种针对枸杞、女贞子等结在低空枝条上并且呈现带状分布的果实进行高效采摘的梳理式枝条状果实采摘机器人，属于农业自动化及机器人

技术介绍
枸杞为人们对商品枸杞子、植物宁夏枸杞、中华枸杞等枸杞属下物种的统称。宁夏枸杞在中国栽培面积最大。枸杞的枝干遍布坚硬的木刺，增加了采摘的难度，采用特制的弯嘴长剪刀，在密布的木刺中小心翼翼的剪断枝干，保留果柄，将完好的、没有破损的枸杞快速收集，并在24小时内利用科学工艺制干储存。但是这种采摘效率及其低下，并且由于枸杞的木刺的分布，极易对采摘人员造成伤害，大大增加了采摘难度。对于女贞子等枝条状分布的果实等，都有同样的采摘难题。由于这些果实生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点，目前生产中采用的简单的手持式采摘器、采摘头和震动式采摘机等。专利技术专利申请201510274940.4公布了一种“枸杞采摘机”，本专利技术公开了一种枸杞采摘器，通过两个刮刀共同作用来对枸杞进行采摘，并且通过机械结构代替手工操作，提高了工作效率，降低了劳动强度。但是这种设备仍然需要采摘人员的参与，对于提高枸杞采摘的自动化非常有限。同时，该设备是对一串枸杞枝条进行采摘，极易容易将未成熟的枸杞一起采摘，对于提高枸杞的质量和产量非常不利。专利技术专利201510068863.7公开了一种“全自动枸杞采摘收获机”，本专利技术公开了一种全自动枸杞采摘收获机，与现的技术相比，该专利技术结构更加简单，能够较好收集并输送被采收的果实，输送效果好。但是该专利技术体积庞大，需要附加其它移动平台才能工作，限制了应用的范围。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种由采摘移动平台、控制柜、机器视觉系统、集果箱、采摘机械臂和梳理式采摘盘组成的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，用于梳理式采摘方式进行果实采摘，从而对枝条状分布的果实进行高效和低成本的采摘。本专利技术的技术方案是：一种梳理式枝条状果实采摘机器人，包括采摘移动平台1、控制柜2、机器视觉系统3、采摘机械臂4、集果箱5和梳理式采摘盘6等。所述采摘移动平台1为具有动力驱动装置1-1和转向装置1-2的四轮智能车，动力驱动装置1-1驱动采摘机器人作直线行走，包括匀速、加速和减速等的运动；转向装置1-2则控制采摘机器人作转弯功能，包括左转弯和右转弯。所述采摘移动平台还包括移动平台本体和移动轮等。所述控制柜2为集成采摘机器人的所有电控模块包括控制模块、驱动模块和电源等的防雨柜，包括控制铁箱2-1、主控模块2-2、图像处理模块2-3、GPS差分模块2-4、惯性导航模块2-5、移动平台驱动模块2-6、机械手驱动模块2-7、梳理式采摘盘驱动模块2-8、电源模块2-9和锂电池2-10。所述梳理式采摘驱动模块2-8包含三部分，分别为底承受盘旋转驱动模块，顶梳理盘梳理驱动模块，升降滑台组驱动模块。所述控制铁箱2-1内部设置多个断层，用于放置这些控制模块、驱动模块和电源等。详尽的，各个模块间的连接关系为：锂电池2-10与电源模块2-9连接，电源模块2-9和主控模块2-2、图像处理模块2-3、GPS差分模块2-4、惯性导航模块2-5、移动平台驱动模块2-6、机械手驱动模块2-7和梳理式采摘盘驱动模块2-8分别连接并为其提供电能。图像处理模块2-3和机器视觉系统3连接，机器视觉系统3进行图像的采集、处理定位后并将数据信息发送至与其连接的主控模块2-2上。GPS差分模块2-4和惯性导航模块2-5分别和主控模块2-2连接，将采摘机器人的坐标值及导航信息发送至主控模块2-2供其分析处理并作出决策。同时，主控模块2-2还与机械手驱动模块2-7连接，由于驱动采摘机械臂4进行空间三维的运动；主控模块2-2与梳理式采摘盘驱动模块2-8连接，驱动梳理式采摘盘实现对果实的采摘等控制。所述机器视觉系统3用作采集外界图像并对图像进行处理分析，包括两套平行的高精度摄像机3-1，对图像双目采集，进而实现果实枝条的识别和定位，为后续的采摘机械手和梳理式采摘盘的采摘提供精准信息。所述机器视觉系统3还包括用于支撑两套摄像机的支架3-2。所述采摘机械臂4为一套六自由度的机械臂4-1，用作梳理式采摘盘运动的载体平台。采摘机械臂4的末端固定连接在采摘移动平台1上，顶端连接梳理式采摘盘6的本体轴6-2。所述集果箱5由果箱5-1和缓冲器5-2组成，果箱5-1主要用于盛放采摘后的果实，缓冲器5-2则主要减小甚至避免果实从梳理式采摘盘6倒入果箱5-1时的碰撞损伤。所述梳理式采摘盘6作为采摘机构的核心部件，主要利用梳理式的采摘方式实现对枝条状分布果实的采摘，包括底承受盘6-1、本体轴6-2、顶梳理盘6-3、升降滑台组6-4、底承受盘旋转机构6-5。所述底承受盘6-1和顶梳理盘6-3整体均呈现圆形状，且顶梳理盘6-3的直径≤底承受盘6-1的直径。详细的，所述底承受盘6-1分为四个部分，包括左单层底盘6-1a、右双层底盘6-1b、圆锥滚子轴承6-1c和外缘包壳6-1d。所述底承受盘6-1的外侧有外缘包壳6-1d保护，防止底承受盘6-1上的果实沿圆盘外侧滑落。其中，左单层底盘6-1a和右双层底盘6-1b都为开口为180°的扇形结构，即为半圆状结构，左单层底盘6-1a的半圆状结构的圆心处和圆锥滚子轴承6-1c的外圈固定连接，本体轴6-2的下端和圆锥滚子轴承6-1c的内圈固定连接，并且右双层底盘6-1b的半圆状结构的圆心处和本体轴6-2固定连接。所述本体轴6-2的末端还与采摘机械臂4的顶端连接并固定。左单层底盘6-1a为单层饼状结构，右双层底盘6-1b则为双层饼状结构，中间夹层为空心结构，空心距离≥左单层底盘6-1a的厚度，使得左单层底盘6-1a可以嵌入至右双层底盘6-1b的夹层中间并可以在夹层中间围绕本体轴6-2并通过圆锥滚子轴承6-1c转动。所述的左单层底盘6-1a的上表面和右双层底盘6-1b的上表面设置有多个高度不一的橡胶凸起6-3a9，用于在进行对果实梳理时增大摩擦力，提高果实采摘的效率。上述步骤实现的效果为：本体轴6-2和右双层底盘6-1b固定并和采摘机械手臂4连接固定，但左单层底盘6-1a可以通过圆锥滚子轴承6-1c转动，从而实现左单层底盘6-1a可以嵌入至右双层底盘6-1b的夹层中间并可以在夹层中间转动，最终实现左单层底盘6-1a和右双层底盘6-1b之间夹角的改变。上述结构优选的是：左单层底盘6-1a和右双层底盘6-1b之间在边缘处有缺口，即使左单层底盘6-1a和右双层底盘6-1b组成一个封闭圆形平面时，左单层底盘6-1a和右双层底盘6-1b之间有一个空隙，使得植株的主枝干顺利进入该空隙中，从而进行后续的采摘。底承受盘旋转机构6-5作为实现左单层底盘6-1a旋转功能的结构，包括：旋转步进电机6-5a、步进电机支架6-5b、小齿轮6-5c和弧形齿轮6-5d。其中，整套底承受盘旋转机构6-5位于底承受盘6-1的上方。旋转步进电机6-5a通过步进电机支架6-5b固定在本体轴6-2上，小齿轮6-5c和旋转步进电机6-5a的轴连接，从而带动小齿轮6-5c的转动，弧形齿轮6-5d实质为普通齿轮，形状比较特殊，呈现半圆状分布，通过螺栓固定在左单层底盘6-1a靠近圆心并处于圆心的外侧。小齿轮6-5c和弧形齿轮6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：包括采摘移动平台、控制柜、机器视觉系统、采摘机械臂、集果箱和梳理式采摘盘，所述采摘机械臂、控制柜、集果箱以及机器视觉系统安装在采摘移动平台上，所述梳理式采摘盘安装在采摘机械臂上。

【技术特征摘要】
1.一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：包括采摘移动平台、控制柜、机器视觉系统、采摘机械臂、集果箱和梳理式采摘盘，所述采摘机械臂、控制柜、集果箱以及机器视觉系统安装在采摘移动平台上，所述梳理式采摘盘安装在采摘机械臂上，所述梳理式采摘盘包括底承受盘、本体轴、顶梳理盘、升降滑台组、底承受盘旋转机构，所述底承受盘和顶梳理盘整体均呈现圆饼状，所述顶梳理盘直径≤底承受盘的直径。2.根据权利要求1所述的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：所述采摘移动平台为四轮智能车，所述采摘移动平台包括平台本体、移动轮、动力驱动装置以及转向装置，所述动力驱动装置和转向装置通过驱动移动轮带动平台本体的运动。3.根据权利要求1所述的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：所述控制柜包括控制铁箱、主控模块、图像处理模块、GPS差分模块、惯性导航模块、移动平台驱动模块、机械手驱动模块、梳理式采摘盘驱动模块、电源模块和锂电池，所述梳理式采摘盘驱动模块包含底承受盘旋转驱动模块、顶梳理盘梳理驱动模块以及升降滑台组驱动模块。4.根据权利要求3所述的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：所述控制铁箱内部设置多个断层，所述断层内安装主控模块、图像处理模块、GPS差分模块、惯性导航模块、移动平台驱动模块、机械手驱动模块、梳理式采摘盘驱动模块、电源模块和锂电池，所述锂电池与电源模块连接，所述电源模块与主控模块、图像处理模块、GPS差分模块、惯性导航模块、移动平台驱动模块、机械手驱动模块、梳理式采摘盘驱动模块分别连接，所述图像处理模块和机器视觉系统连接，机器视觉系统连接主控模块，GPS差分模块和惯性导航模块分别与主控模块连接，主控模块还分别与机械手驱动模块、梳理式采摘盘驱动模块连接。5.根据权利要求1所述的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：所述机器视觉系统包括两套平行的高精度摄像机和支架，所述高精度摄像机安装在支架上，所述支架安装在采摘移动平台上。6.根据权利要求1所述的一种梳理式枝条状果实采摘机器人，其特征在于：所述采摘机械臂为一套六自由度的机械臂，所述采摘机械臂的末端固定连接在采摘移动平台上，所述采摘机械臂的顶端连接梳理...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍明松，郭亭亭，
申请(专利权)人：山东国兴智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37