一种基于物联网的智能果实采摘机及其使用方法技术

一种基于物联网的智能果实采摘机及其使用方法，智能果实采摘机由轮式车体、仿生采摘手臂及果实存储箱组成，仿生采摘手臂能够进行多自由度移动；使用时，通过智能手机和互联网对采摘机进行远程控制和监视，手爪采摘指可进行抓握力控制和抓握位置控制，可通过枝条剪断钳对连接果实的枝条进行剪断；采摘机通过卫星导航仪和激光导航仪进行路线规划导航，且通过图像识别摄像头进行目标果树进行定位识别；采摘机通过蓄电池供电，蓄电池通过太阳能电池板进行辅助充电；轮式车体可通过液压支撑机构及自动锁紧机构实现双重固定；果实存储箱具备计数和称重功能。本发明专利技术首次引入人手仿生采摘方式，有效实现自动导引和无损采摘，果实采摘效率得到大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的智能果实采摘机及其使用方法
本专利技术属于智能农业机械
，特别是涉及一种基于物联网的智能果实采摘机及其使用方法。
技术介绍
我国作为一个农业大国，每年的瓜果产量十分巨大，大量瓜果在进入市场销售之前，都需要经过采摘过程，而目前的采摘过程几乎都是由人工手动完成的，随着劳动力成本的不断提升，这部分成本最终都会分摊到消费者身上。在市场经济不断深入的前提下，辅以先进的种植技术，瓜果作物的种植面积和果实产量都在成倍增加，尽管劳动力成本在不断提高，但劳动力不足的情况也越发的严重，导致瓜果采摘效率难以快速满足市场需要，这也是目前比较棘手的问题。为了缓解劳动力成本高以及劳动力不足的问题，越来越多的果实采摘机被研发出来，用以替代传统的人工采摘方式，但现有的果实采摘机或多或少存在着以下缺陷和不足。①、由于果实采摘机的普及率较低，对于功能和结构都相对完善的果实采摘机来说，高昂的价格也进一步阻碍了其推广的步伐，而对于价格低廉的果实采摘机来说，基本属于辅助型设备，仍然离不开人工进行操作，对采摘效率的提升帮助有限。②、目前多数果实采摘机采用的采摘方式较为简单粗暴，多以强行拉晃树枝和树干的方式迫使果实下落，不但会对树枝和树干造成伤害，而且下落的果实还会一定几率出现磕碰伤，不但会影响到果实品质，而且会降低果实的保存时间，无形中降低了种植户的收入。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于物联网的智能果实采摘机及其使用方法，首次引入了人手仿生采摘方式，有效实现无损采摘，不但能够实现自动导引，而且使果实采摘效率得到大幅度提升。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于物联网的智能果实采摘机，包括轮式车体、仿生采摘手臂及果实存储箱；所述仿生采摘手臂设置在轮式车体中部上端面，所述果实存储箱设置在轮式车体尾部上端面；在所述轮式车体内部设置有通信及驱动控制盒，在通信及驱动控制盒内设有GPRS模块和wifi模块，通信及驱动控制盒通过GPRS模块或wifi模块与互联网相连，智能手机通过互联网与通信及驱动控制盒远程无线连接，通过智能手机对智能果实采摘机进行远程控制和监视。所述仿生采摘手臂包括大臂、小臂及手爪；所述大臂竖直设置轮式车体上，大臂底端与轮式车体之间通过水平摆转驱动盘相连，在大臂顶端安装有俯仰驱动盘，所述小臂末端连接在俯仰驱动盘上，小臂前端通过摆转驱动轴与手爪相连；所述手爪腕部具有回转自由度；所述水平摆转驱动盘、俯仰驱动盘、摆转驱动轴及手爪腕部的动力源均为直流电机；所述小臂采用电动式伸缩杆。所述手爪的采摘指内表面安装有压力传感器，在手爪的手掌中部安装有图像采集镜头，采摘指之间通过压力传感器的反馈信号进行抓握力控制，手爪通过图像采集镜头的反馈信号进行抓握位置控制。在所述采摘指内表面覆盖有柔性橡胶层，通过柔性橡胶层对果实表面进行保护；在所述采摘指外表面安装有枝条剪断钳，且枝条剪断钳的安装位置可调；当采摘指扣合时，通过枝条剪断钳的刀刃扣合对连接果实的枝条进行剪断。在所述轮式车体内设置有卫星导航仪，在轮式车体前端设置有激光导航仪和图像识别摄像头，通过卫星导航仪和激光导航仪对智能果实采摘机进行路线规划导航，通过图像识别摄像头进行目标果树进行定位识别。在所述轮式车体内设置有蓄电池，智能果实采摘机通过蓄电池供电；在所述轮式车体上端面安装有太阳能电池板，蓄电池通过太阳能电池板进行辅助充电。所述轮式车体前端采用斜坡式结构，在轮式车体前端中部开设有树干定位槽口，在树干定位槽口内安装有自动锁紧机构，轮式车体通过树干定位槽口内的自动锁紧机构与树干相固定。在所述轮式车体底盘上安装有液压支撑机构，轮式车体通过液压支撑机构与地面相固定。在所述果实存储箱的入口处设置有果实滚落斜坡，在果实滚落斜坡顶端安装有激光计数器，在果实存储箱底部设置有称重机构。一种基于物联网的智能果实采摘机的使用方法，包括如下步骤：步骤一：启动智能果实采摘机，使智能手机与智能果实采摘机无线连接；步骤二：通过智能手机对智能果实采摘机的行进路线进行规划；步骤三：按照规划的行进路线，控制智能果实采摘机驶向目标果树，直到目标果树的树干进入轮式车体的树干定位槽口内；步骤四：启动树干定位槽口内的自动锁紧机构，将轮式车体固定到树干上，同时启动轮式车体底盘的液压支撑机构，将轮式车体与地面固定在一起；步骤五：启动仿生采摘手臂，控制大臂和小臂联动，对手爪的位置进行调整，通过手爪上的图像采集镜头锁定目标果实，直到目标果实进入手爪的抓握范围内；步骤六：控制手爪的采摘指扣合，通过压力传感器控制抓握力，直到枝条剪断钳的刀刃完成扣合，用于连接果实的枝条被剪断，目标果实脱离枝条并落入手爪中；步骤七：控制仿生采摘手臂移动，将手爪的位置调整到果实存储箱的入口上方；步骤八：控制手爪张开，使目标果实首先落在果实滚落斜坡上，然后以自由滚落方式进入果实存储箱内部，而激光计数器同步完成果实计数；步骤九：重复执行步骤五至步骤八，使果实存储箱内的果实数量不断增加，直到果实存储箱底部的称重机构检测到果实总重量达到设定值后，停止果实采摘作业；步骤十：先控制仿生采摘手臂恢复到初始位置，然后关闭自动锁紧机构和液压支撑机构，使轮式车体与树干和地面的固定连接脱开；步骤十一：控制满载果实的智能果实采摘机以自动引导方式驶向卸货仓库。本专利技术的有益效果：本专利技术与现有技术相比，首次引入了人手仿生采摘方式，有效实现无损采摘，不但能够实现自动导引，而且使果实采摘效率得到大幅度提升。附图说明图1为本专利技术的一种基于物联网的智能果实采摘机结构示意图；图2为本专利技术的仿生采摘手臂结构示意图；图3为本专利技术的手爪结构示意图；图中，1—轮式车体，2—仿生采摘手臂，3—果实存储箱，4—大臂，5—小臂，6—手爪，7—水平摆转驱动盘，8—俯仰驱动盘，9—摆转驱动轴，10—采摘指，11—压力传感器，12—手掌，13—图像采集镜头，14—枝条剪断钳，15—激光导航仪，16—图像识别摄像头，17—太阳能电池板，18—树干定位槽口，19—液压支撑机构，20—果实滚落斜坡，21—激光计数器，22—自动锁紧机构。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1～3所示，一种基于物联网的智能果实采摘机，包括轮式车体1、仿生采摘手臂2及果实存储箱3；所述仿生采摘手臂2设置在轮式车体1中部上端面，所述果实存储箱3设置在轮式车体1尾部上端面；在所述轮式车体1内部设置有通信及驱动控制盒，在通信及驱动控制盒内设有GPRS模块和wifi模块，通信及驱动控制盒通过GPRS模块或wifi模块与互联网相连，智能手机通过互联网与通信及驱动控制盒远程无线连接，通过智能手机对智能果实采摘机进行远程控制和监视。所述仿生采摘手臂2包括大臂4、小臂5及手爪6；所述大臂4竖直设置轮式车体1上，大臂4底端与轮式车体1之间通过水平摆转驱动盘7相连，在大臂4顶端安装有俯仰驱动盘8，所述小臂5末端连接在俯仰驱动盘8上，小臂5前端通过摆转驱动轴9与手爪6相连；所述手爪6腕部具有回转自由度；所述水平摆转驱动盘7、俯仰驱动盘8、摆转驱动轴9及手爪6腕部的动力源均为直流电机；所述小臂5采用电动式伸缩杆。由于果实在果树上的位置和高度差异很大，通过大臂4、小臂5及手爪6的联动，可以对同一高度上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：包括轮式车体、仿生采摘手臂及果实存储箱；所述仿生采摘手臂设置在轮式车体中部上端面，所述果实存储箱设置在轮式车体尾部上端面；在所述轮式车体内部设置有通信及驱动控制盒，在通信及驱动控制盒内设有GPRS模块和wifi模块，通信及驱动控制盒通过GPRS模块或wifi模块与互联网相连，智能手机通过互联网与通信及驱动控制盒远程无线连接，通过智能手机对智能果实采摘机进行远程控制和监视。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：包括轮式车体、仿生采摘手臂及果实存储箱；所述仿生采摘手臂设置在轮式车体中部上端面，所述果实存储箱设置在轮式车体尾部上端面；在所述轮式车体内部设置有通信及驱动控制盒，在通信及驱动控制盒内设有GPRS模块和wifi模块，通信及驱动控制盒通过GPRS模块或wifi模块与互联网相连，智能手机通过互联网与通信及驱动控制盒远程无线连接，通过智能手机对智能果实采摘机进行远程控制和监视。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：所述仿生采摘手臂包括大臂、小臂及手爪；所述大臂竖直设置轮式车体上，大臂底端与轮式车体之间通过水平摆转驱动盘相连，在大臂顶端安装有俯仰驱动盘，所述小臂末端连接在俯仰驱动盘上，小臂前端通过摆转驱动轴与手爪相连；所述手爪腕部具有回转自由度；所述水平摆转驱动盘、俯仰驱动盘、摆转驱动轴及手爪腕部的动力源均为直流电机；所述小臂采用电动式伸缩杆。3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：所述手爪的采摘指内表面安装有压力传感器，在手爪的手掌中部安装有图像采集镜头，采摘指之间通过压力传感器的反馈信号进行抓握力控制，手爪通过图像采集镜头的反馈信号进行抓握位置控制。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：在所述采摘指内表面覆盖有柔性橡胶层，通过柔性橡胶层对果实表面进行保护；在所述采摘指外表面安装有枝条剪断钳，且枝条剪断钳的安装位置可调；当采摘指扣合时，通过枝条剪断钳的刀刃扣合对连接果实的枝条进行剪断。5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：在所述轮式车体内设置有卫星导航仪，在轮式车体前端设置有激光导航仪和图像识别摄像头，通过卫星导航仪和激光导航仪对智能果实采摘机进行路线规划导航，通过图像识别摄像头进行目标果树进行定位识别。6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能果实采摘机，其特征在于：在所述轮式车体内设置有蓄电池，智能果实采摘机通过蓄电池供电；在所述轮式车体上端面安装有太阳能电池板，蓄电池通过太阳能电池板进行辅助充电。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：王子男，夏忠贤，李颂华，陈士忠，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21