用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统及控制方法技术方案

用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统及控制方法，包括导轨、底盘机构以及移动平台；所述底盘机构设有一支撑底板，所述支撑底板通过底部设置的行走轮组件安装在导轨上，所述行走轮组件由驱动机构驱动并带动支撑底板沿导轨方向往复移动，在所述支撑底板上端的两侧对称设有竖直挡板，对应在每一侧的竖直挡板分别设有一载台组件以及用于带动载台组件上下移动的升降组件，所述的移动平台连接在载台组件上并随载台组件同步上下运动；所述的移动平台包括移动平板和用于保证移动平台稳定性的控位装置；该辅助系统可与采摘系统进行配合使用，最大化节约人力，扩大机械臂采摘范围，提高采摘效率。

【技术实现步骤摘要】
用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统及控制方法
本专利技术涉及采摘机器人的辅助系统
，具体为一种用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统及控制方法。
技术介绍
众所周知，设施农业环境下作物种类繁多，目标果蔬空间分布不均一，而现有的采摘机械臂或机械手作业半径较为固定，部分目标果蔬在空间范围内接触不到，导致人为二次处理，降低果蔬采摘效率。为节约人力，扩大机械臂采摘范围，设计用于设施农业环境辅助采摘系统，提高采摘效率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统及控制方法，该辅助系统可与采摘系统进行配合使用，最大化节约人力，扩大机械臂采摘范围，提高采摘效率。本专利技术采用的技术方案是：用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，包括导轨、设置导轨上并可沿导轨方向往复滑动的底盘机构以及移动平台；所述底盘机构设有一支撑底板，所述支撑底板通过底部设置的行走轮组件安装在导轨上，所述行走轮组件由驱动机构驱动并带动支撑底板沿导轨方向往复移动，在所述支撑底板上端的两侧对称设有竖直挡板，对应在每一侧的竖直挡板分别设有一载台组件以及用于带动载台组件上下移动的升降组件，所述的移动平台连接在载台组件上并随载台组件同步上下运动；所述的载台组件包括支撑平台、固定连接在支撑平台上的步进电机、主动齿轮和从动齿轮，所述步进电机的输出轴连接主动齿轮，所述从动齿轮分布在主动齿轮的两侧并转动连接在支撑平台上；所述的移动平台包括移动平板和用于保证移动平台稳定性的控位装置，所述的移动平板的下侧设有与载台组件中主动齿轮和从动齿轮相啮合的齿，载台组件中的步进电机转动，通过主动齿轮的转动带动移动平板沿水平方向往复移动；所述控位装置对称设置在移动平板的两侧，包括柱台、控位杆、轴承组件、限位块以及限位片，所述的限位块呈工字型，移动平板的侧面卡设在限位块侧面的凹槽内，所述的限位块通过轴承组件转动设置在控位杆上，所述控位杆的底部通过柱台固定设置在支撑平台上，在控位杆的顶部设有限位片。进一步优化，所述的行走轮组件包括主动轮和从动轮，主动轮和从动轮分别通过轮轴连接在支撑底板上，所述主动轮与驱动机构的动力输出轴相连接。进一步优化，所述的驱动机构为直流电机。进一步优化，所述主动轮分布于支撑底板中部位置的两侧，并与导轨上表面相贴合，所述的从动轮位于主动轮的两侧并分布于支撑底板的四个角处，对应任意一个角处，分别设有两个从动轮并卡设在导轨两侧面的凹槽中构成一个从动轮组。进一步优化，所述的升降组件包括步进电机、螺杆、轴承组件和支撑圆台，所述支撑圆台通过连接件固定设置在竖直挡板上，所述螺杆的两端分别通过轴承组件转动设置在支撑底板和支撑圆台上，其中一端穿过支撑底板并与步进电机的输出轴相连接，所述的支撑平台通过螺纹孔与螺杆配合安装实现螺杆运动时带动载台组件上下移动。进一步优化，所述的升降组件中还设有导向杆，所述导向杠一端固定设置在支撑底板上，另一端穿过支撑平台对应的孔后并与竖直挡板顶部的连接耳板固定连接。进一步优化，还设有用于防止移动平板脱离的限位组件，所述的限位组件为设置在移动平板四个角处的突起。进一步优化，所述限位块底部上侧与移动平板相接触的板面上设有齿，且与移动平板下部齿相啮合。进一步优化，还设有一控制系统，所述控制系统用于控制底盘机构和移动平台中的驱动电机动作。用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统的控制方法，包括如下步骤：S1、将导轨平行于作物种植区域内的行或垄方向放置，在该辅助系统中移动平台上固定安装包含有采摘机械臂或机械手的采摘系统，并将两者通过传感器连接，以方便采摘系统通过预览果蔬位置，将控制指令传输给辅助系统的控制系统；S2、当采摘系统视野范围内检测出目标果蔬时，向辅助系统输入停止指令，接着控制系统控制底板机构中的驱动电机停止转动，后控制系统控制步进电机转动，带动螺杆转动，从而实现载台组件带动移动平台上下运动；若目标果蔬在机械臂或机械手的采摘范围外，则控制系统控制主动齿轮，使移动平台朝着果蔬方向移动，扩大采摘系统的采摘范围；若目标果蔬在机械臂或机械手的采摘范围内，则主动齿轮不再运动；待底盘机构与移动平台都运行到指定位置后，采摘系统进行采摘；S3、当采摘系统视野范围内未检测到果蔬时，向辅助系统输入开始指令，接着控制系统控制直流电机，使其转动，实现底盘机构沿导轨方向的运动，从而实现辅助系统对行对垄平行方向运动，底盘机构运动到指定位置，控制系统开始控制载台组件移动至达到采摘系统所给指令的指定高度，控制系统控制移动平台朝靠近果蔬的方向移动，以扩大采摘系统的采摘范围。本专利技术的有益效果是：其一、本方案通过优化设计，将导轨、底盘机构以及移动平台整体构成一体结构的用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，该辅助系统可与采摘系统进行配合使用，使用时，将采摘系统固定在该辅助系统中的移动平台上，并将两者通过传感器连接，以方便采摘系统通过预览果蔬位置，将控制指令传输给辅助系统的控制系统，最大化节约人力，扩大机械臂采摘范围，提高采摘效率。其二、本方案中，为了保证采摘系统移动过程中平稳性，对移动平台进行优化设计，具体结构为：移动平台包括移动平板和控位装置，所述的移动平板的下侧设有与载台组件中主动齿轮和从动齿轮相啮合的齿，载台组件中的步进电机转动，通过主动齿轮的转动带动移动平板沿水平方向往复移动；所述控位装置分别对称设置在移动平板的两侧用于保证移动平台稳定性；同时控位装置包括柱台、控位杆、轴承组件、限位块以及限位片，所述的限位块呈工字型，移动平板的侧面卡设在限位块侧面的凹槽内，所述的限位块通过轴承组件转动设置在控位杆上，所述控位杆的底部通过柱台固定设置在支撑平台上，在控位杆的顶部设有限位片，保证移动平台在水平移动时，两侧的限位块沿控位杆轴线平稳转动，进一步提高移动平台的稳定性。其三、对底部的底盘机构进行优化设计，具体为：将底盘机构中的行走轮组件设置为主动轮和从动轮组形式，其中，所述主动轮分布于支撑底板中部位置的两侧，并与导轨上表面相贴合，所述的从动轮位于主动轮的两侧并分布于支撑底板的四个角处，对应任意一个角处，分别设有两个从动轮并卡设在导轨两侧面的凹槽中构成一个从动轮组，在移动时，两侧主动轮用于驱动，四个角处的从动轮组用于限位并嵌入工字型导轨的两侧凹槽中，可大大提高该辅助系统的稳定性，防止辅助系统倾斜或脱落导轨。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中省去移动平台的结构示意图；图3为移动平台各组件的爆炸图；图4为本专利技术中载台组件的结构示意图；图5为本专利技术的控制原理图。附图标记：1、导轨，2、底盘机构，21、直流电机，22、主动轮，23、从动轮，24、控制系统，25、步进电机，251、螺杆，252、轴承，253、导向杆，254、支撑圆台，26、载台组件，261、支撑平台，262、主动齿轮，263、从动齿轮，3、移动平台，31、控位装置，311、柱台，312、控位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：包括导轨、设置导轨上并可沿导轨方向往复滑动的底盘机构以及移动平台；/n所述底盘机构设有一支撑底板，所述支撑底板通过底部设置的行走轮组件安装在导轨上，所述行走轮组件由驱动机构驱动并带动支撑底板沿导轨方向往复移动，在所述支撑底板上端的两侧对称设有竖直挡板，对应在每一侧的竖直挡板分别设有一载台组件以及用于带动载台组件上下移动的升降组件，所述的移动平台连接在载台组件上并随载台组件同步上下运动；/n所述的载台组件包括支撑平台、固定连接在支撑平台上的步进电机、主动齿轮和从动齿轮，所述步进电机的输出轴连接主动齿轮，所述从动齿轮分布在主动齿轮的两侧并转动连接在支撑平台上；/n所述的移动平台包括移动平板和用于保证移动平台稳定性的控位装置，所述的移动平板的下侧设有与载台组件中主动齿轮和从动齿轮相啮合的齿，载台组件中的步进电机转动，通过主动齿轮的转动带动移动平板沿水平方向往复移动；所述控位装置对称设置在移动平板的两侧，包括柱台、控位杆、轴承组件、限位块以及限位片，所述的限位块呈工字型，移动平板的侧面卡设在限位块侧面的凹槽内，所述的限位块通过轴承组件转动设置在控位杆上，所述控位杆的底部通过柱台固定设置在支撑平台上，在控位杆的顶部设有限位片。/n...

【技术特征摘要】
1.用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：包括导轨、设置导轨上并可沿导轨方向往复滑动的底盘机构以及移动平台；
所述底盘机构设有一支撑底板，所述支撑底板通过底部设置的行走轮组件安装在导轨上，所述行走轮组件由驱动机构驱动并带动支撑底板沿导轨方向往复移动，在所述支撑底板上端的两侧对称设有竖直挡板，对应在每一侧的竖直挡板分别设有一载台组件以及用于带动载台组件上下移动的升降组件，所述的移动平台连接在载台组件上并随载台组件同步上下运动；
所述的载台组件包括支撑平台、固定连接在支撑平台上的步进电机、主动齿轮和从动齿轮，所述步进电机的输出轴连接主动齿轮，所述从动齿轮分布在主动齿轮的两侧并转动连接在支撑平台上；
所述的移动平台包括移动平板和用于保证移动平台稳定性的控位装置，所述的移动平板的下侧设有与载台组件中主动齿轮和从动齿轮相啮合的齿，载台组件中的步进电机转动，通过主动齿轮的转动带动移动平板沿水平方向往复移动；所述控位装置对称设置在移动平板的两侧，包括柱台、控位杆、轴承组件、限位块以及限位片，所述的限位块呈工字型，移动平板的侧面卡设在限位块侧面的凹槽内，所述的限位块通过轴承组件转动设置在控位杆上，所述控位杆的底部通过柱台固定设置在支撑平台上，在控位杆的顶部设有限位片。


2.根据权利要求1所述的用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：所述的行走轮组件包括主动轮和从动轮，主动轮和从动轮分别通过轮轴连接在支撑底板上，所述主动轮与驱动机构的动力输出轴相连接。


3.根据权利要求1或2所述的用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：所述的驱动机构为直流电机。


4.根据权利要求2所述的用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：所述主动轮分布于支撑底板中部位置的两侧，并与导轨上表面相贴合，所述的从动轮位于主动轮的两侧并分布于支撑底板的四个角处，对应任意一个角处，分别设有两个从动轮并卡设在导轨两侧面的凹槽中构成一个从动轮组。


5.根据权利要求1或2所述的用于设施农业环境下作物采摘的辅助系统，其特征在于：所述的升降组件包括步进电机、螺杆、轴承组件和支撑圆台，所述支撑圆台通过连接件固定设置在竖直挡板上，所述螺杆的两端分别通过轴承组件转动设置在支撑底板和支撑圆台上，其中一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伏，陈自均，任艺涵，禹煌，王顺青，王治豪，武银泽，鲍若飞，赵晨阳，张亚坤，王甲甲，付三玲，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41