一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法技术

本发明专利技术涉及农业机械技术领域，提出了一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法，包括车体、行走机构、动力机构、料仓、缓冲件、探测机构、采摘机构、感应雷达和控制器；探测机构具有可沿竖直方向升降的摄像头；采摘机构具有采摘口套、切割组件、输送通道和防撞胶垫，采摘口套可沿竖直方向和水平方向移动，采摘口套可转动且转动轴线垂直于竖直面，切割组件具有设于采摘口套的番茄入口处，切割组件具有可旋转的切刀，切刀借助旋转使番茄从藤蔓上脱离掉落进采摘口套内，输送通道连接料仓，防撞胶垫设于输送通道内通过上述技术方案，解决了现有技术中采摘机器人由于不能准确定位番茄的位置而引起的番茄采摘效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法
本专利技术涉及农业机械
，具体的，涉及一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法。
技术介绍
随着城市扩张和城镇人口剧增，新鲜番茄的市场需求量日益增大，温室番茄栽培的规模亦将进一步扩大。考虑到种植面积增加、采收时间短、劳动强度大、工作任务重、作业环境恶劣、人工采收成本高等不利因素，研发温室番茄采收机器人代替人工作业已成为当务之急。然而现有果蔬采摘机器人的单次作业任务主要针对番茄植株上的单个果实进行采收，采收效率较低，是制约其推广应用的主要原因。并且由于番茄在采摘过程中，采摘机器人对于范围的位置定位不准确，进而导致番茄的采摘效率低。
技术实现思路
本专利技术提出一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法，解决了现有技术中采摘机器人由于不能准确定位番茄的位置而引起的番茄采摘效率低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种番茄采摘用机器人及其精确采摘方法，包括：车体；行走机构，设于所述车体下方，所述行走机构具有车轮；动力机构，设于所述车体上，所述动力机构用于给所述行走机构提供动力；容纳组件，具有料仓和缓冲件，所述料仓设于所述车体上且开设有入料通道，所述缓冲件设于所述入料通道的下方且用于对从所述入料通道内的番茄起到缓冲的作用；探测机构，设于所述车体上，所述探测机构具有可沿竖直方向升降的摄像头，所述摄像头可圆周旋转且旋转轴线垂直于水平面，所述摄像头还可沿旋转圆周的径向方向移动，所述摄像头可以番茄为中心在同一水平面内转动，所述探测机构还具有与所述摄像头同步运动的喷气管，所述喷气管用于向番茄喷出气体；采摘机构，设于所述车体上，所述采摘机构具有采摘口套、切割组件、输送通道和防撞胶垫，所述采摘口套可沿竖直方向和水平方向移动，所述采摘口套可转动且转动轴线垂直于竖直面，所述切割组件具有设于所述采摘口套的番茄入口处，所述切割组件具有可旋转的切刀，所述切刀借助旋转使番茄从藤蔓上脱离掉落进所述采摘口套内，所述输送通道一端连接所述采摘口套，另一端连接所述料仓的入料通道，所述防撞胶垫设于所述输送通道内；感应雷达，设于所述采摘口套上且用于感应番茄；以及控制器，设于所述车体上且电连接所述动力机构、所述探测机构、所述采摘机构和所述感应雷达。作为进一步的技术方案，所述缓冲件为多层带有网眼的网布，所述网布具有延展性以使所述网眼大小可变，相邻层的所述网布上的网眼错位设置。作为进一步的技术方案，还包括筛选件，所述筛选件为多层倾斜布置的导向板，所述导向板开设有筛选孔，相邻两个所述导向板之间具有两层所述网布，多个所述导向板间隔相同距离设置，所述筛选孔由上到下依次变小。作为进一步的技术方案，所述探测机构还具有：第一伸缩件，设于所述车体上，所述第一伸缩件具有沿竖直方向伸缩的伸缩端；第一电动推杆，设于所述车体上且用于给所述第一伸缩件提供动力，所述第一电动推杆电连接所述控制器；承载板，设于所述第一伸缩件的伸缩端上；第二伸缩件，一端与所述承载板转动连接且转动轴线垂直于水平面，另一端可沿转动圆周的径向方向伸缩；第一驱动组件，设于所述承载板上且电连接所述控制器，所述第一驱动组件用于提供所述第二伸缩件的转动动力；第二电动推杆，设于所述第二伸缩件上且电连接所述控制器；安装杆，竖直设于所述第二伸缩件的伸缩端，所述摄像头设于所述安装杆的一侧且朝向所述第二伸缩件的轴线；所述第一伸缩件包括下杆和上管，所述下杆设于所述车体上，所述上管具有贯穿孔，所述上管借助所述贯穿孔套设在所述下杆的外部，所述第一电动推杆的推顶端与所述上管连接。作为进一步的技术方案，所述承载板上具有转轴，所述第二伸缩件包括转杆和推杆，所述转杆开设有转孔且与所述转轴转动连接，所述推杆开设有穿透孔，所述推杆借助所述穿透孔套设在所述转杆的外部，所述第二电动推杆一端与所述转杆连接，另一端与所述推杆连接，所述第一驱动组件驱动所述转杆转动。作为进一步的技术方案，所述第一驱动组件包括：第一电机，设于所述承载板上且与所述控制器电连接；链轮，设于所述第一电机的输出轴上；链条，套设在所述链轮和所述转杆的外部，所述转杆的外部具有传动齿，所述第一电机借助所述链条驱动所述转杆转动。作为进一步的技术方案，所述采摘机构还具有：第三伸缩件，设于所述车体上且具有可沿竖直方向伸缩的伸缩端；第三电动推杆，设于所述车体上且电连接所述控制器，所述第三电动推杆用于提供所述第三伸缩件的动力；滑板，设于所述第三伸缩件的伸缩端，所述滑板开设有滑槽；滑块，滑动设于所述滑槽内，所述滑块的滑动方向垂直于竖直面；第四电动推杆，设于所述滑板上且推顶端与所述滑块连接，所述第四电动推杆电连接所述控制器且用于驱动所述滑块滑动；摇杆，一端与所述滑块转动连接且转动轴线的方向垂直于竖直面，另一端与所述采摘口套连接；第二驱动组件，设于所述滑块上且电连接所述控制器，所述第二驱动组件用于驱动所述摇杆转动。作为进一步的技术方案，所述第三伸缩件的组成零件和所述第一伸缩件的组成零件相同，所述第二驱动组件的组成零件和所述第一驱动组件的组成零件相同。作为进一步的技术方案，所述切割组件还具有第三电机，所述切刀借助所述第三电机转动，所述第三电机电连接所述控制器，所述第三电机和所述切刀均为两个，两个所述切刀在竖直高度上相差5-10mm。本专利技术的工作原理及有益效果为：与现有技术相比，行走机构设置在车体上，并且行走机构具有车轮，整体装置借助车轮行走；动力装置设置在车体上，用于给行走装置提供动力；料仓设置在车体上，用于盛放采摘下的番茄；料仓的盖子上设置入料通道，入料通道用于将采摘下的番茄放入到料仓内；在料仓内部设置缓冲件，缓冲件设置在入料通道的出料口下方，当番茄从入料通道内滚出时，可以先于缓冲件接触，然后再进入到料仓内，这样就能完成避免番茄直接进入到料仓内由于碰撞而出现的损坏的情况；探测机构设置在车体上，用于对藤蔓上的番茄进行探测；探测机构内设置了可以沿着竖直方向进行升降的摄像头和同步运动的喷气管；当探测机构配合控制器检测到番茄的位置时，采摘机构对番茄进行采摘；采摘口套两端都开口，一端开口用于容纳番茄，另一端借助输送通道与料仓的入料通道连通，输送通道和入料通道内都设置了防撞胶垫，这样能降低番茄在输送通道内滚动时受到的撞击力；切割组件设置在采摘口套的采摘口处并且具有可以旋转的切刀，当番茄位于采摘口套内时，切刀通过旋转将番茄和藤蔓的连接处切断，从而使番茄进入到输送通道内；感应雷达设置在采摘口套上，当控制器控制着采摘口套接近番茄后，感应雷达对番茄的位置进行再次感应，以避免出现错误的操作，当感应雷达将信号传递给控制器后，控制器就控制采摘口套先将番茄置于采摘口套内，然后控制切刀旋转，将番茄与藤蔓的连接处截断，使番茄进入到采摘口套内，最终完成对番茄的精确采摘。为了保证切刀会伤到旁边的番茄，因此不需要切刀进行全周转动。本专利技术还提供一种番茄采摘用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种番茄采摘用机器人，其特征在于，包括：/n车体(1)；/n行走机构，设于所述车体(1)下方，所述行走机构具有车轮(2)；/n动力机构(3)，设于所述车体(1)上，所述动力机构(3)用于给所述行走机构提供动力；/n容纳组件，具有料仓(4)和缓冲件(5)，所述料仓(4)设于所述车体(1)上且开设有入料通道(6)，所述缓冲件(5)设于所述入料通道(6)的下方且用于对从所述入料通道(6)内的番茄起到缓冲的作用；/n探测机构(7)，设于所述车体(1)上，所述探测机构(7)具有可沿竖直方向升降的摄像头(8)，所述摄像头(8)可圆周旋转且旋转轴线垂直于水平面，所述摄像头(8)还可沿旋转圆周的径向方向移动，所述摄像头(8)可以番茄为中心在同一水平面内转动，所述探测机构(7)还具有与所述摄像头(8)同步运动的喷气管(33)，所述喷气管(33)用于向番茄喷出气体；/n采摘机构(9)，设于所述车体(1)上，所述采摘机构(9)具有采摘口套(10)、切割组件、输送通道和防撞胶垫(11)，所述采摘口套(10)可沿竖直方向和水平方向移动，所述采摘口套(10)可转动且转动轴线垂直于竖直面，所述切割组件具有设于所述采摘口套(10)的番茄入口处，所述切割组件具有可旋转的切刀(12)，所述切刀(12)借助旋转使番茄从藤蔓上脱离掉落进所述采摘口套(10)内，所述输送通道一端连接所述采摘口套(10)，另一端连接所述料仓(4)的入料通道(6)，所述防撞胶垫(11)设于所述输送通道内；/n感应雷达(13)，设于所述采摘口套(10)上且用于感应番茄；以及/n控制器(14)，设于所述车体(1)上且电连接所述动力机构(3)、所述探测机构(7)、所述采摘机构(9)和所述感应雷达(13)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种番茄采摘用机器人，其特征在于，包括：
车体(1)；
行走机构，设于所述车体(1)下方，所述行走机构具有车轮(2)；
动力机构(3)，设于所述车体(1)上，所述动力机构(3)用于给所述行走机构提供动力；
容纳组件，具有料仓(4)和缓冲件(5)，所述料仓(4)设于所述车体(1)上且开设有入料通道(6)，所述缓冲件(5)设于所述入料通道(6)的下方且用于对从所述入料通道(6)内的番茄起到缓冲的作用；
探测机构(7)，设于所述车体(1)上，所述探测机构(7)具有可沿竖直方向升降的摄像头(8)，所述摄像头(8)可圆周旋转且旋转轴线垂直于水平面，所述摄像头(8)还可沿旋转圆周的径向方向移动，所述摄像头(8)可以番茄为中心在同一水平面内转动，所述探测机构(7)还具有与所述摄像头(8)同步运动的喷气管(33)，所述喷气管(33)用于向番茄喷出气体；
采摘机构(9)，设于所述车体(1)上，所述采摘机构(9)具有采摘口套(10)、切割组件、输送通道和防撞胶垫(11)，所述采摘口套(10)可沿竖直方向和水平方向移动，所述采摘口套(10)可转动且转动轴线垂直于竖直面，所述切割组件具有设于所述采摘口套(10)的番茄入口处，所述切割组件具有可旋转的切刀(12)，所述切刀(12)借助旋转使番茄从藤蔓上脱离掉落进所述采摘口套(10)内，所述输送通道一端连接所述采摘口套(10)，另一端连接所述料仓(4)的入料通道(6)，所述防撞胶垫(11)设于所述输送通道内；
感应雷达(13)，设于所述采摘口套(10)上且用于感应番茄；以及
控制器(14)，设于所述车体(1)上且电连接所述动力机构(3)、所述探测机构(7)、所述采摘机构(9)和所述感应雷达(13)。


2.根据权利要求1所述的一种番茄采摘用机器人，其特征在于，所述缓冲件(5)为多层带有网眼的网布，所述网布具有延展性以使所述网眼大小可变，相邻层的所述网布上的网眼错位设置。


3.根据权利要求2所述的一种番茄采摘用机器人，其特征在于，还包括筛选件，所述筛选件为多层倾斜布置的导向板(32)，所述导向板(32)开设有筛选孔，相邻两个所述导向板(32)之间具有两层所述网布，多个所述导向板(32)间隔相同距离设置，所述筛选孔由上到下依次变小。


4.根据权利要求1所述的一种番茄采摘用机器人，其特征在于，所述探测机构(7)还具有：
第一伸缩件(15)，设于所述车体(1)上，所述第一伸缩件(15)具有沿竖直方向伸缩的伸缩端；
第一电动推杆(16)，设于所述车体(1)上且用于给所述第一伸缩件(15)提供动力，所述第一电动推杆(16)电连接所述控制器(14)；
承载板(17)，设于所述第一伸缩件(15)的伸缩端上；
第二伸缩件(18)，一端与所述承载板(17)转动连接且转动轴线垂直于水平面，另一端可沿转动圆周的径向方向伸缩；
第一驱动组件，设于所述承载板(17)上且电连接所述控制器(14)，所述第一驱动组件用于提供所述第二伸缩件(18)的转动动力；
第二电动推杆(19)，设于所述第二伸缩件(18)上且电连接所述控制器(14)；
安装杆(20)，竖直设于所述第二伸缩件(18)的伸缩端，所述摄像头(8)设于所述安装杆(20)的一侧且朝向所述第二伸缩件(18)的轴线；
所述第一伸缩件(15)包括下杆和上管，所述下杆设于所述车体(1)上，所述上管具有贯穿孔，所述上管借...

【专利技术属性】
技术研发人员：师建华，李志祥，王丹丹，张岳魁，贾子恒，张书梅，张庆银，齐连芬，张军，李燕，牛瑞生，朱杰，陈旭，
申请(专利权)人：石家庄市农林科学研究院，
类型：发明
国别省市：河北;13