CN103548492B - 一种观测回收式林果采摘器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种观测回收式林果采摘器,涉及农业机器人领域。由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成。工作时,使圆筒伸入果树冠层,通过视频眼镜观察由微型摄像头所获得的近距离采摘场景,将圆筒准确对准果实。移动手柄,使圆筒接近果实,当果实接近圆筒时,传感器发出信号,使大行程电磁铁通电而推杆伸出,通过两连杆推动两包络爪合拢,两包络爪的近似半球面将果实可靠包拢住。随后将果梗拉断,果实进入圆筒,并通过斜侧口和软管安全落入储果箱。本发明实现了方便的采摘场景近距离观测和采摘器操作,利用包络爪、圆筒和软管组合,实现了不受冠层空间、林果位置限制的林果采摘和回收,结构简单,操作方便,成功率高,可应用于林果的采摘器。
Description
技术领域
本发明涉及农业机器人领域,特别涉及一种观测回收式林果采摘器。
背景技术
由于果树的高大,林果人工采摘的难度大且危险性。普遍采用的振动式机械采摘方式,其采摘成功率受到果梗连接强度的限制,容易造成果实及树木的损伤。手持式林果采摘器受到欢迎并得到了广泛应用,但现有林果采摘器仍具有明显不足。
首先,林果采摘时操作人员需保持仰视,观察并对准果实完成采摘,由于距离较远且角度不佳,通过观察对准果实和完成采摘的难度很大,且操作人员极易疲劳。专利(申请公布号:CN103081648A)提出用无线摄像头和显示器,但造成采摘器尺寸过大和过重,不便于操作人员操作和观察。
其次,多数采摘器直接切断使果实落地,造成果实的损伤严重。在实际应用时,由于树木冠层之间枝、叶、果实的密杂分布造成空间有限,大敞口式回收装置在冠层内移动不便甚至难以接近果实,而窄口式回收装置则无法保证软管口始终位于果实正下方,造成接果的失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种观测回收式林果采摘器,实现采摘场景近距离观测、准确采摘和果实的安全回收。
为了解决以上技术问题,本发明采用的具体技术方案如下:
一种观测回收式林果采摘器,其特征在于:由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成;
所述机体包括圆筒(10)、长杆(12)、开关(13)、电池(14)、手柄(15)。长杆(12)安装于圆筒(10)和手柄(15)之间,手柄(15)内装有电池(14),手柄(15)上安装开关(13);
所述观测装置包括微型摄像头(9)和视频眼镜(11),微型摄像头(9)安装于圆筒(10)前端外侧,视频眼镜(11)由操作人员佩戴;
所述采摘装置包括大行程电磁铁(4)、连杆(5),包络爪(6)、接近传感器(7)、弹簧(8)。两个相对圆筒(10)中心轴线对称的包络爪(6)通过摆动铰链(16)安装于圆筒(10)前端,包络爪(6)外侧和圆筒(10)外侧之间通过弹簧(8)连接;接近传感器(7)安装于圆筒(10)前端与微型摄像头(9)相对的另外一侧;大行程电磁铁(4)的壳体固定于圆筒(10)外侧,大行程电磁铁(4)的推杆与两连杆(5)铰接,两连杆(5)分别通过驱动铰链(18)连接于包络爪(6)的外侧;
所述回收装置包括储果箱(1)和软管(2);软管(2)的上端安装于圆筒(10)的斜侧口(3)上并与圆筒(10)相贯通;储果箱(1)位于软管(2)下端的正下方,且口径大于软管(2)的口径;软管(2)的口径大于待采摘的林果大小。
所述包络爪(6)的内侧轮廓面为近似半球面(17)。
所述斜侧口(3)开在所述圆筒(10)的斜下方位置上。
所述林果为高处生长且适宜单果采摘的苹果、柑橘、梨、桃中的任一种。
本发明的工作过程为:操作人员两手分别握持手柄(15)和长杆(12)举起本发明装置,使圆筒(10)伸入果树冠层,通过视频眼镜(11)观察由微型摄像头(9)所获得的近距离采摘场景,从而将圆筒(10)准确对准果实。进而操作手柄(15)移动,使圆筒(10)接近果实。当果实到达圆筒(10)正前方的采摘位置时,接近传感器(7)发出信号,使大行程电磁铁(4)通电而推杆伸出,通过两连杆(5)推动两包络爪(6)合拢,两包络爪(6)的近似半球面(17)将果实可靠包拢住。随后将果梗拉断,果实进入圆筒(10),并通过斜侧口(3)和软管(2)安全落入储果箱(1)。
本发明具有有益效果。本发明利用微型摄像头(9)和视频眼镜(11)实现了方便的采摘场景近距离观测和采摘器操作,利用包络爪(6)、圆筒(10)和软管(2)组合,实现了不受冠层空间、林果位置限制的林果采摘和回收,结构简单,操作方便,成功率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的包络爪结构示意图。
图中,1.储果箱,2.软管,3.斜侧口,4.大行程电磁铁,5.连杆,6.包络爪,7.接近传感器,8.弹簧,9.微型摄像头,10.圆筒,11.视频眼镜,12.长杆,13.开关,14.电池,15.手柄,16.摆动铰链,17.近似半球面,18.驱动铰链。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案作进一步详细说明。
以桃果实的采摘为例。
如图1所示,本发明由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成。
其中机体包括圆筒10、长杆12、开关13、电池14、手柄15。长杆12安装于圆筒10和手柄15之间,长杆12和圆筒10、长杆12和手柄15间均为可拆卸连接。手柄15内装有电池14,手柄15上安装开关13。
观测装置包括微型摄像头9和视频眼镜11,微型摄像头9安装于圆筒10前端,微型摄像头9的信号通过无线传输给视频眼镜11,视频眼镜11由操作人员佩戴。
采摘装置包括大行程电磁铁4、连杆5,包络爪6、接近传感器7、弹簧8。由图1和图2,包络爪6具有近似半球面17,两对称包络爪6通过摆动铰链16安装于圆筒10前端,两对称包络爪6外侧和圆筒10外侧之间分别安装弹簧8。接近传感器7安装于圆筒10前端。大行程电磁铁4安装于圆筒10外侧,大行程电磁铁4的推杆与两连杆5铰接,两连杆5分别通过驱动铰链18连接于包络爪6的外侧。
回收装置包括储果箱1、软管2。圆筒10的斜下方具有斜侧口3,软管2上端安装于圆筒10的斜侧口3上并与圆筒10相贯通。软管2下端置入储果箱1。
进行桃子采摘作业时,操作人员佩戴好视频眼镜11,手持手柄15并打开开关13,电池14为大行程电磁铁4、接近传感器7和微型摄像头9供电,观测回收式桃子采摘器进入工作状态。操作人员举起观测回收式桃子采摘器,使圆筒10伸入桃树冠层,通过视频眼镜11观察由微型摄像头9所获得的近距离采摘场景,从而将圆筒10准确对准桃子。进而操作手柄15移动,使圆筒10接近桃子。当桃子到达圆筒10正前方的采摘位置时,接近传感器7发出信号,使大行程电磁铁4动作,大行程电磁铁4的推杆伸出,通过两连杆5推动两包络爪6合拢,两包络爪6的近似半球面17将桃子可靠包拢住。随后操作人员将桃子梗拉断,桃子进入圆筒10,并通过斜侧口3和软管2安全落入储果箱1。当桃子落入圆筒10后,接近传感器7信号消失,大行程电磁铁4断电,两包络爪6在弹簧8的作用下回复到敞开状态,继续下次采摘作业。采摘作业完成后,操作人员关闭开关13,并将圆筒10、长杆12和手柄15拆开以便携带和运输。
Claims (4)
1.一种观测回收式林果采摘器,其特征在于:由机体、观测装置、采摘装置和回收装置构成;
所述机体包括圆筒(10)、长杆(12)、开关(13)、电池(14)、手柄(15);长杆(12)安装于圆筒(10)和手柄(15)之间,手柄(15)内装有电池(14),手柄(15)上安装开关(13);
所述观测装置包括微型摄像头(9)和视频眼镜(11),微型摄像头(9)安装于圆筒(10)前端外侧,视频眼镜(11)由操作人员佩戴;
所述采摘装置包括大行程电磁铁(4)、连杆(5),包络爪(6)、接近传感器(7)、弹簧(8);两个相对圆筒(10)中心轴线对称的包络爪(6)通过摆动铰链(16)安装于圆筒(10)前端,包络爪(6)外侧和圆筒(10)外侧之间通过弹簧(8)连接;接近传感器(7)安装于圆筒(10)前端与微型摄像头(9)相对的另外一侧;大行程电磁铁(4)的壳体固定于圆筒(10)外侧,大行程电磁铁(4)的推杆与两连杆(5)铰接,两连杆(5)分别通过驱动铰链(18)连接于包络爪(6)的外侧;
所述回收装置包括储果箱(1)和软管(2);软管(2)的上端安装于圆筒(10)的斜侧口(3)上并与圆筒(10)相贯通;储果箱(1)位于软管(2)下端的正下方,且口径大于软管(2)的口径;软管(2)的口径大于待采摘的林果大小。
2.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器,其特征在于:所述包络爪(6)的内侧轮廓面为近似半球面(17)。
3.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器,其特征在于:所述斜侧口(3)开在所述圆筒(10)的斜下方位置上。
4.如权利要求1所述的一种观测回收式林果采摘器,其特征在于:所述林果为高处生长且适宜单果采摘的苹果、柑橘、梨、桃中的任一种。
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