CN105557334B - 番茄侧芽摘除装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种番茄侧芽摘除装置，该装置包括竖直的线性导轨、夹紧机构和摘除机构，所述的夹紧机构包括连接架、联动部件和左右加持手，摘除机构包括固定架、左保持架、右保持架、压力杆、刀片杆、一对螺旋弹簧、位置传感器、及步进电机。本发明的番茄侧芽摘除装置通过联动部件实现对番茄主杆的夹紧和松开，通过线性导轨滑台实现摘除机构的上下移动，移动至适当高度后，通过步进电机及同步带传动实现左右保持架转动，从而带动压力杆和刀片杆转动，刀片杆与侧芽底部接触并下压转动实现侧芽摘除作业。本发明的装置可以实现番茄侧芽的摘除作业，并且摘除速度快、准确稳定，动力部件使用较少。

Description

番茄侧芽摘除装置
技术领域
本发明属于园艺、农业机器人技术领域，涉及一种番茄侧芽摘除装置，可应用于番茄侧芽的摘除。
背景技术
随着农业现代化的提升，蔬菜生产规模化、自动化已经成为趋势。番茄侧芽摘除是提高番茄种植产量和品质必不可少的一环，番茄摘芽工作量大，且有时需要重复进行。手工摘芽虽然速度快，但是随着劳动力成本增加和巨大的作业量不能满足实际需要。番茄侧芽摘除机器人是适应市场和实际需要而进行开发研究的，其番茄侧芽摘除装置是一种根据番茄植株主杆、侧枝、侧芽的特性而设计的一种新的装置，这一装置完成番茄侧芽的摘除作业，这也是番茄摘芽机器人设计研发的重点所在。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种番茄侧芽摘除装置，该装置可通过联动部件可以实现番茄主杆的夹紧和松开，通过线性导轨滑台实现摘除机构的上下移动、通过步进电机及同步带传动实现左右保持架转动，从而带动压力杆和刀片杆转动，并配合夹紧机构夹紧番茄主杆实现侧芽摘除作业。
本发明采用如下技术方案：
番茄侧芽摘除装置包括竖直的线性导轨、摘除机构以及夹紧机构；
摘除机构包括U型的固定架，固定架的U型底端与线性导轨的滑台固连，固定架的U型开口端内，一侧壁通过传动轴承安装有传动轴，传动轴端部固定有左保持架，另一侧壁上通过连接轴承安装有连接轴，连接轴端部固定有右保持架，固定架上还设有步进电机，步进电机通过同步带和同步带齿轮将动力传递至传动轴，左保持架和右保持架相对的面上对称地开有条状凹槽，两条凹槽内各置有一个螺旋弹簧，左右保持架间平行地安装有压力杆和刀片杆，压力杆的两端及刀片杆的两端均分置于两条凹槽内，螺旋弹簧位于压力杆和刀片杆之间，右保持架的凹槽内还设有位置传感器；
夹紧机构包括连接架和联动部件，联动部件通过连接架固定于线性导轨的底座上、联动部件为一对可实现开合运动的机械臂，两只机械臂前端分别固定有左夹持手和右夹持手，当两只机械臂闭合时左夹持手和右夹持手夹紧。
本发明的番茄侧芽摘除装置通过联动部件实现对番茄主杆的夹紧和松开，通过线性导轨滑台实现摘除机构的上下移动，移动至适当高度后，通过步进电机及同步带传动实现左右保持架转动，从而带动压力杆和刀片杆转动，刀片杆与侧芽底部接触并下压转动实现侧芽摘除作业。本发明的装置可以实现番茄侧芽的摘除作业，并且摘除速度快、准确稳定，动力部件使用较少。
附图说明
图1是本发明侧芽摘除装置的结构示意图；
图2是摘除机构的结构示意图；
图3是图1中A-A剖面的结构示意图；
图4是图2中B-B剖面的结构示意图；
图5是夹紧机构的结构示意图；
图6是线性导轨的结构示意图；
图中：1是线性导轨，2是固定架，3是步进电机，4是同步带，5是一对同步带齿轮，6是传动轴，7是传动轴承，8是左保持架，9是压力杆，10是刀片杆，11是一对螺旋弹簧，12是位置传感器，13是右保持架，14是连接轴，15是连接轴承，16是连接架，17是联动部件，18是左夹持手，19是右夹持手，20是线性导轨的步进电机，21是线性导轨的滚珠丝杠，22是线性导轨的滑台，23是线性导轨的底座。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，番茄侧芽摘除装置包括竖直的线性导轨1、摘除机构以及夹紧机构；
如图2所示，摘除机构包括U型的固定架2，固定架2的U型底端与线性导轨的滑台22固连，固定架2的U型开口端内，一侧壁通过传动轴承7安装有传动轴6，传动轴端部固定有左保持架8，另一侧壁上通过连接轴承15安装有连接轴14，连接轴14端部固定有右保持架13，固定架2上还设有步进电机3，步进电机3通过同步带4和同步带齿轮5将动力传递至传动轴6，左保持架8和右保持架13相对的面上对称地开有条状凹槽，两条凹槽内各置有一个螺旋弹簧11，左右保持架间平行地安装有压力杆9和刀片杆10，压力杆的两端及刀片杆的两端均分置于两条凹槽内，螺旋弹簧11位于压力杆和刀片杆之间，如图3、4所示，右保持架的凹槽内还设有位置传感器12；
如图5所示，夹紧机构包括连接架16和联动部件17，联动部件17通过连接架16固定于线性导轨的底座23上、联动部件17为一对可实现开合运动的机械臂，两只机械臂前端分别固定有左夹持手18和右夹持手19，当两只机械臂闭合时左夹持手18和右夹持手19夹紧。
本发明的番茄侧芽摘除装置可应用于番茄摘芽机器人中，安装于机器人手臂末端，当番茄摘芽机器人获取侧芽、侧枝、主杆的位置形状等特性后，番茄摘芽机器人手臂移动到适当位置，本装置中联动部件动作使得左右夹持手闭合在侧枝下方5-10mm处夹紧番茄主杆，夹紧机构夹紧主杆后，摘除机构开始运动，线性导轨滑台向下移动带动固定架及其他摘除部件向下移动，移动时使得压力杆紧压番茄主杆，当压力过大超过螺旋弹簧弹力时，压力杆向着刀片杆一侧在保持架中滑动，当压力杆接触到位置传感器时，位置传感器给出信号，此时表明压力过大，步进电机转动使得保持架与摘除机构运动方向的夹角变小，当位置传感器信号丢失时，步进电机停止转动，线性导轨滑台向下移动的距离由此前得到的主杆、侧枝和侧芽的特性决定，当摘除机构运动到与侧枝一定距离时停住，步进电机再次转动使得压力杆的运动方向与线性导轨滑台的运动方向相同，此时线性导轨滑台再次带动摘除机构向下移动，从而使得刀片杆紧贴主杆，并且在转动过程中，刀刃通过侧芽而使得侧芽摘除，这一过程需要线性导轨滑台的向下移动和步进电机带动刀片杆的转动相互配合以实现番茄侧芽的摘除作业，步进电机带动刀片杆转动的角度位置即线性导轨运动方向与保持架转动方向的角度小于90度。当摘除机构完成侧芽摘除作业后，线性导轨滑台反向移动，联动部件动作使得夹紧机构松开番茄主杆，机器人手臂退回，线性导轨滑台和步进电机都回归原位以进行下一次摘除作业。
上述技术方案中，采用的线性导轨的步进电机和摘除机构的步进电机均可采用PLC为三菱FX1S-30MT-D，驱动器为ZD-6560-V4。
本发明采用的联动部件的机械臂可通过SG-5010舵机动作，舵机通过51单片机驱动控制。

Claims (1)

1.番茄侧芽摘除装置，其特征在于：包括竖直的线性导轨(1)、摘除机构以及夹紧机构；
摘除机构包括U型的固定架(2)，固定架(2)的U型底端与线性导轨的滑台(22)固连，固定架(2)的U型开口端内，一侧壁通过传动轴承(7)安装有传动轴(6)，传动轴一端固定有左保持架(8)，另一侧壁上通过连接轴承(15)安装有连接轴(14)，连接轴(14)端部固定有右保持架(13)，固定架(2)上还设有步进电机(3)，步进电机(3)通过同步带(4)和同步带齿轮(5)将动力传递至传动轴(6)，左保持架(8)和右保持架(13)相对的面上对称地开有条状凹槽，两条凹槽内各置有一个螺旋弹簧(11)，左右保持架间平行地安装有压力杆(9)和刀片杆(10)，压力杆的两端及刀片杆的两端均分置于两条凹槽内，螺旋弹簧(11)位于压力杆和刀片杆之间，右保持架的凹槽内还设有位置传感器(12)；
夹紧机构包括连接架(16)和联动部件(17)，联动部件(17)通过连接架(16)固定于线性导轨的底座(23)上、联动部件(17)为一对可实现开合运动的机械臂，两只机械臂前端分别固定有左夹持手(18)和右夹持手(19)，当两只机械臂闭合时左夹持手(18)和右夹持手(19)夹紧。
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