CN106973645A - 包括传动齿轮的切割平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括传动齿轮的切割平台，其中所述传动齿轮包括齿轮主体和套在所述齿轮主体上并能相对于齿轮轴转动的齿轮套。

Description

包括传动齿轮的切割平台

技术领域

本发明涉及齿轮领域，尤其涉及一种包括传动齿轮的切割平台。

背景技术

椰子，为棕榈科椰子属植物，植株高大，乔木状，高15-30米，茎粗壮，有环状叶痕，基部增粗，常有簇生小根。叶柄粗壮，花序腋生，果卵球状或近球形，果腔含有胚乳(即“果肉”或种仁)，胚和汁液(椰子水)，花果期主要在秋季。

椰子原产于亚洲东南部、印度尼西亚至太平洋群岛，中国广东南部诸岛及雷州半岛、海南、台湾地区及云南南部热带地区均有栽培。椰子为重要的热带木本油料作物。具有极高的经济价值，全株各部分都有用途。

然而，对于人们来说，由于椰果生长的位置较高，采摘椰果是一个艰难的工种，当前，还采用原始的竹竿进行采摘，对于马路两侧的椰果的采摘尤其要注意，因为，路上行人车辆众多，掉下的椰果容易砸伤行人或车辆，而且这样的采摘模式效率很低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自动椰果切割平台，首先搭建机械采摘平台，然后通过图像识别方式基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定椰果切割点的实际位置，最后基于当前椰果位置驱动机械手臂前往与当前椰果位置对应的预定采摘位，并基于椰果切割点的实际位置和机械手臂所在的预定采摘位确定切割驱动信号，还采用机械手臂下方的椰果收纳设备进行椰果的收纳，从而实现平坦道路上，尤其是马路两侧椰果的快速采摘。

根据本发明的一方面，提供了一种包括传动齿轮的切割平台，应用于城市道路两侧的景观椰树，包括椰树高度检测设备、作业底座、升降台、太阳能电源和驱动控制设备，椰树高度检测设备、升降台、太阳能电源和驱动控制设备都设置在作业底座上方，驱动控制设备设置在升降台和作业底座之间，用于为升降台的上下升降提供驱动动力，太阳能电源分别与椰树高度检测设备和驱动控制设备连接，用于为椰树高度检测设备和驱动控制设备提供动力，椰树高度检测设备用于识别待采摘椰树的高度，驱动控制设备与椰树高度检测设备连接，用于基于待采摘椰树的高度确定升降台的上升高度，并基于确定的上升高度向升降台发送第一驱动控制信号；

其中，作业底座为可移动式底座，具有万向轮、驱动电机和驱动轮，驱动电机与驱动轮连接，所述平台还包括椰树识别设备，用于识别城市道路两侧的景观椰树以作为待采摘椰树，并基于识别的待采摘椰树的位置向驱动电机发送第二驱动控制信号；

所述升降台中包括传动齿轮，所述传动齿轮包括齿轮主体和套在所述齿轮主体上并能相对于齿轮轴转动的齿轮套。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中，还包括：

连接杆，一端连接升降台，另一端连接机械手臂，用于将机械手臂维系到升降台上；

机械手臂，用于采摘待采摘椰树上的椰果，其中，机械手臂具有多个预定采摘位；

其中，椰树识别设备在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中，还包括：

手臂控制箱，设置在机械手臂上；

椰果位置识别设备，嵌入在手臂控制箱的外壳侧面，包括椰果图像采集设备、椰果识别设备、甜度判断设备、椰果位置分析设备和切割点分析设备，椰果图像采集设备用于向待采摘椰树的顶部进行图像拍摄以获得高清椰树图像，椰果识别设备与椰果图像采集设备连接，用于接收高清椰树图像，并基于各种椰果类型的基准椰果图案对高清椰树图像进行椰果识别以获得椰果子图像以及对应的椰果类型；

在所述椰果位置识别设备中：甜度判断设备与椰果识别设备连接，用于基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色，并基于椰果子图像的颜色和椰果子图像对应的椰果类型判断椰果子图像对应的椰果的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出椰果采摘信号，否则，发出椰果保留信号，椰果位置分析设备与甜度判断设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定当前椰果位置，切割点分析设备与椰果位置分析设备连接，用于基于椰果子图像检测出椰果的生长枝条，并将生长枝条与椰果连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为椰果切割点，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定椰果切割点的实际位置；

手臂驱动设备，设置在手臂控制箱的外壳内，分别与椰果位置分析设备和切割点分析设备连接，用于基于当前椰果位置驱动机械手臂前往与当前椰果位置对应的预定采摘位，还用于基于椰果切割点的实际位置和机械手臂所在的预定采摘位确定切割驱动信号；

切割执行设备，位于机械手臂上，与手臂驱动设备连接，用于接收切割驱动信号，基于切割驱动信号前往椰果切割点的实际位置以执行椰果生长枝条切割操作，并在完成切割操作后，发出切割结束信号；

椰果收纳设备，设置在机械手臂的下方、作业底座上方，分别与甜度判断设备和切割执行设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，自动打开椰果收纳板以接纳切割执行设备切割到的椰果，还用于在接收到切割结束信号后预定时间间隔，自动关闭椰果收纳板。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中：在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算椰果子图像中各个像素点的颜色分量的平均值以作为椰果子图像的颜色。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中：在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算每一个颜色分量数值的像素点出现频率，对出现频率进行排序，将出现频率最高的颜色分量数值作为椰果子图像的颜色。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中，还包括：数据存储设备，分别与椰果位置识别设备和椰果收纳设备连接，用于预先存储各种椰果类型的基准椰果图案，还用于预先存储预设甜度阈值、预设距离和预定时间间隔。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中：数据存储设备采用FLASH存储器或SD存储卡来实现，数据存储设备被设置在手臂控制箱的外壳内。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中：在所述椰果位置识别设备中：在甜度判断设备发出椰果保留信号后，甜度判断设备对从椰果识别设备接收到的下一个椰果子图像继续进行相应的甜度判断操作。

更具体地，在所述自动椰果切割平台中：椰树识别设备基于图像识别模式对城市道路两侧的景观椰树进行识别，并在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号，驱动电机在接收到停止采椰信号时，驱动驱动轮向前移动，直到椰树识别设备识别到城市道路两侧的景观椰树。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的自动椰果切割平台的结构方框图。

附图标记：1椰树高度检测设备；2作业底座；3升降台；4太阳能电源；5驱动控制设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的自动椰果切割平台的实施方案进行详细说明。

椰子分为高种椰子和矮种椰子，其中高种椰子是目前世界上最大量种植的商品性椰子。高种椰子植株高15-30米，基部膨大，异株授粉，7-8年开始结果，含油率高，经济寿命长达70-80年。矮种椰子按果实和叶片颜色分为红矮、黄矮和绿矮三类。植株仅高5-15米，自花授粉，3-4年开始结果，果小而多，椰肉薄、软，含油率低。经济寿命30-40年。主要作水果、杂交亲本和观赏用。

由于高种椰子是椰子种植最多的品种，因而一般椰果的生长位置较高，采用人工的采摘方式很困难，为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动椰果切割平台，对于平坦道路，采用可移动式的机械设备作为采摘平台，增加多个数据采集设备进行椰果及周围环境的参数采集，从而准确找到采摘点，实现机械化的自动采摘。

一种包括传动齿轮的切割平台，应用于城市道路两侧的景观椰树，包括椰树高度检测设备、作业底座、升降台、太阳能电源和驱动控制设备，椰树高度检测设备、升降台、太阳能电源和驱动控制设备都设置在作业底座上方，驱动控制设备设置在升降台和作业底座之间，用于为升降台的上下升降提供驱动动力，太阳能电源分别与椰树高度检测设备和驱动控制设备连接，用于为椰树高度检测设备和驱动控制设备提供动力，椰树高度检测设备用于识别待采摘椰树的高度，驱动控制设备与椰树高度检测设备连接，用于基于待采摘椰树的高度确定升降台的上升高度，并基于确定的上升高度向升降台发送第一驱动控制信号；

其中，作业底座为可移动式底座，具有万向轮、驱动电机和驱动轮，驱动电机与驱动轮连接，所述平台还包括椰树识别设备，用于识别城市道路两侧的景观椰树以作为待采摘椰树，并基于识别的待采摘椰树的位置向驱动电机发送第二驱动控制信号；

所述升降台中包括传动齿轮，所述传动齿轮包括齿轮主体和套在所述齿轮主体上并能相对于齿轮轴转动的齿轮套。

图1为根据本发明实施方案示出的自动椰果切割平台的结构方框图，所述平台包括椰树高度检测设备、作业底座、升降台、太阳能电源和驱动控制设备，椰树高度检测设备、升降台、太阳能电源和驱动控制设备都设置在作业底座上方，驱动控制设备设置在升降台和作业底座之间，用于为升降台的上下升降提供驱动动力，太阳能电源分别与椰树高度检测设备和驱动控制设备连接，用于为椰树高度检测设备和驱动控制设备提供动力；

其中，椰树高度检测设备用于识别待采摘椰树的高度，驱动控制设备与椰树高度检测设备连接，用于基于待采摘椰树的高度确定升降台的上升高度，并基于确定的上升高度向升降台发送第一驱动控制信号；

其中，作业底座为可移动式底座，具有万向轮、驱动电机和驱动轮，驱动电机与驱动轮连接，所述平台还包括椰树识别设备，用于识别城市道路两侧的景观椰树以作为待采摘椰树，并基于识别的待采摘椰树的位置向驱动电机发送第二驱动控制信号。

接着，继续对本发明的自动椰果切割平台的具体结构进行进一步的说明。

所述自动椰果切割平台中还可以包括：

连接杆，一端连接升降台，另一端连接机械手臂，用于将机械手臂维系到升降台上；

机械手臂，用于采摘待采摘椰树上的椰果，其中，机械手臂具有多个预定采摘位；

其中，椰树识别设备在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号。

所述自动椰果切割平台中还可以包括：

手臂控制箱，设置在机械手臂上；

椰果位置识别设备，嵌入在手臂控制箱的外壳侧面，包括椰果图像采集设备、椰果识别设备、甜度判断设备、椰果位置分析设备和切割点分析设备，椰果图像采集设备用于向待采摘椰树的顶部进行图像拍摄以获得高清椰树图像，椰果识别设备与椰果图像采集设备连接，用于接收高清椰树图像，并基于各种椰果类型的基准椰果图案对高清椰树图像进行椰果识别以获得椰果子图像以及对应的椰果类型；

在所述椰果位置识别设备中：甜度判断设备与椰果识别设备连接，用于基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色，并基于椰果子图像的颜色和椰果子图像对应的椰果类型判断椰果子图像对应的椰果的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出椰果采摘信号，否则，发出椰果保留信号，椰果位置分析设备与甜度判断设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定当前椰果位置，切割点分析设备与椰果位置分析设备连接，用于基于椰果子图像检测出椰果的生长枝条，并将生长枝条与椰果连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为椰果切割点，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定椰果切割点的实际位置；

手臂驱动设备，设置在手臂控制箱的外壳内，分别与椰果位置分析设备和切割点分析设备连接，用于基于当前椰果位置驱动机械手臂前往与当前椰果位置对应的预定采摘位，还用于基于椰果切割点的实际位置和机械手臂所在的预定采摘位确定切割驱动信号；

切割执行设备，位于机械手臂上，与手臂驱动设备连接，用于接收切割驱动信号，基于切割驱动信号前往椰果切割点的实际位置以执行椰果生长枝条切割操作，并在完成切割操作后，发出切割结束信号；

椰果收纳设备，设置在机械手臂的下方、作业底座上方，分别与甜度判断设备和切割执行设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，自动打开椰果收纳板以接纳切割执行设备切割到的椰果，还用于在接收到切割结束信号后预定时间间隔，自动关闭椰果收纳板。

另外，所述自动椰果切割平台中：在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算椰果子图像中各个像素点的颜色分量的平均值以作为椰果子图像的颜色。

另外，所述自动椰果切割平台中：在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算每一个颜色分量数值的像素点出现频率，对出现频率进行排序，将出现频率最高的颜色分量数值作为椰果子图像的颜色。

所述自动椰果切割平台中还可以包括：数据存储设备，分别与椰果位置识别设备和椰果收纳设备连接，用于预先存储各种椰果类型的基准椰果图案，还用于预先存储预设甜度阈值、预设距离和预定时间间隔。

另外，所述自动椰果切割平台中：数据存储设备采用FLASH存储器或SD存储卡来实现，数据存储设备被设置在手臂控制箱的外壳内。

另外，所述自动椰果切割平台中：在所述椰果位置识别设备中：在甜度判断设备发出椰果保留信号后，甜度判断设备对从椰果识别设备接收到的下一个椰果子图像继续进行相应的甜度判断操作。

另外，所述自动椰果切割平台中：椰树识别设备基于图像识别模式对城市道路两侧的景观椰树进行识别，并在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号，驱动电机在接收到停止采椰信号时，驱动驱动轮向前移动，直到椰树识别设备识别到城市道路两侧的景观椰树。

同时，所述自动椰果切割平台还可以包括时分双工通讯设备，与切割执行设备连接，用于在接收到切割结束信号后，计算当前采摘数量，并将采摘数量通过时分双工通讯链路发送到远端的城市管理中心位置。

采用本发明的自动椰果切割平台，针对现有技术中马路两侧椰果采摘困难的技术问题，通过机械采摘平台、基于高精度图像处理的椰果切割点的识别以及椰果甜度的智能化判断，联合完成马路两侧椰果的自动化采摘，从而解放了采摘人员，提高了椰果的采摘效率。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种包括传动齿轮的切割平台，应用于城市道路两侧的景观椰树，包括椰树高度检测设备、作业底座、升降台、太阳能电源和驱动控制设备，椰树高度检测设备、升降台、太阳能电源和驱动控制设备都设置在作业底座上方，驱动控制设备设置在升降台和作业底座之间，用于为升降台的上下升降提供驱动动力，太阳能电源分别与椰树高度检测设备和驱动控制设备连接，用于为椰树高度检测设备和驱动控制设备提供动力，椰树高度检测设备用于识别待采摘椰树的高度，驱动控制设备与椰树高度检测设备连接，用于基于待采摘椰树的高度确定升降台的上升高度，并基于确定的上升高度向升降台发送第一驱动控制信号；

其中，作业底座为可移动式底座，具有万向轮、驱动电机和驱动轮，驱动电机与驱动轮连接，所述平台还包括椰树识别设备，用于识别城市道路两侧的景观椰树以作为待采摘椰树，并基于识别的待采摘椰树的位置向驱动电机发送第二驱动控制信号；

所述升降台中包括传动齿轮，所述传动齿轮包括齿轮主体和套在所述齿轮主体上并能相对于齿轮轴转动的齿轮套。

2.如权利要求1所述的切割平台，其特征在于，所述平台还包括：

连接杆，一端连接升降台，另一端连接机械手臂，用于将机械手臂维系到升降台上；

机械手臂，用于采摘待采摘椰树上的椰果，其中，机械手臂具有多个预定采摘位；

其中，椰树识别设备在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号。

3.如权利要求2所述的切割平台，其特征在于，所述平台还包括：

手臂控制箱，设置在机械手臂上；

椰果位置识别设备，嵌入在手臂控制箱的外壳侧面，包括椰果图像采集设备、椰果识别设备、甜度判断设备、椰果位置分析设备和切割点分析设备，椰果图像采集设备用于向待采摘椰树的顶部进行图像拍摄以获得高清椰树图像，椰果识别设备与椰果图像采集设备连接，用于接收高清椰树图像，并基于各种椰果类型的基准椰果图案对高清椰树图像进行椰果识别以获得椰果子图像以及对应的椰果类型；

在所述椰果位置识别设备中：甜度判断设备与椰果识别设备连接，用于基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色，并基于椰果子图像的颜色和椰果子图像对应的椰果类型判断椰果子图像对应的椰果的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出椰果采摘信号，否则，发出椰果保留信号，椰果位置分析设备与甜度判断设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定当前椰果位置，切割点分析设备与椰果位置分析设备连接，用于基于椰果子图像检测出椰果的生长枝条，并将生长枝条与椰果连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为椰果切割点，基于椰果子图像在高清椰树图像中的相对位置确定椰果切割点的实际位置；

手臂驱动设备，设置在手臂控制箱的外壳内，分别与椰果位置分析设备和切割点分析设备连接，用于基于当前椰果位置驱动机械手臂前往与当前椰果位置对应的预定采摘位，还用于基于椰果切割点的实际位置和机械手臂所在的预定采摘位确定切割驱动信号；

切割执行设备，位于机械手臂上，与手臂驱动设备连接，用于接收切割驱动信号，基于切割驱动信号前往椰果切割点的实际位置以执行椰果生长枝条切割操作，并在完成切割操作后，发出切割结束信号；

椰果收纳设备，设置在机械手臂的下方、作业底座上方，分别与甜度判断设备和切割执行设备连接，用于在接收到椰果采摘信号时，自动打开椰果收纳板以接纳切割执行设备切割到的椰果，还用于在接收到切割结束信号后预定时间间隔，自动关闭椰果收纳板。

4.如权利要求3所述的切割平台，其特征在于：

在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算椰果子图像中各个像素点的颜色分量的平均值以作为椰果子图像的颜色。

5.如权利要求3所述的切割平台，其特征在于：

在甜度判断设备中，基于椰果子图像中各个像素点的颜色分量确定椰果子图像的颜色包括：获取椰果子图像中各个像素点的颜色分量，计算每一个颜色分量数值的像素点出现频率，对出现频率进行排序，将出现频率最高的颜色分量数值作为椰果子图像的颜色。

6.如权利要求4或5所述的切割平台，其特征在于，还包括：

数据存储设备，分别与椰果位置识别设备和椰果收纳设备连接，用于预先存储各种椰果类型的基准椰果图案，还用于预先存储预设甜度阈值、预设距离和预定时间间隔。

7.如权利要求6所述的切割平台，其特征在于：

数据存储设备采用FLASH存储器或SD存储卡来实现，数据存储设备被设置在手臂控制箱的外壳内。

8.如权利要求7所述的切割平台，其特征在于：

在所述椰果位置识别设备中：在甜度判断设备发出椰果保留信号后，甜度判断设备对从椰果识别设备接收到的下一个椰果子图像继续进行相应的甜度判断操作。

9.如权利要求8所述的切割平台，其特征在于：

椰树识别设备基于图像识别模式对城市道路两侧的景观椰树进行识别，并在识别不到城市道路两侧的景观椰树时，向驱动电机发送停止采椰信号，驱动电机在接收到停止采椰信号时，驱动驱动轮向前移动，直到椰树识别设备识别到城市道路两侧的景观椰树。