CN107711067A - 一种垄作草莓采摘机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垄作草莓采摘机器人，包括左右横移装置、前后横移装置、上下升降装置、采摘装置、框架和滚轮；所述左右横移装置由第一电机、第一同步带模组、第一连接滑块、第一直线导轨、第一运动滑块；所述前后横移装置包括第二电机、第二同步带模组、第二连接滑块、第二直线导轨、第二运动滑块；所述上下升降装置包括第三电机、定槽板、动槽板、定槽板盖、滑轮组、第一摩擦控制轮组、第二摩擦控制轮组；所述采摘装置包括收集框、收集摆杆、收集挑杆、摆杆偏心盘、摆杆马达、采摘刀具；所述采摘刀具包括固定刀片、移动刀片、刀片马达。本发明可以通过挑杆一次挑起采摘多颗草莓，提高了采摘效率，降低了工人的劳动强度。

Description

一种垄作草莓采摘机器人
技术领域
本发明涉及一种草莓采摘装置，属于农业机械领域，能够实现垄作草莓的自动化采摘。
背景技术
目前，我国的草莓采摘完全依赖人工，不仅劳动强度大，且十分耗时，在草莓收获季节由于工人少，有许多草莓腐烂在地里，造成人.力、财力的巨大浪费和损失。许多人都在研究自动化采摘草莓，以减少成本，提高效率。德国、日本已经研究出了一大批草莓采摘机器人，但对于种植成本较低的垄作草莓却没有很好的效果，多是利用单一的机械手臂或者震动来实现采摘，效率低或容易损伤草莓。
申请号为CN201210037967.8，名称为草莓采摘机器人精准采摘执行机构及垄作草莓采摘机器人的发明专利介绍了一种多自由度的采摘机器人，能够精确定位夹持并剪切目标草莓果柄，实现草莓的准确和连续采摘。
申请号为CN201410051007.6，名称为一种大棚垄作式草莓采摘装置及方法的发明专利介绍了一种一次可以采摘多个草莓的采摘装置，可以大量采摘垄作草莓且能让果农不需弯腰就能进行采摘。
目前的草莓采摘装置多使用的是丝杆传动，丝杆模组对工作环境的要求较高且制造成本高昂，因此并不适用于农田环境。末端使用单手臂机械爪，采摘效率不高。有的采摘装置采摘机构比较复杂，采摘时刀片与茎接触不牢靠，易导致切不断的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种垄作草莓采摘机器人，具有结构简单、制造容易、采摘效率高的特点。
一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：包括左右横移装置、前后横移装置、上下升降装置、采摘装置、框架和滚轮；所述左右横移装置由第一电机2、第一同步带模组3、第一连接滑块4、第一直线导轨5、第一直线导轨支撑座6、第一运动滑块7；所述前后横移装置包括第二电机8、第二同步带模组9、第二连接滑块10、第二直线导轨11、第二直线导轨支撑座12、第二运动滑块13；所述上下升降装置包括第三电机14、定槽板15、动槽板16、定槽板盖17、滑轮组18、第一摩擦控制轮组19、第二摩擦控制轮组20；所述采摘装置包括收集框21、收集摆杆22、收集挑杆23、摆杆偏心盘24、摆杆马达25、采摘刀具；所述采摘刀具包括固定刀片26、移动刀片27、刀片马达28、刀片马达支架29、刀片偏心盘30；所述滚轮包括主动轮31和万向轮32；所述左右横移装置由第一电机2驱动第一同步带模组3运动；所述前后横移装置由第二电机8驱动第二同步带模组9运动；所述上下升降装置由第三电机14驱动滑轮组18运动。
所述左右横移装置的第一连接滑块4一端固定连接在第一同步带模组3上，第一连接滑块4另一端可移动的连接在第二同步带模组9上，第一直线导轨支撑座6与第一连接滑块4一端固定连接，第一直线导轨5两端固定连接于第一直线导轨支撑座6，第一运动滑块7可滑动的连接在第一直线导轨5上。
所述前后横移装置的第二连接滑块10一端固定连接在第二同步带模组9上，第二连接滑块10另一端可移动的连接在第一同步带模组3上，第二直线导轨支撑座12与第二连接滑块10一端固定连接，第二直线导轨11两端固定连接于第二直线导轨支撑座12，第二运动滑块13可滑动的连接在第二直线导轨11上。使用同步带传动具有很高的传动精度，成本较低，能适应较恶劣的农田环境且便于更换。
所述上下升降装置为箱式移动结构，定槽板15有三面开口，定槽板盖17与定槽板15固定连接，第一摩擦控制轮组19与定槽板15最大开口面对面固定连接，第二摩擦控制轮组20与定槽板15两侧面和定槽板盖17固定连接，动槽板16通过滑轮组18可滑动的与定槽板15连接，滑轮组18最顶端滑轮与第三电机14轴固定连接，第三电机14与定槽板15固定连接。使用滑轮组能够省力且能很容易的获得较大的运动范围，运动灵活。
所述第一运动滑块7与第二运动滑块13分别与定槽板15固定连接，使收集装置能够进行左右和前后横移运动。
所述收集框21为两面开口的箱式结构，其后侧面与动槽板16下端固定连接。
所述收集摆杆22上有轨道，收集摆杆22下端与收集框21侧壁可转动连接，摆杆偏心盘24与收集摆杆22上轨道可移动连接，摆杆偏心盘24中心连接摆杆马达35，摆杆马达35固定在收集框21外伸板上，收集挑杆23与收集摆杆22上端固定连接，收集挑杆23上开有矩形通孔和螺栓孔。收集挑杆23的最低位置位于收集框21的下前方，可以在收集框21不接触损伤草莓的情况一次挑起多颗草莓。
所述移动刀片27上有横向移动滑道，固定刀片26通过穿过移动刀片27上滑道的螺栓固定连接于收集挑杆23的矩形通孔中，移动刀片27可以相对固定刀片26左右移动且与刀片偏心盘30相切，刀片偏心盘30连接着刀片马达28，刀片马达28固定连接在刀片马达支架29上，刀片马达支架29通过螺栓螺母固定连接在收集挑杆23上。采摘刀具工作时收集挑杆23处于其最高位置，由于草莓的自重可以保证刀片与茎紧密相连，切割效率提高。
所述框架(1)下端安装有滚轮，滚轮包括两个主动轮(31)、两个万向轮(32)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种一种垄作草莓采摘机器人，能够实现精准的左右横移、前后横移、上下升降运动，通过传感装置可以实现对草莓的准确定位，利用收集挑杆实现一次定位采摘收集多颗草莓；利用滚轮可以让采摘机器人在垄沟内大范围运动，实现连续采摘。
附图说明
图1为垄作草莓采摘机器人结构示意图。
图2为上下升降装置示意图。
图3为滑轮组示意图。
图4为收集装置示意图。
图5为移动刀片、固定刀片、收集挑杆示意图。
图6为刀片马达支架示意图。
图中:1-框架，2-第一电机，3-第一同步带模组，4-第一连接滑块，5-第一直线导轨，6-第一直线导轨支撑座，7-第一运动滑块，8-第二电机，9-第二同步带模组，10-第二连接滑块，11-第二直线导轨，12-第二直线导轨支撑座，13-第二运动滑块，14-第三电机，15-定槽板，16-动槽板，17-定槽板盖，18-滑轮组，19-第一摩擦控制轮组，20-第二摩擦控制轮组，21-收集框，22-收集摆杆，23-收集挑杆，24-摆杆偏心盘，25-摆杆马达，26-固定刀片，27-移动刀片，28-刀片马达，29-刀片马达支架，30-刀片偏心盘，31-主动轮，32-万向轮。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种垄作草莓采摘机器人，包括左右横移装置、前后横移装置、上下升降装置、采摘装置、框架和滚轮；所述左右横移装置由第一电机2、第一同步带模组3、第一连接滑块4、第一直线导轨5、第一直线导轨支撑座6、第一运动滑块7；所述前后横移装置包括第二电机8、第二同步带模组9、第二连接滑块10、第二直线导轨11、第二直线导轨支撑座12、第二运动滑块13；所述上下升降装置包括第三电机14、定槽板15、动槽板16、定槽板盖17、滑轮组18、第一摩擦控制轮组19、第二摩擦控制轮组20；所述采摘装置包括收集框21、收集摆杆22、收集挑杆23、摆杆偏心盘24、摆杆马达25、采摘刀具；所述采摘刀具包括固定刀片26、移动刀片27、刀片马达28、刀片马达支架29、刀片偏心盘30；所述滚轮包括主动轮31和万向轮32；所述左右横移装置由第一电机2驱动第一同步带模组3运动；所述前后横移装置由第二电机8驱动第二同步带模组9运动；所述上下升降装置由第三电机14驱动滑轮组18运动。
左右横移装置的第一连接滑块4一端固定连接在第一同步带模组3上，第一连接滑块4另一端可移动的连接在第二同步带模组9上，第一直线导轨支撑座6与第一连接滑块4一端固定连接，第一直线导轨5两端固定连接于第一直线导轨支撑座6，第一运动滑块7可滑动的连接在第一直线导轨5上。
前后横移装置的第二连接滑块10一端固定连接在第二同步带模组9上，第二连接滑块10另一端可移动的连接在第一同步带模组3上，第二直线导轨支撑座12与第二连接滑块10一端固定连接，第二直线导轨11两端固定连接于第二直线导轨支撑座12，第二运动滑块13可滑动的连接在第二直线导轨11上。
框架1下端安装有滚轮，滚轮包括主动轮31、万向轮32。
如图2和图3所示，上下升降装置为箱式移动结构，定槽板15有三面开口，定槽板盖17与定槽板15固定连接，第一摩擦控制轮组19与定槽板15最大开口面对面固定连接，第二摩擦控制轮组20与定槽板15两侧面，和定槽板盖17固定连接，动槽板16通过滑轮组18可滑动的与定槽板15连接，滑轮组18最顶端滑轮与第三电机14轴固定连接，第三电机14与定槽板15固定连接。第一运动滑块7与第二运动滑块13分别与定槽板15固定连接。
如图4、图5和图6所示，收集框21为两面开口的箱式结构，其后侧面与动槽板16下端固定连接。收集摆杆22上有轨道，收集摆杆22下端与收集框21侧壁可转动连接，摆杆偏心盘24与收集摆杆22上轨道可移动连接，摆杆偏心盘24中心连接摆杆马达35，摆杆马达35固定在收集框21外伸板上，收集挑杆23与收集摆杆22上端固定连接，收集挑杆23上开有矩形通孔和螺栓孔。移动刀片27上有横向移动滑道，固定刀片26通过穿过移动刀片27上滑道的螺栓固定连接于收集挑杆23的矩形通孔中，移动刀片27可以相对固定刀片26左右移动且与刀片偏心盘30相切，刀片偏心盘30连接着刀片马达28，刀片马达28固定连接在刀片马达支架29上，刀片马达支架29通过螺栓螺母固定连接在收集挑杆23上。
工作原理：将垄作草莓采摘机器人放置于草莓垄中，在小范围内工作时，利用传感器得到草莓的准确位置，通过左右横移装置、前后横移装置、上下升降装置让收集挑杆进入指定位置，摆杆电机启动，使收集挑杆带着草莓到达最高工作位置，刀片马达开始工作，草莓茎被割断，草莓落入收集框，一次采摘完成。一定范围内到达草莓采摘完毕后，滚轮带动草莓采摘机器人移动，进入下一轮采摘。

Claims (9)

1.一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：包括左右横移装置、前后横移装置、上下升降装置、采摘装置、框架和滚轮；所述左右横移装置包括第一电机(2)、第一同步带模组(3)、第一连接滑块(4)、第一直线导轨(5)、第一直线导轨支撑座(6)、第一运动滑块(7)；所述前后横移装置包括第二电机(8)、第二同步带模组(9)、第二连接滑块(10)、第二直线导轨(11)、第二直线导轨支撑座(12)、第二运动滑块(13)；所述上下升降装置包括第三电机(14)、定槽板(15)、动槽板(16)、定槽板盖(17)、滑轮组(18)、第一摩擦控制轮组(19)、第二摩擦控制轮组(20)；所述采摘装置包括收集框(21)、收集摆杆(22)、收集挑杆(23)、摆杆偏心盘(24)、摆杆马达(25)、采摘刀具；所述采摘刀具包括固定刀片(26)、移动刀片(27)、刀片马达(28)、刀片马达支架(29)、刀片偏心盘(30)；所述滚轮包括主动轮(31)和万向轮(32)；所述左右横移装置由第一电机(2)驱动第一同步带模组(3)运动；所述前后横移装置由第二电机(8)驱动第二同步带模组(9)运动；所述上下升降装置由第三电机(14)驱动滑轮组(18)运动。
2.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述左右横移装置的第一连接滑块(4)一端固定连接在第一同步带模组(3)上，第一连接滑块(4)另一端可移动的连接在第二同步带模组(9)上，第一直线导轨支撑座(6)与第一连接滑块(4)一端固定连接，第一直线导轨(5)两端固定连接于第一直线导轨支撑座(6)，第一运动滑块(7)可滑动的连接在第一直线导轨(5)上。
3.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述前后横移装置的第二连接滑块(10)一端固定连接在第二同步带模组(9)上，第二连接滑块(10)另一端可移动的连接在第一同步带模组(3)上，第二直线导轨支撑座(12)与第二连接滑块(10)一端固定连接，第二直线导轨(11)两端固定连接于第二直线导轨支撑座(12)，第二运动滑块(13)可滑动的连接在第二直线导轨(11)上。
4.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述上下升降装置为箱式移动结构，定槽板(15)有三面开口，定槽板盖(17)与定槽板(15)固定连接，第一摩擦控制轮组(19)与定槽板(15)最大开口面对面固定连接，第二摩擦控制轮组(20)与定槽板(15)两侧面和定槽板盖(17)固定连接，动槽板(16)通过滑轮组(18)可滑动的与定槽板(15)连接，滑轮组(18)最顶端滑轮与第三电机(14)轴固定连接，第三电机(14)与定槽板(15)固定连接。
5.如权利要求4所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述第一运动滑块(7)与第二运动滑块(13)分别与定槽板(15)固定连接。
6.如权利要求4所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述收集框(21)为两面开口的箱式结构，其后侧面与动槽板(16)下端固定连接。
7.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述收集摆杆(22)上有轨道，收集摆杆(22)下端与收集框(21)侧壁可转动连接，摆杆偏心盘(24)与收集摆杆(22)上轨道可移动连接，摆杆偏心盘(24)中心连接摆杆马达(35)，摆杆马达(35)固定在收集框(21)外伸板上，收集挑杆(23)与收集摆杆(22)上端固定连接，收集挑杆(23)上开有矩形通孔和螺栓孔。
8.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述移动刀片(27)上有横向移动滑道，固定刀片(26)通过穿过移动刀片(27)上滑道的螺栓固定连接于收集挑杆(23)的矩形通孔中，移动刀片(27)可以相对固定刀片(26)左右移动且与刀片偏心盘(30)相切，刀片偏心盘(30)连接着刀片马达(28)，刀片马达(28)固定连接在刀片马达支架(29)上，刀片马达支架(29)通过螺栓螺母固定连接在收集挑杆(23)上。
9.如权利要求1所述的一种垄作草莓采摘机器人，其特征在于：所述框架(1)下端安装有滚轮，滚轮包括两个主动轮(31)、两个万向轮(32)。
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