CN108124585A - 一种菱角采摘机器人 - Google Patents

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骆敏舟
卢钰
陈赛旋
吕自贵
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Abstract

本发明公开一种菱角采摘机器人，包括双体船、风扇推进器、拔禾机构、摘果机构、果实输送收集模块、菱角秧输出机构、控制模块、导航模块和通信模块。本发明的菱角采摘机器人可以进行柔性采摘，不伤菱角秧，可根据成熟果实的大小调整拨轮的间隙，将成熟的菱角果实摘下，不伤害未成熟菱角果实，还可以将成熟果实采摘完毕的菱角秧送回水中不影响其正常生长，从而避免因为采摘不当造成减产。本发明的菱角采摘机器人可以适应不同深度的多种水域状况，不仅可以实现大水域的菱角采摘，也可以满足在狭窄及浅水水域的菱角采摘，从而大大提高了工作效率，降低了劳动强度和人工成本，适宜推广应用。

Description

一种菱角采摘机器人
技术领域
本发明涉及一种菱角采摘机器人，属于机器人应用技术领域。
背景技术
菱角原生于欧洲，其果实美味可口，具有较高的食用和药用价值，在中国南方尤其以长江下游太湖地区和珠江三角洲栽培最多。菱角已经成为一种优质的农村致富项目，长江中上游陕西南部，平原安徽、江苏、湖北、湖南、江西及浙江、福建、广东、台湾等省都广泛进行人工栽培。菱角种植面积广阔，成熟周期短，采摘时间少，强度大。
目前菱角采摘仍为人工采摘，采摘过程中采摘者乘坐小木船或大木盆在湖泊上进行采摘，效率低下，劳动强度大，人工成本高，而且还潜在安全问题。国内现有的菱角采摘装备，通过大型船只同时运载多人进行采摘，仅仅简单增加了同一时间的采摘人数，仍然是人工采摘为主，自动化程度不够。同时，因为船上载人多，吃水深，所以该采摘装备只适用于深水区，无法满足不同水域棱角种植的需求，大大限制了该采摘装备的推广使用。因此，迫切需要研制一款可以自主采摘菱角的菱角采摘机器人。
发明内容
为解决现有技术存在的工作效率低、劳动强度大、人工成本高和无法推广应用等缺陷，本发明提供一种菱角采摘机器人，其可以自主采摘菱角，通过对菱角大小进行识别、从而选择成熟果实采摘，适用于不同水域调节的采摘工作，本发明的采摘机器人提高了工作自动化程度和工作效率，大大降低了劳动成本和劳动强度。
本发明所采用的技术方案是：一种菱角采摘机器人，包括双体船、风扇推进器、拔禾机构、摘果机构、果实输送收集模块、菱角秧输出机构、控制模块、导航模块和通信模块。
所述风扇推进器设置在双体船后部，为双体船提供动力，通过差速控制双体船航向，可以实现双体船灵活运动。优选，在所述双体船的船体后部并列设置两个风扇推进器。
所述拔禾机构位于双体船前部，优选，所述双体船呈“凹”字型，在船体前部中央有一凹进结构，所述拔禾机构位于双体船前部凹进结构处，水平方向呈一定角度与船体连接，该角度不为零。所述拔禾机构为一对拔禾传送装置，包括拔禾传送链、链轮、拔禾驱动电机、电动推杆和拔禾传送链托板。所述拔禾传送链前端可以伸入水中，在拔禾驱动电机驱动下夹持菱角秧并传送至摘果机构。所述拔禾机构通过电动推杆与船体连接。优选，所述拔禾机构还可以通过电动推杆调节拔禾传送链的入水深度，电动推杆、拔禾传动链托板和船体组成三连杆机构，不仅可以调节拔禾机构入水深度还可以提高机构稳定性。一对拔禾传送链通过拔禾驱动电机驱动啮合，可以稳定夹持菱角秧并且不伤害菱角秧。
所述摘果机构位于拔禾机构下方，包括一对果实采摘拨轮和摘果驱动电机，所述果实采摘拨轮分别由安装在其下方的两个摘果驱动电机驱动。
所述果实输送收集模块位于所述摘果机构下方，包括果实传送带和果实收集箱。优选，所述果实传送带上设置有隔板结构。所述摘果机构位于拔禾机构和果实输送收集模块之间。
所述菱角秧输出机构位于船体中间、拔禾传送链末端下方，与外部水域相通。
所述双体船上还设置有控制模块、导航模块和通信模块。所述控制模块通过预设程序控制菱角采摘机器人的整体动作。所述导航模块实现菱角采摘机器人水面自主导航，在规划好的菱角采摘路径上通过GPS导航自主采摘菱角，做到采摘过程不重不漏，在特殊情况下，可以切换至远程遥控模式，实现菱角柔性采摘。所述通讯模块用于菱角采摘机器人与外界的通讯。
优选，所述风扇推进器、拔禾机构、摘果机构、果实输送收集模块、菱角秧输出机构、控制模块、导航模块和通信模块均可拆卸地与双体船相连。作为优选实施方式，上述零部件中与水接触的装置均采用防水处理。
本发明的菱角采摘机器人工作时，拔禾机构的拔禾传送链从水中夹持菱角秧，并传送至摘果机构，摘果驱动电机驱动果实采摘拨轮将成熟的菱角与菱角秧分离，成熟的菱角落入果实传送带，果实传送带将果实送入果实收集箱；菱角秧的成熟果实被摘除后，拔禾传送链将菱角秧传送至菱角秧输出机构，菱角秧通过菱角秧输送机构再次回到水中。
所述摘果机构根据菱角果实的特殊性采用，一对采摘拨轮相隔一定距离，不仅可以采摘菱角而且不会将菱角秧打断，也不会将未成熟的菱角摘下。菱角被摘果机构摘下后，落入摘果机构下方的果实传送带，果实传送带上有隔板可以高效地将菱角送入果实收集箱。最后采摘完毕的菱角秧由拔禾传送链送至菱角秧输出机构，菱角秧输出机构和船底相通，菱角秧可以通过该机构落回水中，未成熟的果实可以继续发育，不会造成减产。
作为进一步优选，本发明的菱角采摘机器人可以搭载多种其他功能模块，如菱角播种、鱼饲料投放、渔业监测和/或菱角长势监测模块。也可以担任渔业监测、菱角长势监测等任务。
本发明的有益效果有：(1)本发明的菱角采摘机器人通过对拔禾机构、摘果机构和菱角秧输出机构的设计，可以进行柔性采摘，拔禾机构不伤菱角秧，摘果机构可根据成熟果实的大小调整拨轮的间隙，将成熟的菱角果实摘下，不伤害未成熟菱角果实，菱角秧输出机构可以将成熟果实采摘完毕的菱角秧送回水中不影响其正常生长，从而避免因为采摘不当造成减产。
(2)本发明的菱角采摘机器人可以适应不同深度的多种水域状况，不仅可以实现大水域的菱角采摘，也可以满足在狭窄及浅水水域的菱角采摘，适宜推广应用。
(3)本发明通过GPS和控制模块实现菱角采摘机器人在菱角种植水域的自主导航、远程遥控，在规划好的菱角采摘路径上通过GPS导航自主采摘菱角，做到采摘过程不重不漏，在特殊情况下，可以切换至远程遥控模式，实现菱角柔性采摘。从而大大提高了工作效率，降低了劳动强度和人工成本。
(4)本发明的菱角采摘机器人还可以根据需求，搭载菱角播种模块、鱼饲料投放等模块，以实现多种功能。并且可以担任渔业监测、菱角长势监测等任务。
附图说明
图1是本发明的菱角采摘机器人的整体结构示意图；
图2是本发明的菱角采摘机器人的主视结构示意图；
图3是本发明的菱角采摘机器人的右视结构示意图；
图4是本发明的菱角采摘机器人的俯视结构示意图；
其中，1-双体船，2-风扇推进器，3-拔禾机构，4-摘果机构，5-果实输送收集模块，6-菱角秧输出机构，31-拔禾传送链，32-链轮，33-电动推杆，34-拔禾传送链托板，41-果实采摘拨轮，51-果实传送带。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明的结构原理作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的一种菱角采摘机器人，包括双体船1、风扇推进器2、拔禾机构3、摘果机构4、果实输送收集模块5、菱角秧输出机构6、控制模块、导航模块和通信模块。
如图1-4所示，所述双体船1呈“凹”字型，在船体前部中央有一凹进结构。
所述风扇推进器2设置在双体船1后部，为双体船1提供动力，通过差速控制双体船航向，可以实现双体船灵活运动。优选，在双体船1的船体后部并列设置两个风扇推进器2。
如图所示，所述拔禾机构3位于双体船1前部凹进结构处，水平方向呈一定角度与船体连接。所述拔禾机构3为一对拔禾传送装置，包括拔禾传送链31、链轮32、拔禾驱动电机、电动推杆33和拔禾传送链托板34。所述拔禾传送链31前端可以伸入水中，在拔禾驱动电机驱动下夹持菱角秧并传送至摘果机构4。所述拔禾机构3还可以通过电动推杆33调节拔禾传送链31的入水深度，电动推杆33、拔禾传动链托板34和船体组成三连杆机构，不仅可以调节拔禾机构3入水深度还可以提高机构稳定性。一对拔禾传送链31通过拔禾驱动电机驱动啮合，可以稳定夹持菱角秧并且不伤害菱角秧。
所述摘果机构4位于拔禾机构3下方，包括一对果实采摘拨轮41和摘果驱动电机，所述果实采摘拨轮41分别由安装在其下方的两个摘果驱动电机驱动。所述果实输送收集模块5位于所述摘果机构4下方，包括果实传送带51和果实收集箱。所述摘果机构4位于拔禾机构3和果实输送收集模块5之间。所述菱角秧输出机构6位于船体中间、拔禾传送链末端下方，与外部水域相通。
所述双体船1上还设置有控制模块、导航模块和通信模块。所述控制模块通过预设程序控制菱角采摘机器人的整体动作。所述导航模块实现菱角采摘机器人水面自主导航，在规划好的菱角采摘路径上通过GPS导航自主采摘菱角，做到采摘过程不重不漏，在特殊情况下，可以切换至远程遥控模式，实现菱角柔性采摘。所述通讯模块用于菱角采摘机器人与外界的通讯。
所述风扇推进器2、拔禾机构3、摘果机构4、果实输送收集模块5、菱角秧输出机构6、控制模块、导航模块和通信模块均可拆卸地与双体船1相连，所述与水接触的装置均采用防水处理。
本发明的菱角采摘机器人工作时，拔禾机构3的拔禾传送链31从水中夹持菱角秧，并传送至摘果机构4，摘果驱动电机驱动果实采摘拨轮41将成熟的菱角与菱角秧分离，成熟的菱角落入果实传送带51，果实传送带51将果实送入果实收集箱；菱角秧的成熟果实被摘除后，拔禾传送链31将菱角秧传送至菱角秧输出机构6，菱角秧通过菱角秧输送机构6再次回到水中。
所述摘果机构4根据菱角果实的特殊性采用，一对采摘拨轮41相隔一定距离，不仅可以采摘菱角而且不会将菱角秧打断，也不会将未成熟的菱角摘下。菱角被摘果机构4摘下后，落入摘果机构4下方的果实传送带51，果实传送带51上有隔板可以高效地将菱角送入果实收集箱。采摘完毕的菱角秧由拔禾传送链31送至菱角秧输出机构6，菱角秧输出机构6和船底相通，菱角秧可以通过该机构落回水中，未成熟的果实可以继续发育，不会造成减产。
本发明的菱角采摘机器人可以搭载多种其他功能模块，如菱角播种、鱼饲料投放等模块。也可以担任渔业监测、菱角长势监测等任务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的一般技术人员来说，凡不脱离本发明构思前提下，所作出的等同变化和修改，均应涵盖在本发明要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种菱角采摘机器人，其特征在于：包括双体船、风扇推进器、拔禾机构、摘果机构、果实输送收集模块、菱角秧输出机构、控制模块、导航模块和通信模块；
所述风扇推进器设置在双体船后部，为双体船提供动力；
所述拔禾机构位于双体船前部，所述拔禾机构为一对拔禾传送装置，包括拔禾传送链、链轮、拔禾驱动电机、电动推杆和拔禾传送链托板，所述拔禾机构通过电动推杆与船体连接；
所述摘果机构位于拔禾机构下方，包括一对果实采摘拨轮和摘果驱动电机，所述果实采摘拨轮分别由安装在其下方的两个摘果驱动电机驱动；
所述果实输送收集模块位于所述摘果机构下方，包括果实传送带和果实收集箱；
所述菱角秧输出机构位于船体中间、拔禾传送链末端下方，与外部水域相通；
所述双体船上还设置有控制模块、导航模块和通信模块。
2.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述双体船呈“凹”字型，在船体前部中央有一凹进结构，所述拔禾机构位于双体船前部凹进结构处。
3.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：在所述双体船的船体后部并列设置两个风扇推进器。
4.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述拔禾机构在水平方向呈一定角度与所述双体船的船体连接。
5.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述拔禾驱动电机的电动推杆可以调节拔禾传送链的入水深度。
6.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述果实传送带上设置有隔板结构。
7.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述风扇推进器、拔禾机构、摘果机构、果实输送收集模块、菱角秧输出机构、控制模块、导航模块和通信模块均可拆卸地与双体船相连。
8.根据权利要求1所述的菱角采摘机器人，其特征在于：上述零部件中与水接触的装置均采用防水处理。
9.根据权利要求1-8任一项所述的菱角采摘机器人，其特征在于：所述菱角采摘机器人还搭载菱角播种、鱼饲料投放、渔业监测和/或菱角长势监测模块。
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