CN108702927A - 菠萝收割机器人 - Google Patents

Abstract

菠萝收割机器人，包括有收割机械手、机械臂、机械座、输送装置以及控制器，收割机械手包括有爪板、线割电机、线割主动轮、线割被动轮以及切割线，输送装置包括有输送带、输送电机、支架、主动轮以及被动轮；使用时，利用控制器控制机械臂带动收割机械手向菠萝移动，控制线割电机驱动切割线转动，利用转动的切割线将菠萝的果柄切断，然后控制收割机械手将菠萝送到输送装置的输送带，再利用输送带将菠萝送到机动车的车厢上，实施了菠萝的智能机械收割，提高了菠萝收割的效率。

Description

菠萝收割机器人

技术领域

本发明涉及一种菠萝收割设备，特别涉及一种收割菠萝的菠萝收割机器人。

背景技术

目前，菠萝收割，使用人工采摘，人工采摘的劳动强度较大，效率较低；一种菠萝收割机器人，已成为企业降低农民劳动强度，以及提高收割效率的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种菠萝收割机器人，用于降低工人采摘菠萝的劳动强度，以及提高菠萝收割的效率。

本发明的所采取的技术方案是：菠萝收割机器人包括有收割机械手、机械臂、机械座、输送装置以及控制器，机械座、输送装置以及控制器安装于机动车上，机械座与机械臂连接，机械臂与收割机械手连接；收割机械手包括有爪板、线割电机、线割主动轮、线割被动轮以及切割线，机械臂连接与爪板连接，线割电机的机座与爪板固定连接，线割电机的电机轴与线割主动轮连接，线割被动轮的轮轴与爪板连接，线割被动轮通过切割线与线割主动轮连接，爪板设有果柄导入槽孔，利用线割电机驱动切割线旋转，利用切割线将菠萝的果柄切割断；输送装置包括有输送带、输送电机、支架、主动轮以及被动轮，支架与机动车连接，主动轮以及被动轮通过其轮轴与支架连接，输送电机的机座与支架固定连接，输送电机的电机轴与主动轮连接，主动轮通过输送带与被动轮连接，利用输送带将菠萝送到机动车的车厢；控制器包括有摄像传感器、果柄导入传感器、上升接近传感器、果柄切断传感器、启动开关、停止开关以及智能触屏显示器；摄像传感器安装于机械臂上，果柄导入传感器以及上升接近传感器安装于爪板上，用于检测菠萝的位置；控制器、启动开关、停止开关以及智能触屏显示器安装于机动车的驾驶室内；控制器通过控制线与摄像传感器、果柄导入传感器、上升接近传感器、果柄切断传感器、启动开关、停止开关以及智能触屏显示器连接。

菠萝收割机器人的使用方法是：使用时，将机动车驾驶入菠萝田地后，利用启动开关驱动控制器工作，控制器控制输送装置的输送电机带动输送带运行，控制器控制线割电机通过线割主动轮以及线割被动轮带动切割线旋转；同时，控制器控制机械臂带动收割机械手移动到菠萝的上方，然后控制收割机械手向菠萝移动，控制爪板向菠萝果柄移动，使爪板的果柄导入槽孔插到菠萝果柄的位置；当菠萝的果柄进入到接近果柄导入传感器时，果柄导入传感器将其信号传输给控制器，控制器控制收割机械手停止移动；收割机械手停止移动后，控制器控制机械臂带动收割机械手上升，旋转的切割线跟随爪板上升；当收割机械手爪板上的上升接近传感器接近菠萝时，切割线上升到果柄的切割位置，上升接近传感器将其信号传输给控制器，控制器控制收割机械手停止上升；收割机械手停止上升后，控制器控制收割机械手向果柄移动，利用旋转切割线将菠萝的果柄切割断；菠萝的果柄被切割断后，控制器控制收割机械手将爪板7的菠萝送到输送装置的输送带，输送带将该菠萝送到机动车的车厢；如此不断循环，实施了菠萝的智能机器化收割。

本发明的有益效果是：菠萝收割机器人包括有收割机械手、机械臂、机械座、输送装置以及控制器，收割机械手包括有爪板、线割电机、线割主动轮、线割被动轮以及切割线，输送装置包括有输送带、输送电机、支架、主动轮以及被动轮；使用时，利用控制器控制机械臂带动收割机械手向菠萝移动，控制线割电机驱动切割线转动，利用转动的切割线将菠萝的果柄切断，然后控制收割机械手将菠萝送到输送装置的输送带，再利用输送带将菠萝送到机动车的车厢上，实施了菠萝的智能机械收割，提高了菠萝收割的效率。

附图说明

图1是菠萝收割机器人的结构示意图；

图2是收割装置结构示意图；

图3是输送带的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明进行进一步的说明：

如图1所示的菠萝收割机器人的结构示意图、图2所示的收割装置结构示意图以及图3所示的输送带结构示意图，菠萝收割机器人包括有收割机械手1、机械臂2、机械座3、输送装置4以及控制器5，机械座3、输送装置4以及控制器5安装于机动车6上，机械座3与机械臂2连接，机械臂2与收割机械手1连接；收割机械手1包括有爪板7、线割电机8、线割主动轮9、线割被动轮10以及切割线11，机械臂2连接与爪板7连接，线割电机8的机座与爪板7固定连接，线割电机8的电机轴与线割主动轮9连接，线割被动轮10的轮轴与爪板7连接，线割被动轮10通过切割线11与线割主动轮9连接，爪板7设有果柄导入槽孔12，利用线割电机8驱动切割线11旋转，利用切割线11将菠萝13的果柄14切割断；输送装置4包括有输送带15、输送电机16、支架17、主动轮18以及被动轮19，支架17与机动车6连接，主动轮18以及被动轮19通过其轮轴与支架17连接，输送电机16的机座与支架17固定连接，输送电机16的电机轴与主动轮18连接，主动轮18通过输送带15与被动轮19连接，利用输送带15将菠萝13送到机动车6的车厢20；控制器5包括有摄像传感器21、果柄导入传感器22、上升接近传感器23、果柄切断传感器24、启动开关25、停止开关26以及智能触屏显示器27；摄像传感器21安装于机械臂2上，果柄导入传感器22以及上升接近传感器23安装于爪板7上，用于检测菠萝13的位置；控制器5、启动开关25、停止开关26以及智能触屏显示器27安装于机动车6的驾驶室28内；控制器5通过控制线与摄像传感器21、果柄导入传感器22、上升接近传感器23、果柄切断传感器24、启动开关25、停止开关26以及智能触屏显示器27连接。

为了将菠萝13的果柄14切割断，收割机械手1的爪板7设有果柄导入槽孔12，果柄导入槽孔12的入口端29位于切割线11的右边，爪板7的果柄导入槽孔12的孔底端30位于切割线11的左边；线割主动轮9与线割被动轮10的高度相同，线割主动轮9的轴线与线割被动轮10的轴线平行，切割线11所在的平面与线割主动轮9以及线割被动轮10的轴线垂直，切割线11所在的平面与水平面平行；以实施菠萝13的果柄14进入到果柄导入槽孔12的孔底端30时，菠萝13的果柄14能被切割线11切割断。

为了检测被收割菠萝13以及其果柄14的位置，果柄导入传感器22、上升接近传感器23位于切割线11的右边，果柄切断传感器24位于切割线11的左边，果柄切断传感器24位于果柄导入槽孔12的孔底端30的左边；果柄导入槽孔12的中心线与果柄切断传感器24的中心线在同一垂直面上，果柄导入传感器22的中心线与水平面平行，果柄导入传感器22的中心线与果柄切断传感器24的中心线垂直，上升接近传感器23的中心线与水平面垂直，上升接近传感器23的中心线与果柄切断传感器24的中心线垂直。

为了方便调节摄像传感器21的位置，实施菠萝13的定位以及收割，控制器5的摄像传感器21设于收割机械手1的手臂31上，收割机械手1的手臂31与机械臂2连接，摄像传感器21的摄像头向右，果柄切断传感器24的检测头向右，上升接近传感器23的检测头朝上，果柄导入传感器22的检测头的检测方向与果柄导入传感器22的检测头的检测方向垂直，果柄导入传感器22位于果柄导入槽孔12的旁边。

为了避免菠萝13掉出，实施将菠萝13输送到机动车6的车厢20上，输送装置4的输送带15包括有传动带32、输送板33、左围栏34以及右围栏35；输送板33与传动带32连接，或者，输送板33与传动带32一体构成；左围栏34以及右围栏35分别设于传动带32的两边沿，左围栏34以及右围栏35与传动带32连接，或者，左围栏34以及右围栏35与传动带33一体构成；输送带15的菠萝输入口36设有输入导槽37。

为了避免左围栏34以及右围栏35阻碍传动带32转动，左围栏34设有左开口38，将左围栏34分割成为多段；右围栏35设有右开口39，将右围栏35分割成为多段；左开口38以及右开口39一直通到传动带32的带面40。

为了避免输送带15碰伤菠萝13，输送装置4的输送带15由软质弹性材料构成，软质弹性材料包括有橡胶；输送带15的带面40设有防碰格41，防碰格41由多条软质尖条42相互连接构成，软质尖条42与输送带15的带面40连接，或者，软质尖条42与输送带15的带面40一体构成，软质尖条42的尖端背向输送带15的带面40；输送装置4包括有菠萝输出口43、旋转下果阀44以及引果槽45；菠萝输出口43位于主动轮18的旁边，菠萝输出口43位于机动车6的车厢20的上方；旋转下果阀44安装于车厢20上，旋转下果阀44的入果口46对着菠萝输出口43，旋转下果阀44与引果槽45连接，引果槽45与车厢20的车厢底连接。

采集菠萝13时，为了减少菠萝13的碰伤碰伤，旋转下果阀44的旋转叶片47由软质材料构成，引果槽45由软质材料构成，旋转叶片47以及引果槽45的软质材料包括有橡胶。

菠萝收割机器人的使用方法是：使用时，将机动车6驾驶入菠萝21田地后，利用启动开关25控制器5工作，控制器5控制输送装置4的输送电机16带动输送带15运行，控制器5控制线割电机8通过线割主动轮9以及线割被动轮10带动切割线11旋转；同时，控制器5控制机械臂2带动收割机械手1移动到菠萝13的上方，然后控制收割机械手1向菠萝13移动，控制爪板7向菠萝13果柄14移动，使爪板7的果柄导入槽孔12插到菠萝13果柄14的位置；当菠萝13的果柄14进入到接近果柄导入传感器22时，果柄导入传感器22将其信号传输给控制器5，控制器5控制收割机械手1停止移动；收割机械手1停止移动后，控制器5控制机械臂2带动收割机械手1上升，旋转的切割线11跟随爪板7上升；当收割机械手1爪板7上的上升接近传感器23接近菠萝13时，切割线11上升到果柄14的切割位置，上升接近传感器23将其信号传输给控制器5，控制器5控制收割机械手1停止上升；收割机械手1停止上升后，控制器5控制收割机械手1向果柄14移动，利用旋转切割线11将菠萝13的果柄14切割断；菠萝13的果柄14被切割断后，控制器5控制收割机械手1将爪板7上的菠萝13送到输送装置4的输送带15，输送带15将该菠萝15送到机动车6的车厢20；如此不断循环，实施了菠萝13的智能机器化收割。

为了实施将爪板7的果柄导入槽孔12插到菠萝13果柄14的位置；机械臂2带动收割机械手1向菠萝13移动时，收割机械手1的手臂31上的摄像传感器21将菠萝13的位置信号传输给控制器5的智能触屏显示器48上，智能触屏显示器48将该菠萝13的位置信号显示于智能触屏显示器48上；驾驶员点触智能显示触屏48上的该菠萝13时，智能显示触屏48将该点触信号传输给控制器5，控制器5控制收割机械手1带动爪板7向该菠萝13移动，将爪板7的果柄导入槽孔12插到该菠萝13的果柄14的位置，爪板7的果柄导入槽孔12插到该菠萝13果柄14的位置，果柄14接近爪板7上的果柄导入传感器23时，果柄导入传感器23将其信号传输给控制器5。

为了利用收割机械手1的旋转切割线11将菠萝13的果柄14剪断，割机械手1的切割线11切割菠萝13的果柄14时，控制器5控制机械臂2带动收割机械手1的爪板7向右移动，使爪板7的果柄导入槽孔12向菠萝13的果柄14插入，当果柄14接近果柄切断传感器24时，菠萝13的果柄14被切割线11切割断，同时，果柄切断传感器24将其信号传输给控制器5，控制器5控制收割机械手1将被切割断果柄14的菠萝13送到输送带15；收割机械手1的切割线11切割菠萝13的果柄14时，控制器5控制线割电机8驱动线割主动轮9按顺时针方向转动，线割主动轮9通过线割被动轮10带动切割线11按顺时针方向转动，控制器5控制机械臂2带动收割机械手1的爪板7向右水平移动，切割线11跟随爪板7不断向右水平移动，相当于菠萝13的果柄14向左不断移动，随着切割线11不断向右水平移动，果柄14不断进入果柄导入槽孔12，切割线11不断切割入菠萝13的果柄14，当切割线11由果柄14的一端移动到果柄14的另一端时，菠萝13的果柄14被切割断。

为了利用切割线11将菠萝13的果柄14切割断，以及避免菠萝13由爪板7掉下，爪板7包括有上爪板49以及下爪板50，上爪板49以及下爪板50与收割机械手1的手臂31固定连接，上爪板49设有上果柄导入槽孔51，下爪板50设有下果柄导入槽孔52，上果柄导入槽孔51与下果柄导入槽孔52的形状以及大小相同；线割电机8安装于下爪板50，线割电机8位于上爪板49与下爪板50之间，线割主动轮9以及线割被动轮10安装于上爪板49，切割线11位于上爪板49的上面；上爪板49设有左围王53以及右围网54，避免菠萝13由上爪板49掉下。

收割机械手1的切割线11切割菠萝13的果柄14时，菠萝13的果柄14插入上果柄导入槽孔51以及下果柄导入槽孔52，控制器5控制线割电机8通过线割主动轮9以及线割被动轮10驱动切割线11旋转，控制器5控制收割机械手1带动上爪板49以及下爪板50向右移动，利用旋转的切割线11将菠萝13的果柄14切割断。

为了实施将收割的菠萝13送到机动车6的车厢20上，控制器5控制输送装置4的输送电机16带动输送带15运行，输送电机16带动主动轮18按顺时针方向转动，主动轮18通过输送带15的传动带32带动被动轮19按顺时针方向转动；菠萝13被送到输送带15的传动带32时，菠萝13被传动带32上的输送板33托住，使菠萝13跟随传动带32按顺时针方向转动而上升，同时，输送带15的左围栏34以及右围栏35围住菠萝13，避免菠萝13掉出；菠萝13跟随传动带32上升到输送装置4的菠萝输出口43时，菠萝13由输送装置4的菠萝输出口43流到机动车6的车厢20上；菠萝13跟随传动带32上升到输送装置4的菠萝输出口43时，菠萝13由菠萝输出口43下落到旋转下果阀44的旋转叶片47上，旋转叶片47在菠萝13重力的作用下转动，菠萝13跟随旋转叶片47转动下落到引果槽45，再由引果槽45流到机动车6的车厢20上。

菠萝收割机器人停止使用时，按下启动开关25，控制器5控制输送电机16以及线割电机8停止。

Claims (10)

1.菠萝收割机器人，其特征在于：所述的菠萝收割机器人包括有收割机械手（1）、机械臂（2）、机械座（3）、输送装置（4）以及控制器（5），机械座（3）、输送装置（4）以及控制器（5）安装于机动车（6）上，机械座（3）与机械臂（2）连接，机械臂（2）与收割机械手（1）连接；收割机械手（1）包括有爪板（7）、线割电机（8）、线割主动轮（9）、线割被动轮（10）以及切割线（11），机械臂（2）连接与爪板（7）连接，线割电机（8）的机座与爪板（7）固定连接，线割电机（8）的电机轴与线割主动轮（9）连接，线割被动轮（10）的轮轴与爪板（7）连接，线割被动轮（10）通过切割线（11）与线割主动轮（9）连接，爪板（7）设有果柄导入槽孔（12）；输送装置（4）包括有输送带（15）、输送电机（16）、支架（17）、主动轮（18）以及被动轮（19），支架（17）与机动车（6）连接，主动轮（18）以及被动轮（19）通过其轮轴与支架（17）连接，输送电机（16）的机座与支架（17）固定连接，输送电机（16）的电机轴与主动轮（18）连接，主动轮（18）通过输送带（15）与被动轮（19）连接；控制器（5）包括有摄像传感器（21）、果柄导入传感器（22）、上升接近传感器（23）、果柄切断传感器（24）、启动开关（25）、停止开关（26）以及智能触屏显示器（27）；摄像传感器（21）安装于机械臂（2）上，果柄导入传感器（22）以及上升接近传感器（23）安装于爪板（7）上；启动开关（25）、停止开关（26）以及智能触屏显示器（27）安装于机动车（6）的驾驶室（28）内；控制器（5）通过控制线与摄像传感器（21）、果柄导入传感器（22）、上升接近传感器（23）、果柄切断传感器（24）、启动开关（25）、停止开关（26）以及智能触屏显示器（27）连接。

2.根据权利要求1所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的收割机械手（1）的爪板（7）设有果柄导入槽孔（12），果柄导入槽孔（12）的入口端（29）位于切割线（11）的右边，爪板（7）的果柄导入槽孔（12）的孔底端（30）位于切割线（11）的左边。

3.根据权利要求2所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的线割主动轮（9）与线割被动轮（10）的高度相同，线割主动轮（9）的轴线与线割被动轮（10）的轴线平行，切割线（11）所在的平面与线割主动轮（9）以及线割被动轮（10）的轴线垂直，切割线（11）所在的平面与水平面平行。

4.根据权利要求3所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的果柄导入传感器（22）、上升接近传感器（23）位于切割线（11）的右边，果柄切断传感器（24）位于切割线（11）的左边，果柄切断传感器（24）位于果柄导入槽孔（12）的孔底端（30）的左边；果柄导入槽孔（12）的中心线与果柄切断传感器（24）的中心线在同一垂直面上，果柄导入传感器（22）的中心线与水平面平行，果柄导入传感器（22）的中心线与果柄切断传感器（24）的中心线垂直，上升接近传感器（23）的中心线与水平面垂直，上升接近传感器（23）的中心线与果柄切断传感器（24）的中心线垂直。

5.根据权利要求4所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的控制器（5）的摄像传感器（21）设于收割机械手（1）的手臂（31）上，收割机械手（1）的手臂（31）与机械臂（2）连接，摄像传感器（21）的摄像头向右，果柄切断传感器（24）的检测头向右，上升接近传感器（23）的检测头朝上，果柄导入传感器（22）的检测头的检测方向与果柄导入传感器（22）的检测头的检测方向垂直，果柄导入传感器（22）位于果柄导入槽孔（12）的旁边。

6.根据权利要求5所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的输送装置（4）的输送带（15）包括有传动带（32）、输送板（33）、左围栏（34）以及右围栏（35）；输送板（33）与传动带（32）连接，或者，输送板（33）与传动带（32）一体构成；左围栏（34）以及右围栏（35）分别设于传动带（32）的两边沿，左围栏（34）以及右围栏（35）与传动带（32）连接，或者，左围栏（34）以及右围栏（35）与传动带（33）一体构成；输送带（15）的菠萝输入口（36）设有输入导槽（37）。

7.根据权利要求6所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的左围栏（34）设有左开口（38），将左围栏（34）分割成为多段；右围栏（35）设有右开口（39），将右围栏（35）分割成为多段；左开口（38）以及右开口（39）一直通到传动带（32）的带面（40）。

8.根据权利要求7所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的输送装置（4）的输送带（15）由软质弹性材料构成，软质弹性材料包括有橡胶；输送带（15）的带面（40）设有防碰格（41），防碰格（41）由多条软质尖条（42）相互连接构成，软质尖条（42）与输送带（15）的带面（40）连接，或者，软质尖条（42）与输送带（15）的带面（40）一体构成，软质尖条（42）的尖端背向输送带（15）的带面（40）。

9.根据权利要求8所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的输送装置（4）包括有菠萝输出口（43）、旋转下果阀（44）以及引果槽（45）；菠萝输出口（43）位于主动轮（18）的旁边，菠萝输出口（43）位于机动车（6）的车厢（20）的上方；旋转下果阀（44）安装于车厢（20）上，旋转下果阀（44）的入果口（46）对着菠萝输出口（43），旋转下果阀（44）与引果槽（45）连接，引果槽（45）与车厢（20）的车厢底连接。

10.根据权利要求9所述的菠萝收割机器人，其特征在于：所述的旋转下果阀（44）的旋转叶片（47）由软质材料构成，引果槽（45）由软质材料构成，旋转叶片（47）以及引果槽（45）的软质材料包括有橡胶。