CN108718680A - 一种玫瑰花采摘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玫瑰花采摘装置，属于农业机械领域，本发明包括车架、一个以上的采摘部件和行走部件；所述一个以上的采摘部件安装在所述车架上部的两侧，所述行走部件位于车架下方，工作时，由行走部件上的自走识别探头收集道路信息并反馈给行走控制器，行走控制器通过脉冲信号控制驱动电机转动，从而控制整机前进，通过玫瑰识别探头收集玫瑰花的图像信息，并反馈给采摘控制器，由采摘控制器根据反馈的信息控制伺服电机工作，带动采摘手到达指定位置，并控制采摘手完成采摘动作，采摘后，又控制采摘手将玫瑰花放入车架中央的玫瑰花存放箱，并复位，从而完成一次采摘动作，本装置行走灵活，对玫瑰花瓣的识别率高，作业完成效果好，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种玫瑰花采摘装置，属于农业机械领域。
背景技术
玫瑰作为药食同源的花卉，是传统中药，也可以用来加工食品，提取香精香料，但是玫瑰花的采摘工作却极为艰辛，需要花农进入玫瑰田间手工采摘，不仅效率低、劳动强度大，而且工作环境差，密集的玫瑰枝条经常会将工人手臂划伤，由于玫瑰生长密集，整株玫瑰开的花朵较多，许多采摘机器人无法高效率的对玫瑰花进行采摘作业。例如CN107756414A号发明专利公开的“一种草莓采摘机器人”，虽然操作简便，草莓采摘效果好，行走灵活，但无法对植株较高的玫瑰进行高效采摘工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玫瑰花采摘装置，应用于玫瑰花的采摘环节，工作时，由行走部件上的自走识别探头收集道路信息并反馈给行走控制器，行走控制器通过脉冲信号控制驱动电机转动，从而控制整机前进，通过玫瑰识别探头收集玫瑰花的图像信息，并反馈给采摘控制器，由采摘控制器根据反馈的信息控制伺服电机工作，从而带动采摘手到达指定位置，并控制采摘手完成采摘动作，采摘后，又控制采摘手将玫瑰花放入车架中央的玫瑰花存放箱，并复位，从而完成一次采摘动作，本发明装置行走灵活，对玫瑰花瓣的识别率高，作业完成效果好，工作效率高，且严格履行农业机械的设计要求。
本发明的技术方案是：一种玫瑰花采摘装置，其特征在于，包括车架、一个以上的采摘部件和行走部件；
所述一个以上的采摘部件安装在所述车架上部的两侧，所述行走部件位于车架下方。
所述采摘部件包括采摘手、铰接轴Ⅰ、伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、玫瑰花存放箱、连接臂、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、执行臂Ⅰ、执行臂Ⅱ、铰接轴Ⅱ、转台、立柱、玫瑰花识别探头、伺服电机Ⅴ、伺服电机Ⅴ主轴、伺服电机Ⅵ、伺服电机Ⅵ主轴、采摘控制器、轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ、轴Ⅳ、转盘；
所述车架顶部设有凹槽，凹槽内放置玫瑰花存放箱，所述采摘手包括采摘手掌和三个夹持指，所述三个夹持指的结构相同，且分别安装在所述采摘手掌的前端，所述每个夹持指包括夹持指节Ⅰ和夹持指节Ⅱ，所述夹持指节Ⅰ的一端与夹持指节Ⅱ的一端通过轴Ⅰ铰接，所述伺服电机Ⅰ安装在夹持指节Ⅱ的一端，且伺服电机Ⅰ的主轴与轴Ⅰ连接，所述夹持指节Ⅱ的另一端与采摘手掌通过轴Ⅱ铰接，所述伺服电机Ⅱ安装在采摘手掌上，且伺服电机Ⅱ的主轴与轴Ⅱ连接，所述采摘手掌的后端通过轴Ⅲ与铰接轴Ⅰ连接，所述铰接轴Ⅰ的两端分别与连接臂前端的两侧连接，所述连接臂的后端的两侧分别与铰接轴Ⅱ的两端连接，所述伺服电机Ⅲ安装在所述连接臂前端一侧，且所述伺服电机Ⅲ的主轴穿过连接臂与铰接轴Ⅰ连接，所述伺服电机Ⅳ安装在所述连接臂后端一侧，且所述伺服电机Ⅳ的主轴穿过连接臂与铰接轴Ⅱ连接，所述执行臂Ⅰ通过轴Ⅳ与铰接轴Ⅱ连接，所述执行臂Ⅰ的顶部安装玫瑰花识别探头，所述执行臂Ⅰ的底部的一侧安装伺服电机Ⅴ，所述伺服电机Ⅴ的电机Ⅴ主轴穿过所述执行臂Ⅰ与执行臂Ⅱ的一端连接，所述执行臂Ⅱ的另一端与伺服电机Ⅵ的伺服电机Ⅵ主轴连接，所述伺服电机Ⅵ安装在转台一侧，所述转台的底部固定在转盘上，所述立柱内设有伺服电机Ⅶ，所述伺服电机Ⅶ的主轴伸出立柱的顶部与所述转盘的中心连接，所述转台围绕立柱转动，所述立柱底部一侧设有采摘控制器，所述采摘控制器通过导线分别与玫瑰花识别探头、伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、伺服电机Ⅴ、伺服电机Ⅵ、伺服电机Ⅶ连接，所述立柱的底部与车架固定。
所述伺服电机Ⅲ工作，带动采摘手绕铰接轴Ⅰ相对于连接臂转动，所述伺服电机Ⅳ工作，带动连接臂绕铰接轴Ⅱ转动。
所述玫瑰花识别探头为摄像头。
所述三个夹持指在采摘手掌前端呈三角形分布，三个夹持指之间夹角均为120°。
所述行走部件包括行走控制器、自走识别探头、四个车轮、主动轴Ⅰ、主动轴Ⅱ、从动轴、驱动电机；
所述车架前端设有自走识别探头，所述行走控制器安装在车架上且位于后端，所述自走识别探头通过导线与所述行走控制器连接，将图像信号传输给行走控制器，所述车架底部设有四个车轮，四个车轮分为前后两排，前排的两个车轮分别与主动轴Ⅰ、主动轴Ⅱ的一端连接，所述主动轴Ⅰ、主动轴Ⅱ的另一端分别与驱动电机的两根输出轴连接，所述驱动电机安装在车架上，且所述行走控制器通过导向与驱动电机连接，行走控制器通过导线与驱动电机连接，通过脉冲信号控制驱动电机工作，后排的两个车轮通过从动轴连接，所述主动轴Ⅰ、主动轴Ⅱ的一端分别穿过车架底部两侧，所述从动轴的两端分别穿过车架底部两侧。
所述自走识别探头为双目摄像头，所述驱动电机为双轴电机。
本发明的工作原理是：
本发明工作时，由行走部件上的自走识别探头收集道路信息并反馈给行走控制器，行走控制器通过脉冲信号控制驱动电机转动，从而控制整机前进，通过玫瑰识别探头收集玫瑰花的图像信息，并反馈给采摘控制器，由采摘控制器根据反馈的信息控制采摘部件的采摘手的伺服电机工作，从而带动采摘手到达指定位置，并控制采摘手完成采摘动作，采摘后，又控制采摘手将玫瑰花放入车架中央的玫瑰花存放箱，并复位，从而完成一次采摘动作。
本发明的有益效果是：
（1）本发明装置质量较轻，体积较小，能准确识别玫瑰花朵并对自动对其采摘作业。
（2）本发明装置不需要工人进入玫瑰田间进行花瓣采摘作业，避免了工人被茂密的玫瑰枝条划伤，改善了工作环境，减轻了劳动强度，提高了工作效率。
（3）本发明装置共设有六组执行机构与采摘机构，左右各三组，可以一次性实现对两垄的玫瑰植株进行花朵采摘作业。
（4）本发明装置行走灵活，对玫瑰花瓣的识别率高，作业完成效果好，工作效率高，减轻了劳动强度，可以适应对复杂地形的玫瑰植株进行花瓣采摘作业。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的主视图；
图3为本发明装置的侧视图；
图4为本发明装置的俯视图；
图5为本发明装置的仰视图；
图6为本发明装置行走部件的结构示意图；
图7、图8为本发明装置采摘部件的结构示意图；
图9为本发明装置采摘手的结构示意图；
图10为本发明装置采摘部件的连接位置示意图；
图11为本发明装置执行臂Ⅰ的结构示意图；
图12为本发明装置采摘手的连接关系的示意图；
图中各标号：1-车架、2-夹持指节Ⅰ、3-夹持指节Ⅱ、4-采摘手掌、5-铰接轴Ⅰ、6-伺服电机Ⅰ、7-伺服电机Ⅱ、8-玫瑰花存放箱、9-连接臂、10-伺服电机Ⅲ、11-伺服电机Ⅳ、12-执行臂Ⅰ、13-执行臂Ⅱ、14-铰接轴Ⅱ、15-转台、16-立柱、17-玫瑰花识别探头、18-伺服电机Ⅴ、19-伺服电机Ⅴ主轴、20-伺服电机Ⅵ、21-伺服电机Ⅵ主轴、22-采摘控制器、23-行走控制器、24-自走识别探头、25-车轮、26-主动轴Ⅰ、27-从动轴、28-驱动电机、29-轴Ⅰ、30-轴Ⅱ、31-轴Ⅲ、32-轴Ⅳ、33-转盘、34-主动轴Ⅱ。
具体实施方式
实施例1：如图1~12所示，本玫瑰花采摘装置，包括车架1、6个采摘部件和行走部件；
所述6个采摘部件分别安装在所述车架1上部的两侧，且每侧设有3个采摘部件，所述行走部件位于车架1下方。
所述采摘部件包括采摘手、铰接轴Ⅰ5、伺服电机Ⅰ6、伺服电机Ⅱ7、玫瑰花存放箱8、连接臂9、伺服电机Ⅲ10、伺服电机Ⅳ11、执行臂Ⅰ12、执行臂Ⅱ13、铰接轴Ⅱ14、转台15、立柱16、玫瑰花识别探头17、伺服电机Ⅴ18、伺服电机Ⅴ主轴19、伺服电机Ⅵ20、伺服电机Ⅵ主轴21、采摘控制器22、轴Ⅰ29、轴Ⅱ30、轴Ⅲ31、轴Ⅳ32、转盘33；
所述车架1顶部设有凹槽，凹槽内放置玫瑰花存放箱8，所述采摘手包括采摘手掌4和三个夹持指，所述三个夹持指的结构相同，且分别安装在所述采摘手掌4的前端，所述每个夹持指包括夹持指节Ⅰ2和夹持指节Ⅱ3，所述夹持指节Ⅰ2的一端与夹持指节Ⅱ3的一端通过轴Ⅰ29铰接，所述伺服电机Ⅰ6安装在夹持指节Ⅱ3的一端，且伺服电机Ⅰ6的主轴与轴Ⅰ29连接，所述夹持指节Ⅱ3的另一端与采摘手掌4通过轴Ⅱ30铰接，所述伺服电机Ⅱ7安装在采摘手掌4上，且伺服电机Ⅱ7的主轴与轴Ⅱ30连接，所述采摘手掌4的后端通过轴Ⅲ31与铰接轴Ⅰ5连接，所述铰接轴Ⅰ5的两端分别与连接臂9前端的两侧连接，所述连接臂9的后端的两侧分别与铰接轴Ⅱ14的两端连接，所述伺服电机Ⅲ10安装在所述连接臂9前端一侧，且所述伺服电机Ⅲ10的主轴穿过连接臂9与铰接轴Ⅰ5连接，所述伺服电机Ⅳ11安装在所述连接臂9后端一侧，且所述伺服电机Ⅳ11的主轴穿过连接臂9与铰接轴Ⅱ14连接，所述执行臂Ⅰ12通过轴Ⅳ32与铰接轴Ⅱ14连接，所述执行臂Ⅰ12的顶部安装玫瑰花识别探头17，所述执行臂Ⅰ12的底部的一侧安装伺服电机Ⅴ18，所述伺服电机Ⅴ18的电机Ⅴ主轴19穿过所述执行臂Ⅰ12与执行臂Ⅱ13的一端连接，所述执行臂Ⅱ13的另一端与伺服电机Ⅵ20的伺服电机Ⅵ主轴21连接，所述伺服电机Ⅵ20安装在转台15一侧，所述转台15的底部固定在转盘33上，所述立柱16内设有伺服电机Ⅶ，所述伺服电机Ⅶ的主轴伸出立柱16的顶部与所述转盘33的中心连接，所述立柱16底部一侧设有采摘控制器22，所述采摘控制器22通过导线分别与玫瑰花识别探头17、伺服电机Ⅰ6、伺服电机Ⅱ7、伺服电机Ⅲ10、伺服电机Ⅳ11、伺服电机Ⅴ18、伺服电机Ⅵ20、伺服电机Ⅶ连接，所述立柱16的底部与车架1固定。
所述玫瑰花识别探头17为摄像头。
所述三个夹持指在采摘手掌4前端呈三角形分布，三个夹持指之间夹角均为120°。
所述行走部件包括行走控制器23、自走识别探头24、四个车轮25、主动轴Ⅰ26、主动轴Ⅱ34、从动轴27、驱动电机28；
所述车架1前端设有自走识别探头24，所述行走控制器23安装在车架1上且位于后端，所述自走识别探头24通过导线与所述行走控制器23连接，所述车架1底部设有四个车轮25，四个车轮25分为前后两排，前排的两个车轮25分别与主动轴Ⅰ26、主动轴Ⅱ34的一端连接，所述主动轴Ⅰ26、主动轴Ⅱ34的另一端分别与驱动电机28的两根输出轴连接，所述驱动电机28安装在车架1上，且所述行走控制器23通过导向与驱动电机28连接，后排的两个车轮25通过从动轴27连接，所述主动轴Ⅰ26、主动轴Ⅱ34的一端分别穿过车架1底部两侧，所述从动轴27的两端分别穿过车架1底部两侧。
所述自走识别探头24为双目摄像头，所述驱动电机28为双轴电机。
实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，所述采摘部件为8个，分别安装在所述车架1上部的两侧，且每侧设有4个采摘部件。
本实施例装置的工作原理如下：
本装置工作时，由行走部件上的自走识别探头24即双目摄像头收集道路信息并反馈给行走控制器23，行走控制器23通过脉冲信号控制驱动电机28转动，从而控制整机前进，通过玫瑰识别探头17收集玫瑰花的图像信息，并反馈给采摘控制器22，由采摘控制器22根据反馈的信息控制采摘手的伺服电机工作，从而带动采摘手到达指定位置，并控制采摘手完成采摘动作，采摘后，又控制采摘手将玫瑰花放入车架中央的玫瑰花存放箱8，并复位，从而完成一次采摘动作。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种玫瑰花采摘装置，其特征在于，包括车架（1）、一个以上的采摘部件和行走部件；
所述一个以上的采摘部件安装在所述车架（1）上部的两侧，所述行走部件位于车架（1）下方。
2.根据权利要求1所述的玫瑰花采摘装置，其特征在于：所述采摘部件包括采摘手、铰接轴Ⅰ（5）、伺服电机Ⅰ（6）、伺服电机Ⅱ（7）、玫瑰花存放箱（8）、连接臂（9）、伺服电机Ⅲ（10）、伺服电机Ⅳ（11）、执行臂Ⅰ（12）、执行臂Ⅱ（13）、铰接轴Ⅱ（14）、转台（15）、立柱（16）、玫瑰花识别探头（17）、伺服电机Ⅴ（18）、伺服电机Ⅴ主轴（19）、伺服电机Ⅵ（20）、伺服电机Ⅵ主轴（21）、采摘控制器（22）、轴Ⅰ（29）、轴Ⅱ（30）、轴Ⅲ（31）、轴Ⅳ（32）、转盘（33）；
所述车架（1）顶部设有凹槽，凹槽内放置玫瑰花存放箱（8），所述采摘手包括采摘手掌（4）和三个夹持指，所述三个夹持指的结构相同，且分别安装在所述采摘手掌（4）的前端，所述每个夹持指包括夹持指节Ⅰ（2）和夹持指节Ⅱ（3），所述夹持指节Ⅰ（2）的一端与夹持指节Ⅱ（3）的一端通过轴Ⅰ（29）铰接，所述伺服电机Ⅰ（6）安装在夹持指节Ⅱ（3）的一端，且伺服电机Ⅰ（6）的主轴与轴Ⅰ（29）连接，所述夹持指节Ⅱ（3）的另一端与采摘手掌（4）通过轴Ⅱ（30）铰接，所述伺服电机Ⅱ（7）安装在采摘手掌（4）上，且伺服电机Ⅱ（7）的主轴与轴Ⅱ（30）连接，所述采摘手掌（4）的后端通过轴Ⅲ（31）与铰接轴Ⅰ（5）连接，所述铰接轴Ⅰ（5）的两端分别与连接臂（9）前端的两侧连接，所述连接臂（9）的后端的两侧分别与铰接轴Ⅱ（14）的两端连接，所述伺服电机Ⅲ（10）安装在所述连接臂（9）前端一侧，且所述伺服电机Ⅲ（10）的主轴穿过连接臂（9）与铰接轴Ⅰ（5）连接，所述伺服电机Ⅳ（11）安装在所述连接臂（9）后端一侧，且所述伺服电机Ⅳ（11）的主轴穿过连接臂（9）与铰接轴Ⅱ（14）连接，所述执行臂Ⅰ（12）通过轴Ⅳ（32）与铰接轴Ⅱ（14）连接，所述执行臂Ⅰ（12）的顶部安装玫瑰花识别探头（17），所述执行臂Ⅰ（12）的底部的一侧安装伺服电机Ⅴ（18），所述伺服电机Ⅴ（18）的电机Ⅴ主轴（19）穿过所述执行臂Ⅰ（12）与执行臂Ⅱ（13）的一端连接，所述执行臂Ⅱ（13）的另一端与伺服电机Ⅵ（20）的伺服电机Ⅵ主轴（21）连接，所述伺服电机Ⅵ（20）安装在转台（15）一侧，所述转台（15）的底部固定在转盘（33）上，所述立柱（16）内设有伺服电机Ⅶ，所述伺服电机Ⅶ的主轴伸出立柱（16）的顶部与所述转盘（33）的中心连接，所述立柱（16）底部一侧设有采摘控制器（22），所述采摘控制器（22）通过导线分别与玫瑰花识别探头（17）、伺服电机Ⅰ（6）、伺服电机Ⅱ（7）、伺服电机Ⅲ（10）、伺服电机Ⅳ（11）、伺服电机Ⅴ（18）、伺服电机Ⅵ（20）、伺服电机Ⅶ连接，所述立柱（16）的底部与车架（1）固定。
3.根据权利要求2所述的玫瑰花采摘装置，其特征在于：所述玫瑰花识别探头（17）为摄像头。
4.根据权利要求2所述的玫瑰花采摘装置，其特征在于：所述三个夹持指在采摘手掌（4）前端呈三角形分布，三个夹持指之间夹角均为120°。
5.根据权利要求1所述的玫瑰花采摘装置，其特征在于：所述行走部件包括行走控制器（23）、自走识别探头（24）、四个车轮（25）、主动轴Ⅰ（26）、主动轴Ⅱ（34）、从动轴（27）、驱动电机（28）；
所述车架（1）前端设有自走识别探头（24），所述行走控制器（23）安装在车架（1）上且位于后端，所述自走识别探头（24）通过导线与所述行走控制器（23）连接，所述车架（1）底部设有四个车轮（25），四个车轮（25）分为前后两排，前排的两个车轮（25）分别与主动轴Ⅰ（26）、主动轴Ⅱ（34）的一端连接，所述主动轴Ⅰ（26）、主动轴Ⅱ（34）的另一端分别与驱动电机（28）的两根输出轴连接，所述驱动电机（28）安装在车架（1）上，且所述行走控制器（23）通过导向与驱动电机（28）连接，后排的两个车轮（25）通过从动轴（27）连接，所述主动轴Ⅰ（26）、主动轴Ⅱ（34）的一端分别穿过车架（1）底部两侧，所述从动轴（27）的两端分别穿过车架（1）底部两侧。
6.根据权利要求5所述的玫瑰花采摘装置，其特征在于：所述自走识别探头（24）为双目摄像头，所述驱动电机（28）为双轴电机。
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