CN108718705A - 草莓采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草莓采摘机，包括底座板、设置于底座板纵向后端的手扶推杆、设置于底座板底部的行走滚轮和分别设置底座板横向两侧的采摘机构；所述采摘机构包括倾斜固定于底座板的上斜板、安装于上斜板的采莓组件和用于根据草莓颜色决定是否摘莓的摘莓组件；结构小巧、便携能力强，能够满足田间地头狭窄泥泞的环境的使用要求，并且改变传统机械采摘草莓的思维方式，将机械手臂转换成棘轮加传送带的形式，大大减轻控制算法的复杂性，增加了系统的稳定性。

Description

草莓采摘机

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，具体涉及一种草莓采摘机。

背景技术

果蔬果实收获的劳动强度很大，自动化收获是一个难度很大的课题，世界各地的学者相许开发除了苹果、柑橘、西红柿、茄子、辣椒、黄瓜等收获型机器人，然而对于草莓收获果实型的自动化机械产品却是少之又少，这不仅是因为草莓需求量在近几年才膨胀起来，也是因为草莓果实的“娇小”性质，草莓丛是比较低矮的草丛性植株，能供给机械产品活动的空间不足，同时草莓果实柔软多汁，容易受伤，并且外型独特，如果采用机械爪类型或机器人的采摘方式，可能会伤害到草莓果实的完整性。各国学者一直在寻找合适的收获方法，例如，日本学者设计了用高度灵活的机械手指直接抓取草莓果柄来进行摘取的机器人，中国农业大学建立了桥梁式直角坐标机械手来收获垂直于地面的草莓。对于温室栽培的草莓，因其垄沟较窄，草莓果实又生长在倾斜的垄坡斜面上，因而窄垄沟要求机械体积小，实现自动采摘双排垄作栽培草莓的难度则较大。

因此，为解决以上问题，需要一种草莓采摘机，结构小巧、便携能力强，能够满足田间地头狭窄泥泞的环境的使用要求，并且改变传统机械采摘草莓的思维方式，将机械手臂转换成棘轮加传送带的形式，大大减轻控制算法的复杂性，增加了系统的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供草莓采摘机，结构小巧、便携能力强，能够满足田间地头狭窄泥泞的环境的使用要求，并且改变传统机械采摘草莓的思维方式，将机械手臂转换成棘轮加传送带的形式，大大减轻控制算法的复杂性，增加了系统的稳定性。

本发明的草莓采摘机，包括底座板、设置于底座板纵向后端的手扶推杆、设置于底座板底部的行走滚轮和分别设置底座板横向两侧的采摘机构；

所述采摘机构包括倾斜固定于底座板的上斜板、安装于上斜板的采莓组件和用于根据草莓颜色决定是否摘莓的摘莓组件；

所述采莓组件包括转动安装于上斜板用于拨起草莓枝柄的类棘轮、沿纵向布置的第一传送带和用于驱动类棘轮以及第一传送带转动的第一驱动电机；所述摘莓组件包括悬空设置于传动带上方的上安装板、连接于上安装板与上斜板之间支撑杆、安装于上安装板的电动切刀、转动安装于上安装板并用于将类棘轮上的草莓枝柄拨至传动带的拨轮和用于检测第一传送带上草莓颜色并控制电动切刀切断该草莓枝柄的检测控制系统；所述检测控制系统包括用于采集第一传送带上草莓颜色图像的图像采集器和输入端与图像采集器的输出端电连接的处理器，所述处理器的输出端与电动切刀的输入端电连接；所述处理器用于分析图像采集器采集的图片根据分析结果并控制电动切刀。

进一步，所述采摘机构还包括与上斜板平行设置的下斜板，所述下斜板的下端固定安装于底座板，所述上斜板沿下斜板倾斜方向与下斜板单自由度滑动配合，所述上斜板与下斜板之间还设置有用于驱动上斜板相对于下斜板滑动的伸展驱动机构，所述伸展驱动机构包括固定于下斜板的伸展驱动电机和与伸展驱动电机的输出轴传动配合的第一丝杆，所述第一丝杆与固定于上斜板底部的第一螺母螺纹配合并形成丝杠驱动副。

进一步，所述采摘机构还包括水平横向滑板，所述下斜板的下端固定于所述水平横向滑板，所述水平横向滑板的底部设置有滑块，所述底座板的上端顶面沿横向设置有横向导轨，所述滑块设置有适形外套于横向导轨的导向槽，所述滑块上设置有用于将滑块锁紧于横向导轨的锁紧螺钉。

进一步，所述下斜板以倾斜角可变的方式铰接于水平横向滑板；所述下斜板上设置有用于使下斜板向下翻转的弹性预紧力。

进一步，所述底座板沿竖向还设置有用于运输被采摘草莓的第二传送带，所述第二传送带位于底座板横向中间并位于上斜板的底部，所述第二传送带的纵向尾端设置有收集装置。

进一步，所述类棘轮的转轴与第一传送带的驱动轮轴通过传动带传动配合。

进一步，所述第二传送带的驱动轮轴与行走滚轮的轮轴通过链条传动配合。

进一步，所述收集装置包括旋转轴架和悬挂于旋转轴架的挂篓，所述旋转轴架与挂篓形成类似于摩天轮的结构。

进一步，所述上斜板与下斜板之间设置有导向槽和适形内套于导向槽内的导向条，导向槽为燕尾槽。

进一步，还包括用于控制旋转轴架转动角度的旋转电机和用于监测挂篓内草莓堆放量并控制旋转电机转动角的监测系统，所述监测系统的输出端与旋转电机的输入电连接。

本发明的有益效果是：

1.利用类棘轮和拨轮，实现草莓与地面的分离，提高草莓水平高度。

2.草莓的自重与同步带的配合，实现草莓的传送和剪切，改变了传统机械采摘工序，将先识别再拾取，改为先拾取再识别，识别与剪落几乎同时进行，简化了机械结构，提高了采摘效率。

3.运用颜色识别，解决成熟草莓与没成熟草莓的精确识别。

4.本作品结构小巧、便携能力强，能够满足田间地头狭窄泥泞的环境的使用要求，并且改变了传统机械采摘草莓的思维方式，将机械手臂转换成棘轮加传送带的形式，大大减轻了控制算法的复杂性，增加了系统的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明侧视图；

图3为本发明上斜板结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明侧视图，图3为本发明上斜板结构示意图，如图所示，本实施例中的草莓采摘机；包括底座板1、设置于底座板纵向后端的手扶推杆2、设置于底座板底部的行走滚轮3和分别设置底座板横向两侧的采摘机构4；所述底座板为长方形，长度方向为纵向，宽度方向为横向；

所述采摘机构包括倾斜固定于底座板的上斜板5、安装于上斜板的采莓组件和用于根据草莓颜色决定是否摘莓的摘莓组件；采莓表示将草莓从斜坡面提升至一定高度范围，而摘莓表示将草莓的枝柄切断使草莓脱落；

所述采莓组件包括转动安装于上斜板用于拨起草莓枝柄的类棘轮6、沿纵向布置的第一传送带7和用于驱动类棘轮以及第一传送带转动的第一驱动电机8；类棘轮表示类似于棘轮的结构，即轮体外圆设置有多个棘齿，利于拨起枝柄并向后移动；所述摘莓组件包括悬空设置于传动带上方的上安装板9、连接于上安装板与上斜板之间支撑杆10、安装于上安装板的电动切刀11、转动安装于上安装板并用于将类棘轮上的草莓枝柄拨至传动带的拨轮12和用于检测第一传送带上草莓颜色并控制电动切刀切断该草莓枝柄的检测控制系统；所述检测控制系统包括用于采集第一传送带上草莓颜色图像的图像采集器和输入端与图像采集器的输出端电连接的处理器，所述处理器的输出端与电动切刀的输入端电连接；图像采集器为现有的摄像头；所述处理器用于分析图像采集器采集的图片根据分析结果并控制电动切刀；所述电动切刀为能实现本发明目的的所有电动刀具；而处理器可采用现有的51单片机，属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述采摘机构还包括与上斜板平行设置的下斜板13，所述下斜板的下端固定安装于底座板，所述上斜板沿下斜板倾斜方向与下斜板单自由度滑动配合，所述上斜板与下斜板之间还设置有用于驱动上斜板相对于下斜板滑动的伸展驱动机构，所述伸展驱动机构包括固定于下斜板的伸展驱动电机和与伸展驱动电机的输出轴传动配合的第一丝杆15，所述第一丝杆与固定于上斜板底部的第一螺母螺纹配合并形成丝杠驱动副；解决了草莓茎长不一的问题，运用丝杆螺母副来调整上、下斜板的相对位置。当用户发现叶柄过短或过长的时候，可控制伸展驱动电机的正、反转使上侧板运动，以此来保证了棘轮能够处于完美的位置，实现勾起草莓的作用。

本实施例中，所述采摘机构还包括水平横向滑板16，所述下斜板的下端固定于所述水平横向滑板，所述水平横向滑板的底部设置有滑块17，所述底座板的上端顶面沿横向设置有横向导轨，所述滑块设置有适形外套于横向导轨的导向槽，所述滑块上设置有用于将滑块锁紧于横向导轨的锁紧螺钉；所述滑块的宽度较块，导向槽较长，利于扩大或缩小装置底部横向尺寸，以此来解决垄沟宽度不一的问题。

本实施例中，所述下斜板以倾斜角可变的方式铰接于水平横向滑板；所述下斜板上设置有用于使下斜板向下翻转的弹性预紧力；所述弹性预紧力可有设置于下斜板和水平横向滑板之间的弯曲的板簧提供，当下斜板随着斜面坡度起伏时，弹簧的弹力控制斜板紧贴地面，保证下斜板能够完美接触的斜坡面，实现棘轮勾起草莓的动作；所述下斜板的底部设置有行走滚轮。

本实施例中，所述底座板沿竖向还设置有用于运输被采摘草莓的第二传送带，所述第二传送带位于底座板横向中间并位于上斜板的底部，所述第二传送带的纵向尾端设置有收集装置18；所述第二传送带可设置驱动电机驱动第二传送带转动实现草莓输送，提高收集效率。

本实施例中，所述类棘轮的转轴与第一传送带的驱动轮轴通过传动带传动配合；所述类棘轮与第一传送带同步运动，结构简单，保证操作的连贯性。

本实施例中，所述第二传送带的驱动轮轴与行走滚轮的轮轴通过链条传动配合；通过行走滚轮驱动第二传送带转动，机械结构简单，节能减排。

本实施例中，所述收集装置包括旋转轴架和悬挂于旋转轴架的挂篓，所述旋转轴架与挂篓形成类似于摩天轮的结构；还包括用于控制旋转轴架转动角度的旋转电机和用于监测挂篓内草莓堆放量并控制旋转电机转动角的监测系统，所述监测系统的输出端与旋转电机的输入电连接；所述监测系统包括重量传感器和第二处理器，重量传感器为多个并分别设置于挂篓的底部并用于称量重量，并将重量信号传递至第二处理器处理，所述第二处理器根据对应重量信号控制旋转电机驱动旋转轴架设定角度，自动更换挂篓，方便实用，所述第二处理器为现有的51单片机，在此不再赘述。

本实施例中，所述上斜板与下斜板之间设置有导向槽和适形内套于导向槽内的导向条，导向槽为燕尾槽；所述上斜板设置导向条，所述下斜板设置燕尾槽，保证上、下斜板连接稳定、运动顺畅。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种草莓采摘机，其特征在于：包括底座板、设置于底座板纵向后端的手扶推杆、设置于底座板底部的行走滚轮和分别设置底座板横向两侧的采摘机构；

所述采摘机构包括倾斜固定于底座板的上斜板、安装于上斜板的采莓组件和用于根据草莓颜色决定是否摘莓的摘莓组件；

所述采莓组件包括转动安装于上斜板用于拨起草莓枝柄的类棘轮、沿纵向布置的第一传送带和用于驱动类棘轮以及第一传送带转动的第一驱动电机；所述摘莓组件包括悬空设置于传动带上方的上安装板、连接于上安装板与上斜板之间支撑杆、安装于上安装板的电动切刀、转动安装于上安装板并用于将类棘轮上的草莓枝柄拨至传动带的拨轮和用于检测第一传送带上草莓颜色并控制电动切刀切断该草莓枝柄的检测控制系统；所述检测控制系统包括用于采集第一传送带上草莓颜色图像的图像采集器和输入端与图像采集器的输出端电连接的处理器，所述处理器的输出端与电动切刀的输入端电连接；所述处理器用于分析图像采集器采集的图片根据分析结果并控制电动切刀。

2.根据权利要求1所述的草莓采摘机，其特征在于：所述采摘机构还包括与上斜板平行设置的下斜板，所述下斜板的下端固定安装于底座板，所述上斜板沿下斜板倾斜方向与下斜板单自由度滑动配合，所述上斜板与下斜板之间还设置有用于驱动上斜板相对于下斜板滑动的伸展驱动机构，所述伸展驱动机构包括固定于下斜板的伸展驱动电机和与伸展驱动电机的输出轴传动配合的第一丝杆，所述第一丝杆与固定于上斜板底部的第一螺母螺纹配合并形成丝杠驱动副。

3.根据权利要求2所述的草莓采摘机，其特征在于：所述采摘机构还包括水平横向滑板，所述下斜板的下端固定于所述水平横向滑板，所述水平横向滑板的底部设置有滑块，所述底座板的上端顶面沿横向设置有横向导轨，所述滑块设置有适形外套于横向导轨的导向槽，所述滑块上设置有用于将滑块锁紧于横向导轨的锁紧螺钉。

4.根据权利要求3所述的草莓采摘机，其特征在于：所述下斜板以倾斜角可变的方式铰接于水平横向滑板；所述下斜板上设置有用于使下斜板向下翻转的弹性预紧力。

5.根据权利要求1所述的草莓采摘机，其特征在于：所述底座板沿竖向还设置有用于运输被采摘草莓的第二传送带，所述第二传送带位于底座板横向中间并位于上斜板的底部，所述第二传送带的纵向尾端设置有收集装置。

6.根据权利要求1所述的草莓采摘机，其特征在于：所述类棘轮的转轴与第一传送带的驱动轮轴通过传动带传动配合。

7.根据权利要求5所述的草莓采摘机，其特征在于：所述第二传送带的驱动轮轴与行走滚轮的轮轴通过链条传动配合。

8.根据权利要求5所述的草莓采摘机，其特征在于：所述收集装置包括旋转轴架和悬挂于旋转轴架的挂篓，所述旋转轴架与挂篓形成类似于摩天轮的结构。

9.根据权利要求2所述的草莓采摘机，其特征在于：所述上斜板与下斜板之间设置有导向槽和适形内套于导向槽内的导向条，导向槽为燕尾槽。

10.根据权利要求5所述的草莓采摘机，其特征在于：还包括用于控制旋转轴架转动角度的旋转电机和用于监测挂篓内草莓堆放量并控制旋转电机转动角的监测系统，所述监测系统的输出端与旋转电机的输入电连接。