CN109328652A - 一种篱壁式葡萄采摘机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种篱壁式葡萄采摘机及其控制方法，收获箱和升降平台并列设置在移动平台上，传送装置与升降平台固定连接，传送装置位于收获箱的正上方，采摘装置固定设置在升降平台上，控制装置分别与移动平台、升降平台和采摘装置电连接；传送装置上设置有倒立锥桶，传送装置与收获箱之间设置有伸缩管，伸缩管两端分别连通所述倒立锥桶与所述收获箱。移动平台带动收获箱、升降平台、传送装置、采摘装置和控制装置移动，升降平台和采摘装置配合完成葡萄的采摘，当采摘完毕后放入传送装置中的倒立锥桶，进入倒立锥桶中的葡萄通过伸缩管进入到收获箱内，由于伸缩管具有一定的缓冲作用，进而可以保证收获葡萄过程中减少对葡萄的损伤。
Description
技术领域
本申请涉及葡萄采摘技术领域，具体涉及一种篱壁式葡萄采摘机及其控制方法。
背景技术
葡萄是葡萄科葡萄属木质藤本植物，葡萄味美可口、营养价值高，主要成分葡萄糖可被人体直接吸收，还含有矿物质钙、钾、磷、铁以及多种维生素，以及多种人体必需氨基酸。
如果葡萄损伤，汁液流出则会造成葡萄中多种营养成分的流失。因此在进行葡萄采摘时，只有保证葡萄颗粒的完整性不被破坏，才能使得葡萄中富含的营养成分不流失。
但是，传统技术中采摘葡萄的方式一般都是将葡萄采摘下之后，放入采摘篮中，整个采摘过程中完全依靠人工完成。采摘完毕后，还需要将葡萄按照成熟程度、质量优劣进行分类。在采摘和分类过程中容易造成葡萄的损伤。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题提供，本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种篱壁式葡萄采摘机，包括：移动平台、收获箱、升降平台、传送装置、采摘装置和控制装置，其中：所述收获箱和所述升降平台并列设置在所述移动平台上，所述传送装置与所述升降平台固定连接，所述传送装置位于所述收获箱的正上方，所述采摘装置固定设置在所述升降平台上，所述控制装置分别与所述移动平台、所述升降平台和所述采摘装置电连接；所述传送装置上设置有倒立锥桶，所述传送装置与所述收获箱之间设置有伸缩管，所述伸缩管两端分别连通所述倒立锥桶与所述收获箱；所述采摘装置包括：固定底座、机械臂和采摘设备，所述固定底座固定设置在所述升降平台上，所述机械臂分别与所述固定底座和所述采摘设备活动连接；所述控制装置包括：控制器、显示设备、驱动设备和采集设备，所述控制器分别与所述显示设备、所述驱动设备和所述采集设备电连接，所述驱动设备分别所述升降平台、所述采摘装置和所述移动平台电连接。
采用上述实现方式，移动平台带动收获箱、升降平台、传送装置、采摘装置和控制装置移动，升降平台和采摘装置配合完成葡萄的采摘，当采摘完毕后放入传送装置中的倒立锥桶，进入倒立锥桶中的葡萄通过伸缩管进入到收获箱内，由于伸缩管具有一定的缓冲作用，进而可以保证收获葡萄过程中减少对葡萄的损伤。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述收获箱设置有多个，多个所述收获箱并排设置，多个所述收获箱对应多个倒立锥桶，对应的所述倒立锥桶与所述收获箱之间均设置有伸缩管。多个收获箱分别用于放置不同等级的葡萄，并且对应每个收获箱均对应设置倒立锥桶和伸缩管，从而可以避免葡萄采摘完毕后进行二次分类，减少了对葡萄的损伤。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述采摘设备包括加持母体、加持滑块、加持装置和剪切装置，其中：所述加持母体与所述机械臂活动连接，所述加持滑块与所述加持母体活动连接，所述加持装置和所述剪切装置固定设置在所述加持滑块上，所述加持装置和所述剪切装置对应设置。加持滑块控制加持装置将葡萄加持住后，再通过剪切装置完成葡萄的精确采摘，避免剪切失误，造成葡萄的损伤。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述升降平台与所述移动平台之间设置一升降架，所述升降架分别连接所述升降平台和所述移动平台。升降架的设置，可以控制升降平台到达合适的高度位置，有利于对葡萄的采摘。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述收获箱的箱口边缘设置有传感器。当收获箱中的葡萄已经装满时，传感器可以提示更换收获箱，避免了收获箱装满之后，葡萄洒落到外面造成葡萄的损伤。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述加持装置表面包裹橡胶层。橡胶层的设置，增加了加持装置与葡萄藤之间的摩擦力，避免了加持脱落造成剪切失误，造成葡萄损伤。
结合第一方面或第一方面地一至五种任一可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述移动平台底部设置有位置传感器和超声波传感器。超声波传感器可以检测到障碍物，当有障碍物提示时，位置传感器可以提示障碍物位置，从而进行障碍物的清除。这样避免了葡萄采摘机因障碍物发生颠簸导致葡萄洒落，从而造成葡萄损伤。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述移动平台的四个角的位置设置有万向轮，其中前进方向一端对应的两个万向轮为驱动轮。
结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述采集设备包括双目相机。
第二方面，本申请实施例提供了一种篱壁式葡萄采摘机控制方法，所述方法包括：驱动设备控制移动平台移动过程中，采集设备获取视野范围内的图像并上传至控制器；控制器对接收到的图像进行识别，以获取待采摘葡萄并对葡萄进行分类；根据识别结果，控制器控制升降平台移动到合适的高度并控制采摘装置对葡萄进行采摘，将采摘完的葡萄对应分类放入对应的倒立锥桶，通过伸缩管进入到收获箱内；如果当前区域葡萄采摘完毕，则控制移动平台继续行驶至下一区域进行采摘，其中：如果在采摘过程中，收获箱装满，则更换收获箱。
附图说明
下面结合附图对本申请作进一步的说明。
图1为本申请实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机的立体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机的侧视图；
图3为本申请实施例提供的一种采摘设备的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机的控制方法流程示意图；
图1-4中符号表示为：
1-移动平台，2-收获箱，3-升降平台，4-传送装置，5-采摘装置，6-倒立锥桶，7-伸缩管，8-固定底座，9-机械臂，10-采摘设备，11-控制器，12-显示设备，13-驱动设备，14-采集设备，15-加持母体，16-加持母体，17-加持装置，18-剪切装置，19-升降架，20-位置传感器，21-超声波传感器，22-万向轮。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
图1为本申请实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机的立体结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机的侧视图。参见图1和图2，本申请实施例提供的篱壁式葡萄采摘机包括：移动平台1、收获箱2、升降平台3、传送装置4、采摘装置5和控制装置。
所述收获箱2和所述升降平台3并列设置在所述移动平台1上，所述升降平台3与所述移动平台1之间设置一升降架19，所述升降架19分别连接所述升降平台3和所述移动平台1。升降架19的设置，可以控制升降平台3到达合适的高度位置，有利于对葡萄的采摘。所述传送装置4与所述升降平台3固定连接，所述传送装置4位于所述收获箱2的正上方，所述采摘装置5固定设置在所述升降平台3上，所述控制装置分别与所述移动平台1、所述升降平台3和所述采摘装置5电连接。
所述传送装置4上设置有倒立锥桶6，所述传送装置4与所述收获箱2之间设置有伸缩管7，所述伸缩管7两端分别连通所述倒立锥桶6与所述收获箱2。一个示意性实施例，所述收获箱2设置有多个，多个所述收获箱2并排设置，多个所述收获箱2对应多个倒立锥桶6，对应的所述倒立锥桶6与所述收获箱2之间均设置有伸缩管7，所述收获箱2的箱口边缘设置有传感器。
当采摘完毕后放入传送装置中的倒立锥桶6，进入倒立锥桶6中的葡萄通过伸缩管7进入到收获箱2内，由于伸缩管7具有一定的缓冲作用，进而可以保证收获葡萄过程中减少对葡萄的损伤。当收获箱2中的葡萄已经装满时，传感器可以提示更换收获箱2，避免了收获箱2装满之后，葡萄洒落到外面造成葡萄的损伤。而且，多个收获箱2分别用于放置不同等级的葡萄，并且对应每个收获箱2均对应设置倒立锥桶6和伸缩管7，从而可以避免葡萄采摘完毕后进行二次分类，减少了对葡萄的损伤。
所述采摘装置5包括：固定底座8、机械臂9和采摘设备10，所述固定底座8固定设置在所述升降平台3上，所述机械臂9分别与所述固定底座8和所述采摘设备10活动连接。如图3所示，所述采摘设备10包括加持母体15、加持滑块16、加持装置17和剪切装置18，其中：所述加持母体15与所述机械臂9活动连接，所述加持滑块16与所述加持母体15活动连接，所述加持装置17和所述剪切装置18固定设置在所述加持滑块16上，所述加持装置17和所述剪切装置18对应设置。加持滑块16控制加持装置17将葡萄加持住后，再通过剪切装置18完成葡萄的精确采摘，避免剪切失误，造成葡萄的损伤。所述加持装置17表面包裹橡胶层，橡胶层的设置，增加了加持装置17与葡萄藤之间的摩擦力，避免了加持脱落造成剪切失误，造成葡萄损伤。
所述控制装置包括：控制器11、显示设备12、驱动设备13和采集设备14，所述控制器11分别与所述显示设备12、所述驱动设备13和所述采集设备14电连接，所述驱动设备13分别所述升降平台3、所述采摘装置5和所述移动平台1电连接，所述采集设备14包括双目相机。
所述移动平台1底部设置有位置传感器20和超声波传感器21。超声波传感器21可以检测到障碍物，当有障碍物提示时，采摘机减速并停止发出警报。位置传感器20可以提示障碍物位置，从而进行障碍物的清除，待障碍物被清除后，控制器11继续控制驱动设备13进行工作。这样避免了葡萄采摘机因障碍物发生颠簸导致葡萄洒落，从而造成葡萄损伤。
所述移动平台1的四个角的位置设置有万向轮22，其中前进方向一端对应的两个万向轮22为驱动轮。设置万向轮22提高了采摘机的灵活性，进而可以保证采摘机可以有效避免意外的碰撞，减少了葡萄的损伤。
由上述实施例可知，本实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机，包括：移动平台1、收获箱2、升降平台3、传送装置4、采摘装置5和控制装置。所述收获箱2和所述升降平台3并列设置在所述移动平台1上，所述传送装置4与所述升降平台3固定连接，所述传送装置4位于所述收获箱2的正上方，所述采摘装置5固定设置在所述升降平台3上，所述控制装置分别与所述移动平台1、所述升降平台3和所述采摘装置5电连接。所述传送装置4上设置有倒立锥桶6，所述传送装置4与所述收获箱2之间设置有伸缩管7，所述伸缩管7两端分别连通所述倒立锥桶6与所述收获箱2。所述采摘装置5包括：固定底座8、机械臂9和采摘设备10，所述固定底座8固定设置在所述升降平台3上，所述机械臂9分别与所述固定底座8和所述采摘设备10活动连接。所述控制装置包括：控制器11、显示设备12、驱动设备13和采集设备14，所述控制器11分别与所述显示设备12、所述驱动设备13和所述采集设备14电连接，所述驱动设备13分别所述升降平台3、所述采摘装置5和所述移动平台1电连接。移动平台1带动收获箱2、升降平台3、传送装置4、采摘装置5和控制装置移动，升降平台3和采摘装置5配合完成葡萄的采摘，当采摘完毕后放入传送装置4中的倒立锥桶6，进入倒立锥桶6中的葡萄通过伸缩管7进入到收获箱内，由于伸缩管7具有一定的缓冲作用，进而可以保证收获葡萄过程中减少对葡萄的损伤。
与上述实施例提供的一种篱壁式葡萄采摘机相对应，本申请实施例还提供了一种篱壁式葡萄采摘机控制方法，参见图4，所述控制方法包括：
S100,驱动设备控制移动平台移动过程中，采集设备获取视野范围内的图像并上传至控制器。
采摘机开始工作时，驱动设备13控制移动平台1在葡萄采摘区运动，设置在升降平台3上的采集设备采集视野内的图像，并上传至控制器11。
S200，控制器对接收到的图像进行识别，以获取待采摘葡萄并对葡萄进行分类。
控制器11对采摘点进行识别，识别过程中对葡萄果穗进行大小、形状、纹理、颜色方面的特征提取，例如通过图像处理中的边缘提取算法实现边缘提取，通过直方图的方法对大小进行分辨，实现葡萄准确分级。处理过程可通过显示设备12实时观看。
S300，根据识别结果，控制器控制升降平台移动到合适的高度并控制采摘装置对葡萄进行采摘，将采摘完的葡萄对应分类放入对应的倒立锥桶，通过伸缩管进入到收获箱内。
确定采摘点后，控制器11驱动升降平台3到达一定高度，规划机械臂9运动路径后，控制驱动设备13驱动机械臂9确定目标葡萄采摘点，采摘时，先通过夹持装置17夹住葡萄梗后，驱动剪切装置18进行采摘。
采摘完毕的葡萄在机械臂9的控制下，通过夹持装置17放入到倒立锥桶6内，通过伸缩管7滑入收获箱2。
S400，如果当前区域葡萄采摘完毕，则控制移动平台继续行驶至下一区域进行采摘，其中：如果在采摘过程中，收获箱装满，则更换收获箱。
一次采摘完成后，若视野范围内还有未采摘葡萄，则继续进行上述操作，否则移动平台1继续前进，寻找下一视野范围内葡萄进行采摘。收获箱2上侧边缘设有传感器。传感器感应到收获箱满后，控制器11控制机械臂9停止采摘，传感器将信号传到控制器11，控制器11发出补箱提示。
本实施例中，控制器11可以为处理器，是控制采摘机的整体功能，例如采摘机的启动、以及对葡萄等级的划分和采摘等。此外，处理器可以是通用处理器，例如，中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。处理器也可以是微处理器(MCU)。处理器还可以包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑器件(PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等。
需要说明的是，在本文中，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
Claims (10)
1.一种篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，包括：移动平台(1)、收获箱(2)、升降平台(3)、传送装置(4)、采摘装置(5)和控制装置，其中：
所述收获箱(2)和所述升降平台(3)并列设置在所述移动平台(1)上，所述传送装置(4)与所述升降平台(3)固定连接，所述传送装置(4)位于所述收获箱(2)的正上方，所述采摘装置(5)固定设置在所述升降平台(3)上，所述控制装置分别与所述移动平台(1)、所述升降平台(3)和所述采摘装置(5)电连接；
所述传送装置(4)上设置有倒立锥桶(6)，所述传送装置(4)与所述收获箱(2)之间设置有伸缩管(7)，所述伸缩管(7)两端分别连通所述倒立锥桶(6)与所述收获箱(2)；
所述采摘装置(5)包括：固定底座(8)、机械臂(9)和采摘设备(10)，所述固定底座(8)固定设置在所述升降平台(3)上，所述机械臂(9)分别与所述固定底座(8)和所述采摘设备(10)活动连接；
所述控制装置包括：控制器(11)、显示设备(12)、驱动设备(13)和采集设备(14)，所述控制器(11)分别与所述显示设备(12)、所述驱动设备(13)和所述采集设备(14)电连接，所述驱动设备(13)分别所述升降平台(3)、所述采摘装置(5)和所述移动平台(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述收获箱(2)设置有多个，多个所述收获箱(2)并排设置，多个所述收获箱(2)对应多个倒立锥桶(6)，对应的所述倒立锥桶(6)与所述收获箱(2)之间均设置有伸缩管(7)。
3.根据权利要求2所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述采摘设备(10)包括加持母体(15)、加持滑块(16)、加持装置(17)和剪切装置(18)，其中：
所述加持母体(15)与所述机械臂(9)活动连接，所述加持滑块(16)与所述加持母体(15)活动连接，所述加持装置(17)和所述剪切装置(18)固定设置在所述加持滑块(16)上，所述加持装置(17)和所述剪切装置(18)对应设置。
4.根据权利要求3所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述升降平台(3)与所述移动平台(1)之间设置一升降架(19)，所述升降架(19)分别连接所述升降平台(3)和所述移动平台(1)。
5.根据权利要求3所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述收获箱(2)的箱口边缘设置有传感器。
6.根据权利要求3所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述加持装置(17)表面包裹橡胶层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述移动平台(1)底部设置有位置传感器(20)和超声波传感器(21)。
8.根据权利要求7所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述移动平台(1)的四个角的位置设置有万向轮(22)，其中前进方向一端对应的两个万向轮(22)为驱动轮。
9.根据权利要求8所述的篱壁式葡萄采摘机，其特征在于，所述采集设备(14)包括双目相机。
10.一种篱壁式葡萄采摘机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S100，驱动设备控制移动平台移动过程中，采集设备获取视野范围内的图像并上传至控制器；
S200，控制器对接收到的图像进行识别，以获取待采摘葡萄并对葡萄进行分类；
S300，根据识别结果，控制器控制升降平台移动到合适的高度并控制采摘装置对葡萄进行采摘，将采摘完的葡萄对应分类放入对应的倒立锥桶，通过伸缩管进入到收获箱内；
S400，如果当前区域葡萄采摘完毕，则控制移动平台继续行驶至下一区域进行采摘，其中：如果在采摘过程中，收获箱装满，则更换收获箱。
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