CN109716921A - 一种菠萝自动收割机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种菠萝自动收割机，包括车架、动力装置、采摘装置、以及位置调节装置，采摘装置包括底板、若干块刀片、固定板、推拉电磁铁和推力杆，底板中心设置有第一通孔，若干刀片可转动地设置在第一通孔的周围，固定板位于底板上方，推拉电磁铁固定安装在固定板上、并通过推力杆驱动若干块刀片转动；位置调节装置包括用于识别菠萝的纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器，与采摘装置相配接并调节采摘装置位置的X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件，以及与视觉识别器、驱动组件连接的控制器。本发明利用CCD视觉识别技术、自动化控制技术等，对集中种植的菠萝进行自动收割，减少菠萝收割劳动密集型需求和降低劳动强度，提高采摘效率。

Description

一种菠萝自动收割机

技术领域

本发明的实施例涉及农机领域，具体而言，涉及一种菠萝自动收割机。

背景技术

菠萝是一种对土壤适应性强，耐瘠耐旱，病虫害较少，易栽培，产量高的重要农业经济作物，菠萝的果肉柔滑多汁，甜酸适中，既可鲜食，也可加工成罐头，具有广阔的产业前景。然而菠萝植株的叶片成螺旋形排列，簇生于茎上，当菠萝成熟时，菠萝叶片成革状，形状类似于剑形，有些菠萝还会在叶片的边缘长出小刺，在采摘时很容易划伤手，而且采摘工作效率低，劳动强度大。针对这一现象，市面上出现了很多关于菠萝采摘的装置，但是有些装置在对菠萝进行采摘时，依然人工操作，存在很大劳动量，不适合大面积采摘；而且大多数采摘装置采用剪刀式切割方式，当遇到菠萝根部较大时，采用这种切割方式可能会出现不能顺利完成采摘的现象，因此，菠萝采摘机械的研究还有待进一步发展和完善。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种采摘效率高，人工成本低，适用于大面积作业的菠萝自动收割机。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种菠萝自动收割机，包括车架、动力装置、采摘装置、以及位置调节装置；采摘装置包括底板、若干块刀片、固定板、推拉电磁铁和推力杆，底板中心设置有第一通孔，若干刀片可转动地设置在第一通孔的周围，固定板位于底板上方，推拉电磁铁固定安装在固定板上、并通过推力杆驱动若干块刀片转动；位置调节装置包括用于识别菠萝的纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器，以及分别与采摘装置相配接并调节采摘装置位置的X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件，以及与纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器信号连接，并控制X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件的控制器。

此外，本发明还提供如下附属技术方案：

车架为框式车架。

动力装置包括动力源、带轮一、带轮二和链条；车架包括轮子；动力源与带轮一相配接、并驱动带轮一，带轮二与轮子相配接，带轮一和带轮二通过链条相互连接。

采摘装置还包括导向圆环以及若干根拉杆，导向圆环可转动地安装在底板上，并与推力杆相配接，若干根拉杆连接在导向圆环与若干块刀片之间。

底板的边沿设置有凸起围栏，在该凸起围栏上设有长形孔；导向圆环外壁设有第一连接件，第一连接件穿过长形孔、并与推力杆相互铰接。

若干块刀片均为弧边三角刀片，其中一个角通过一转轴与底板连接，另一个角通过另一转轴与一根拉杆连接。

固定板中心设有第二通孔，用于供菠萝穿过。

纵向CCD视觉识别器位于采摘装置的上方，用于识别菠萝的形状；横向CCD视觉识别器位于采摘装置的后方，用于识别菠萝的高度位置。

X向驱动组件包括X向步进电机、两根X向连杆和两块X向滑块，两根X向连杆安装在车架上，两块X向滑块分开安装在两根X向连杆上，X向步进电机与其中一根X向连杆配接；Y向驱动组件包括Y向步进电机、两根Y向连杆和两块Y向滑块，两根Y向连杆均安装在两块X向滑块之间，两块Y向滑块均安装在两根Y向连杆上，Y向步进电机与其中一根Y向连杆配接；Z向驱动组件包括Z向步进电机和两根Z向连杆，两根Z向连杆分别连接在两块Y向滑块与采摘装置之间,Z向步进电机与其中一根Z向连杆配接。

菠萝自动收割机还包括料仓和运送皮带，运送皮带设置在采摘装置与料仓之间，运送皮带上设有托板，托板与运送皮带连接，或者与运送皮带一体构成。

相比于现有技术，本发明的菠萝自动收割机的优势在于：包括车架、动力装置、采摘装置以及位置调节装置，其中，车架用于支撑动力装置、采摘装置和位置调节装置，动力装置用于驱动整体运行，位置调节装置包括纵向、横向CCD视觉识别器和X、Y、Z向驱动组件，利用纵向、横向CCD视觉识别器的CCD视觉识别技术对菠萝的位置进行判断，然后利用X、Y、Z向驱动组件调节采摘装置至菠萝位置处，启动推拉电磁铁控制采摘装置的刀片闭合，切割菠萝果柄完成菠萝的采摘。本装置采用了视觉识别技术以及自动控制化技术对菠萝进行采摘，降低了人工成本，提高了采摘效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，并非对本发明的限制。

图1是本实施例的菠萝自动收割机的整机结构图。

图2是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置的结构示意图。

图3是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置的刀片闭合时的结构示意图。

图4是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置的刀片打开时的结构示意图。

图5是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置与位置调节装置连接结构示意图。

图6是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置与位置调节装置连接主视图。

图7是本实施例的菠萝自动收割机的采摘装置与位置调节装置连接俯视图。

图8是本实施例的菠萝自动收割机的动力装置带轮与链条连接示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步非限制性的详细描述。

如图1至图8所示，菠萝自动收割机包括车架1、动力装置2、采摘装置3、位置调节装置、料仓4、以及位于采摘装置3与料仓4之间的运送皮带5。车架用于支撑动力装置2、采摘装置3、位置调节装置、料仓4以及运送皮带5，动力装置2设置在车架1的前端，用于提供整个装置前进的动力；采摘装置3位于车架1中间，用于对菠萝进行采摘；位置调节装置与采摘装置3相互连接，用于判断菠萝的位置并调节采摘装置3至相应位置；运送皮带5用于将菠萝采摘下来的菠萝运送至设置在车架1后端的料仓4内。

车架1为框式车架，在框式车架设有支撑梁11和横梁12，便于将动力装置2、采摘装置3、位置调节装置以及料仓4牢固的安装在上面，在框式车架下端设有用于行走的车轮13。

动力装置2设置在车架1的前端，动力装置2包括动力源、带轮一21、带轮二22和链条23，动力源的输出端与带轮一21连接，带轮一21与带轮二22通过链条23连接，带轮二22与车轮13相配接。启动动力源，动力源驱动带轮一21转动、并通过链条23带动带轮二22转动，与带轮二22连接车轮13向前移动，从而使整个装置向前移动。

采摘装置3设置在车架1中部，采摘装置3包括固定板31、推拉电磁铁32、推力杆33、底板34、若干块刀片35、导向圆环36以及若干根拉杆37，固定板31中心设有第二通孔(图中为标出)，固定板31设置在底34板上方，推拉电磁铁32固定安装在固定板31上、并通过推力杆33与导向圆环36连接；底板34上设有用于供菠萝通过的第一通孔341，底板34的边沿设置有凸起围栏，在该围栏上设有长形孔342，导向圆环外36壁设有第一连接件361，第一连接件361穿过长形孔342可转动的连接在底板34上；拉杆37呈弧形，一端可转动的连接在导向圆环36上，另一端与刀片35的一角通过转轴连接，刀片35为弧边三角刀片，另一角通过一转轴可转动的设置在底板34的第一通孔341周围。进行采摘时，启动推拉电磁铁32，推力杆33推动导向圆环36沿圆心做一定幅度的圆周摆动，从而带动刀片35旋转闭合，切割菠萝果柄完。

位置调节装置包括纵向CCD视觉识别器61、横向CCD视觉识别器62、以及X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件、控制器。纵向CCD视觉识别器61、横向CCD视觉识别器62用于识别菠萝的位置，X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件与采摘装置相配接并调节采摘装置位置，控制器与纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器信号连接，并用于控制X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件。

上述纵向CCD视觉识别器61位于采摘装置的上方，用于识别菠萝的形状；横向CCD视觉识别器62位于采摘装置的后方，用于识别菠萝的高度位置，纵向CCD视觉识别器61、横向CCD视觉识别器62将识别后的信息传递给控制器。

上述X向驱动组件包括X向步进电机70、两根X向连杆71和两块X向滑块72，两根X向连杆71相互平行并且均连接车架1上，两块X向滑块72分别可滑动的安装在两根X向连杆71上，X向步进电机70安装在其中一根X向连杆71的其中一端，用于控制采摘装置3在X向上的移动。与X向步进电机70连接的X向连杆为螺杆，另一根X向连杆为滑杆。

上述Y向驱动组件包括Y向步进电机73、两根Y向连杆74和两块Y向滑块75,两根Y向连杆74连接在两块X向滑块72之间，两块Y向滑块可75滑动的设置在两根Y向连杆74上，Y向步进电机73安装在其中一根Y向连杆74的其中一端，用于控制采摘装置3在Y向上的移动。与Y向步进电机73连接的Y向连杆为螺杆，另一根Y向连杆为滑杆。

上述Z向驱动组件包括Z向步进电机76、两根Z向连杆77，两根Z向连杆77分别连接在两块Y向滑块75与采摘装置3之间,Z向步进电机76安装在任意一根Z向连杆77的上端，用于控制采摘装置3在Z向上的移动。与Z向步进电机76连接的Z向连杆为螺杆，另一根Z向连杆为滑杆。

上述控制器在接收到纵向CCD视觉识别器61、横向CCD视觉识别器6传递的信号后，通过控制X向步进电机70、Y向步进电机73和Z向步进电机76控制X向连杆71、Y向连杆72以及Z向连杆77的正向旋转或反向旋转，实现采摘装置3在X方向、Y方向以及Z方向上的灵活移动。

料仓4设置在车架1的后端，在采摘装置3与料仓4之间设置了运送皮带5，运送皮带5的一端的转动轴51设置在采摘装置3的下方，另一端的转动轴51设置在料仓4的上方，在运送皮带5上设有托板52，托板52与运送皮带5连接，或者与运送皮带5一体构成。为了避免输送带碰伤菠萝，运送皮带5由软质弹性材料构成。

本发明的菠萝自动收割机在动力源的驱动下，带动装置在一行菠萝树上端行走，行走过程中通过纵向CCD视觉识别器61与横向CCD视觉识别器62来捕捉菠萝的位置，并将信息传给控制器，控制器根据接收到的信息控制X向步进电机70、Y向步进电机73、Z向步进电机76来控制采摘装置3向菠萝移动，移动至菠萝位置上方后，采摘装置在Z向步进电机76的带动下从上至下套取菠萝至菠萝果柄处，然后启动采摘装置中推拉电磁铁32，推拉电磁铁32带动刀片35旋转，切断菠萝果柄。完成切割后采摘装置将在X向步进电机70、Y向步进电机73、Z向步进电机76的协同操作下，将菠萝运送到运送皮带5上，通过运送皮带5将菠萝送入料仓4中，完成一次收割，然后靠近下一植株，循环往复，从而完成采摘工作。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种菠萝自动收割机，其特征在于：包括车架、动力装置、采摘装置、以及位置调节装置；所述采摘装置包括底板、若干块刀片、固定板、推拉电磁铁和推力杆，底板中心设置有第一通孔，若干刀片可转动地设置在第一通孔的周围，固定板位于底板上方，推拉电磁铁固定安装在固定板上、并通过推力杆驱动若干块刀片转动；位置调节装置包括用于识别菠萝的纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器，以及分别与采摘装置相配接并调节采摘装置位置的X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件，以及与纵向CCD视觉识别器和横向CCD视觉识别器信号连接，并控制X向驱动组件、Y向驱动组件和Z向驱动组件的控制器。

2.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述车架为框式车架。

3.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述动力装置包括动力源、带轮一、带轮二和链条；所述车架包括轮子；动力源与带轮一相配接、并驱动带轮一，带轮二与轮子相配接，带轮一和带轮二通过链条相互连接。

4.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述采摘装置还包括导向圆环以及若干根拉杆，导向圆环可转动地安装在底板上，并与推力杆相配接，若干根拉杆连接在导向圆环与若干块刀片之间。

5.根据权利要求4所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述底板的边沿设置有凸起围栏，在该凸起围栏上设有长形孔；所述导向圆环外壁设有第一连接件，第一连接件穿过长形孔、并与推力杆相互铰接。

6.根据权利要求4所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述若干块刀片均为弧边三角刀片，其中一个角通过一转轴与底板连接，另一个角通过另一转轴与一根拉杆连接。

7.根据权利要求4所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述固定板中心设有第二通孔，用于供菠萝穿过。

8.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述纵向CCD视觉识别器位于采摘装置的上方，用于识别菠萝的形状；所述横向CCD视觉识别器位于采摘装置的后方，用于识别菠萝的高度位置。

9.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：所述X向驱动组件包括X向步进电机、两根X向连杆和两块X向滑块，两根X向连杆安装在车架上，两块X向滑块分开安装在两根X向连杆上，X向步进电机与其中一根X向连杆配接；

所述Y向驱动组件包括Y向步进电机、两根Y向连杆和两块Y向滑块，两根Y向连杆均安装在两块X向滑块之间，两块Y向滑块均安装在两根Y向连杆上，Y向步进电机与其中一根Y向连杆配接；

所述Z向驱动组件包括Z向步进电机和两根Z向连杆，两根Z向连杆分别连接在两块Y向滑块与采摘装置之间,Z向步进电机与其中一根Z向连杆配接。

10.根据权利要求1所述的一种菠萝自动收割机，其特征在于：还包括料仓和运送皮带，所述运送皮带设置在采摘装置与料仓之间，运送皮带上设有托板，托板与运送皮带连接，或者与运送皮带一体构成。