CN109964649A - 一种蔬果采摘机装置及采摘方法 - Google Patents

Abstract

一种蔬果采摘机装置及采摘方法。本发明涉及农业机械技术领域，包括固定设置在地面上的地面轨道，在所述地面轨道上设有可移动的蔬果采摘机本体，在所述蔬果采摘机本体上设有支撑架，在所述支撑架上安设有两条竖直的滑轨，在所述支撑架上还设有横置在两条滑轨之间的支撑板，在所述支撑板上设有伺服电机，在所述伺服电机的输出端连接有丝杆，还设有与丝杆相对运动的可伸缩连接杆，在所述可伸缩连接杆的一端安设有感应系统，所述感应系统包括有气动电机、图像颜色传感器、气动剪刀及可翻转托果器，在所述可翻转托果器上连接有用于翻转可翻转托果器的舵机。本发明具有作业效率很高、工作劳动强度非常小及收割效果理想的特点。

Description

一种蔬果采摘机装置及采摘方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种蔬果采摘机装置及采摘方法。

背景技术

目前，我国是果蔬生产大国，水果、蔬菜的种植总面积、总产量，一直稳居世界第一。果蔬的采摘、收获，是季节性、实时性很强的劳动密集型工作，果蔬生产作业过程中，费力最大、耗时最多、最辛苦的工作环节。尽管种植总面积、总产量世界第一，但并没有给农业带来可观的利润，人力成本高、收入低没有得到根本改变，为解决上述问题，在机械传动技术、信息技术、网络技术、控制技术、传感器技术等现代科学技术的发展下，以机械设计、传感器技术、测试技术、机器视觉等为基础的自动化采摘装置研究得到了很多人的重视。研究开发应用蔬菜采摘装置，减轻果蔬采摘过程中的劳动强度，提高劳动效率，将是农产品自动化作业的大趋势

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种作业效率很高、工作劳动强度非常小、收割效果理想的一种蔬果采摘机装置及采摘方法。

本发明的技术方案是：一种蔬果采摘机装置，包括：固定设置在地面上的地面轨道，在所述地面轨道上设有可移动的蔬果采摘机本体，在所述蔬果采摘机本体上设有支撑架，在所述支撑架上安设有两条竖直的滑轨，在所述支撑架上还设有横置在两条滑轨之间的支撑板，在所述支撑板上设有伺服电机，在所述伺服电机的输出端连接有丝杆，还设有与丝杆相对运动的可伸缩连接杆，在所述可伸缩连接杆的一端安设有感应系统，所述感应系统包括有气动电机、图像颜色传感器、气动剪刀及可翻转托果器，在所述可翻转托果器上连接有用于翻转可翻转托果器的舵机。

在所述可伸缩连接杆的一端固定安设有带滑块的连接板，所述连接板上的滑块与对应的所述支撑架上的滑轨滑动配合。

在所述滑轨的上、下两端安设有限位开关。

在所述蔬果采摘机本体的内部还设有控制系统，所述控制系统包括控制箱及安设在控制箱外壁上的触摸屏、旋钮，还包括安设在控制箱内部的控制器、电源装置及线路；在所述蔬果采摘机本体的内部还设有电源模块。

在所述蔬果采摘机本体上还安设有气泵，所述气泵上连接在气管的一端，所述气管的另一端连接在所述气动电机上。

在所述蔬果采摘机本体上、靠近可翻转托果器的下方还安设有收集篮，在所述收集篮的内部设有重量传感器。

该方法包括以下步骤：

(1)、启动果蔬采摘机本体，通过电源装置供电，果蔬采摘机本体在地面轨道上按设定速度前进移动，地面轨道的两边种有设施红色果蔬，可伸缩连接杆处于收缩状态，并处于滑轨的中部，气动剪刀处于开状态；

(2)、图像颜色传感器安装在可伸缩连接杆的前段、气动剪刀的正下方；果蔬采摘机本体未工作时，通过图像颜色传感器采集录入红色果蔬的颜色信息、将录入的颜色信息输入至控制系统，将录入的颜色信息作为对比样本；当果蔬采摘机本体开始运动沿着地面轨道前移时，图像颜色传感器实时采集拍摄的颜色信息，当采集到红色信息时，实时和对比样本做比较，同时控制系统控制果蔬采摘机本体停止前移，微调果蔬采摘机本体在地面轨道上前后移动、可伸缩连接杆在滑轨上上下移动，使果蔬采摘机本体水平方向移动、另外可伸缩连接杆上下方向同时移动，两者同时移动至采集的红色信息与之前录入的红色信息相似值最高的位置；

(3)、当第(2)步完成时，果蔬采摘机本体停止沿地面轨道前后移动，可伸缩连接杆停止上下移动；控制系统控制可伸缩连接杆向前伸出，当可伸缩连接杆前端的图像颜色传感器实时采集到的果实颜色面积，大于整个图像面积的80％时，可伸缩连接杆停止伸出；

(4)、当第(3)步完成时，控制系统控制气动剪刀动作，完成剪切茎秆操作，红色果蔬落入可翻转托果器内。

(5)、当第(4)步完成时，可伸缩连接杆往回收缩，当可伸缩连接杆回缩到原始状态之后，连接在可翻转托果器上的舵机开始动作，控制可翻转托果器约110°翻转，使得可翻转托果器中的水果落入至果蔬采摘机本体上的收集篮内；

(6)、当完成一次采摘任务后，果蔬采摘机本体开始继续向前移动，准备下一次采摘操作；

(7)、当种植区地面全部铺设地面轨道，果蔬采摘机本体可在地面轨道上完成自主行走动作要求，并完成成熟蔬果的采摘任务。

(8)、当收集篮中的果蔬的重量达到重量传感器设定的重量值后，重量传感器将信息传递给机械本体，果蔬采摘机本体停止前移并发出报警。

本发明的有益效果：1、只要在种植区域内铺设轨道，本蔬果采摘装置在种植区域按照轨道移动，不会走偏，效率高；2、控制系统根据采集的图像颜色信息，调整蔬果采摘机械本体的前后位置、可伸缩连接杆的上下位置，可伸缩连接杆到达蔬果的茎秆的上端，然后控制气动剪刀剪断茎秆，蔬果的果实落入可翻转托果器，3，控制系统发送指令，可伸缩连接杆往回缩，连接在可翻转托果器上的舵机旋转110°，可翻转托果器内的物品落入收集篮中。本发明具有作业效率很高、工作劳动强度非常小及收割效果理想的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的操作流程图；

图中1是地面轨道，2是蔬果采摘机本体，3是支撑架，4是滑轨，5是支撑板，6是伺服电机，7是丝杆，8是可伸缩连接杆,9是气动电机，10是图像颜色传感器，11是气动剪刀,12是可翻转托果器，13是舵机，14是连接板，15是限位开关，16是气泵，17是气管，18是控制系统，19是收集篮。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明如图所示；一种蔬果采摘机装置，包括：固定设置在地面上的地面轨道1，在所述地面轨道1上设有可移动的蔬果采摘机本体2，在所述蔬果采摘机本体2上设有支撑架3，在所述支撑架3上安设有两条竖直的滑轨4，在所述支撑架3上还设有横置在两条滑轨4之间的支撑板5，在所述支撑板5上设有伺服电机6，在所述伺服电机6的输出端连接有丝杆7，还设有与丝杆7相对运动的可伸缩连接杆8，在所述可伸缩连接杆8的一端安设有感应系统，所述感应系统包括有气动电机9、图像颜色传感器10、气动剪刀11及可翻转托果器12，在所述可翻转托果器12上连接有用于翻转可翻转托果器12的舵机13。

在所述可伸缩连接杆8的一端固定安设有带滑块的连接板14，所述连接板14上的滑块与对应的所述支撑架3上的滑轨4滑动配合。

在所述滑轨4的上、下两端安设有限位开关15。

在所述蔬果采摘机本体2的内部还设有控制系统18，所述控制系统18包括控制箱及安设在控制箱外壁上的触摸屏、旋钮，还包括安设在控制箱内部的控制器、电源装置及线路；在所述蔬果采摘机本体的内部还设有电源模块。

在所述蔬果采摘机本体2上还安设有气泵16，所述气泵16上连接在气管17的一端，所述气管17的另一端连接在所述气动电机9上。

在所述蔬果采摘机本体2上、靠近可翻转托果器12的下方还安设有收集篮19，在所述收集篮19的内部设有重量传感器。

该方法包括以下步骤：

(1)、启动果蔬采摘机本体2，通过电源装置供电，果蔬采摘机本体2在地面轨道1上按设定速度前进移动，地面轨道1的两边种有设施红色果蔬，可伸缩连接杆8处于收缩状态，并处于滑轨4的中部，气动剪刀11处于开状态；

(2)、图像颜色传感器10安装在可伸缩连接杆8的前段、气动剪刀11的正下方；果蔬采摘机本体2未工作时，通过图像颜色传感器10采集录入红色果蔬的颜色信息、将录入的颜色信息输入至控制系统18，将录入的颜色信息作为对比样本；当果蔬采摘机本体2开始运动沿着地面轨道1前移时，图像颜色传感器10实时采集拍摄的颜色信息，当采集到红色信息时，实时和对比样本做比较，同时控制系统18控制果蔬采摘机本体2停止前移，微调果蔬采摘机本体2在地面轨道1上前后移动、可伸缩连接杆8在滑轨4上上下移动，使果蔬采摘机本体2水平方向移动、另外可伸缩连接杆8上下方向同时移动，两者同时移动至采集的红色信息与之前录入的红色信息相似值最高的位置；

(3)、当第(2)步完成时，果蔬采摘机本体2停止沿地面轨道1前后移动，可伸缩连接杆8停止上下移动；控制系统18控制可伸缩连接杆8向前伸出，当可伸缩连接杆8前端的图像颜色传感器10实时采集到的果实颜色面积，大于整个图像面积的80％时，可伸缩连接杆8停止伸出；

(4)、当第(3)步完成时，控制系统18控制气动剪刀11动作，完成剪切茎秆操作，红色果蔬落入可翻转托果器12内。

(5)、当第(4)步完成时，可伸缩连接杆8往回收缩，当可伸缩连接杆8回缩到原始状态之后，连接在可翻转托果器上12的舵机13开始动作，控制可翻转托果器12约110°翻转，使得可翻转托果器12中的水果落入至果蔬采摘机本体2上的收集篮19内；

(6)、当完成一次采摘任务后，果蔬采摘机本体2开始继续向前移动，准备下一次采摘操作；

(7)、当种植区地面全部铺设地面轨道1，果蔬采摘机本体2可在地面轨道1上完成自主行走动作要求，并完成成熟蔬果的采摘任务。

(8)、当收集篮19中的果蔬的重量达到重量传感器设定的重量值后，果蔬采摘机本体2停止前移并发出报警。

本发明的有益效果：1、只要在种植区域内铺设地面轨道1，果蔬采摘机本体2在种植区域按照地面轨道1移动，不会走偏，效率高；2、控制系统18根据采集的图像颜色信息，调整蔬果采摘机械本体2的前后位置、可伸缩连接杆8的上下位置，可伸缩连接杆8到达蔬果的茎秆的上端，然后控制气动剪刀11剪断茎秆，蔬果的果实落入可翻转托果器12，3，控制系统18发送指令，可伸缩连接杆8往回缩，连接在可翻转托果器12上的舵机13旋转110°，可翻转托果器12内的物品落入收集篮19中。本发明具有作业效率很高、工作劳动强度非常小及收割效果理想的特点。

Claims (7)

1.一种蔬果采摘机装置，其特征在于，包括：固定设置在地面上的地面轨道，在所述地面轨道上设有可移动的蔬果采摘机本体，在所述蔬果采摘机本体上设有支撑架，在所述支撑架上安设有两条竖直的滑轨，在所述支撑架上还设有横置在两条滑轨之间的支撑板，在所述支撑板上设有伺服电机，在所述伺服电机的输出端连接有丝杆，还设有与丝杆相对运动的可伸缩连接杆，在所述可伸缩连接杆的一端安设有感应系统，所述感应系统包括有气动电机、图像颜色传感器、气动剪刀及可翻转托果器，在所述可翻转托果器上连接有用于翻转可翻转托果器的舵机。

2.根据权利要求1所述的一种蔬果采摘机装置，其特征在于，在所述可伸缩连接杆的一端固定安设有带滑块的连接板，所述连接板上的滑块与对应的所述支撑架上的滑轨滑动配合。

3.根据权利要求2所述的一种蔬果采摘机装置，其特征在于，在所述滑轨的上、下两端安设有限位开关。

4.根据权利要求1所述的一种蔬果采摘机装置，其特征在于，在所述蔬果采摘机本体的内部还设有控制系统，所述控制系统包括控制箱及安设在控制箱外壁上的触摸屏、旋钮，还包括安设在控制箱内部的控制器、电源装置及线路；

在所述蔬果采摘机本体的内部还设有电源模块。

5.根据权利要求1所述的一种蔬果采摘机装置，其特征在于，在所述蔬果采摘机本体上还安设有气泵，所述气泵上连接在气管的一端，所述气管的另一端连接在所述气动电机上。

6.根据权利要求1所述的一种蔬果采摘机装置，其特征在于，在所述蔬果采摘机本体上、靠近可翻转托果器的下方还安设有收集篮，在所述收集篮的内部设有重量传感器。

7.如利要求1-6所述的一种蔬果采摘机装置的采摘方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)、启动果蔬采摘机本体，通过电源装置供电，果蔬采摘机本体在地面轨道上按设定速度前进移动，地面轨道的两边种有设施红色果蔬，可伸缩连接杆处于收缩状态，并处于滑轨的中部，气动剪刀处于开状态；

(2)、图像颜色传感器安装在可伸缩连接杆的前段、气动剪刀的正下方；果蔬采摘机本体未工作时，通过图像颜色传感器采集录入红色果蔬的颜色信息、将录入的颜色信息输入至控制系统，将录入的颜色信息作为对比样本；当果蔬采摘机本体开始运动沿着地面轨道前移时，图像颜色传感器实时采集拍摄的颜色信息，当采集到红色信息时，实时和对比样本做比较，同时控制系统控制果蔬采摘机本体停止前移，微调果蔬采摘机本体在地面轨道上前后移动、可伸缩连接杆在滑轨上上下移动，使果蔬采摘机本体水平方向移动、另外可伸缩连接杆上下方向同时移动，两者同时移动至采集的红色信息与之前录入的红色信息相似值最高的位置；

(3)、当第(2)步完成时，果蔬采摘机本体停止沿地面轨道前后移动，可伸缩连接杆停止上下移动；控制系统控制可伸缩连接杆向前伸出，当可伸缩连接杆前端的图像颜色传感器实时采集到的果实颜色面积，大于整个图像面积的80％时，可伸缩连接杆停止伸出；

(4)、当第(3)步完成时，控制系统控制气动剪刀动作，完成剪切茎秆操作，红色果蔬落入可翻转托果器内。

(5)、当第(4)步完成时，可伸缩连接杆往回收缩，当可伸缩连接杆回缩到原始状态之后，连接在可翻转托果器上的舵机开始动作，控制可翻转托果器约110°翻转，使得可翻转托果器中的水果落入至果蔬采摘机本体上的收集篮内；

(6)、当完成一次采摘任务后，果蔬采摘机本体开始继续向前移动，准备下一次采摘操作；

(7)、当种植区地面全部铺设地面轨道，果蔬采摘机本体可在地面轨道上完成自主行走动作要求，并完成成熟蔬果的采摘任务。

(8)、当收集篮中的果蔬的重量达到重量传感器设定的重量值后，重量传感器将信息传递给机械本体，果蔬采摘机本体停止前移并发出报警。