CN110301226A - 新型莲蓬采摘船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及莲蓬采摘技术领域，特别涉及一种新型莲蓬采摘船，包括传送带、切割滚轮，切割滚轮安装在一支架上，支架安装在弹簧上，还包括辅助切割结构。切割滚轮切割莲蓬，莲蓬掉落至传送带上，然后传送带将莲蓬输送至后方的船舱，通过涵道风机将杂叶吹走。通过单片机控制各组件的运动，实现自动采摘。本发明的莲蓬采摘船，可以自动、快速有效的采摘莲蓬，既保证了工作人员的安全又提高了工作效率。

Description

新型莲蓬采摘船

技术领域

本发明涉及莲蓬采摘技术领域，特别涉及一种新型莲蓬采摘船。

背景技术

目前对于莲蓬的采摘，以人在岸上采摘、坐船采摘或者人员直接下水采摘等为主，这些方法均具有较大的弊端：采摘范围有限、工作效率慢、湖下水况不确定等。随着社会的发展，人们急切需要一种更为发达、效率更高的采摘工具代替人力进行采摘。现阶段市场上并没有专门采摘莲蓬的机器或者是设备，只有一些辅助装置，这些设备普遍存在功能单一，工作效率低，可控性差等特点。

发明内容

本发明要解决的问题是克服背景技术的不足，提供一种新型莲蓬采摘船。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种新型莲蓬采摘船，包括船体，船体包括船舱和甲板，所述甲板上安装有传送带，传送带一端从甲板延伸出船体，传送带另一端位于船舱处，在传送带左右两侧的甲板上分别对称固定有弹簧和电动推杆，两侧弹簧的最顶端固定一支架，所述支架由一沿船体宽度方向的支撑杆A和分别与支撑杆A两端垂直的支撑杆B组成，电动推杆上端与支撑杆B通过转轴B固定在一起，支撑杆B能绕转轴B转动；所述两支撑杆B的前端内侧通过轴承座固定有切割滚轮，所述切割滚轮包括两滚轮支架，滚轮支架之间固定有若干双向刀片，滚轮支架上固定有转轴C，转轴C固定在轴承座内，任一转轴C连接电机C，电机C带动切割滚轮转动；所述甲板上还固定一摄像头支架，摄像头支架上安装一摄像头A；所述船体的电动机、传送带的传送电机、电机C、电动推杆的电机均连接有继电器，各继电器分别连接船体上的单片机；所述单片机与船体的舵机连接，单片机与一遥控器无线连接；所述摄像头A包括图像采集模块和图像微处理模块，其中图像采集模块进行莲蓬图像的采集，并将采集到的莲蓬图像传输给图像微处理模块，图像微处理模块对采集到的莲蓬图像进行图像处理、目标检测、目标运动预测、目标跟踪，处理结果为莲蓬图像的定位信号，并将定位信号发送给单片机。

进一步的，船舱上部不同位置安装有若干个红外传感器，红外传感器用于判断船舱是否满舱，若满舱，检测到满舱的红外传感器就会将满舱信号发送给单片机，单片机接收到满舱信号控制切割滚轮、传送带、涵道风机停止工作，并控制电动推杆降落至最低点。

进一步的，所述单片机连接一报警器，当单片机接收到红外传感器的满舱信号时，单片机触发报警器报警。

进一步的，所述摄像头支架上还安装一摄像头B，摄像头B与手机无线连接，摄像头B将图像实时传送到手机上；所述船体上安装有GPS定位器，GPS定位器用于定位船体位置并将定位信号发送给手机。

进一步的，所述两侧的支撑杆B的前端还固定有辅助切割结构，所述辅助切割结构包括固定在两支撑杆B前端外侧向下的辅助切割杆A，辅助切割杆A下端之间固定一横向的辅助切割杆B；辅助切割杆B与转轴C之间的垂直距离大于切割滚轮的半径。

进一步的，所述船体上安装有太阳能板，太阳能板与光伏控制器连接，光伏控制器连接蓄电池，蓄电池与电动推杆的电机、电机C、传送电机、船体的电动机、舵机分别相连，太阳能板作为整个采摘船的能量供给。

进一步的，所述船舱一侧对应传送带末端的位置安装一涵道风机，涵道风机通过电调连接单片机，涵道风机与蓄电池连接。

优选的，所述切割滚轮的滚轮支架形状为三角形，在对应的滚轮支架的三个顶点之间固定有双向刀片。

优选的，所述遥控器和单片机通过NRF芯片进行无线连接。

优选的，所述摄像头A采用OpenMV摄像头。

本发明的莲蓬采摘船，可以自动、快速、有效的采摘莲蓬，可控性好，既保证了工作人员的安全又提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧面结构示意图。

图中，1船体，2船舱，3传送带，4甲板，5弹簧，6电动推杆，7支撑杆A，8支撑杆B，9滚轮支架，10双向刀片，11转轴C，12电机C，13辅助切割杆A，14辅助切割杆B，15太阳能板，16涵道风机，17摄像头支架，18摄像头A，19摄像头B。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种新型莲蓬采摘船，包括船体1，船体1设有船舱2和甲板4。在甲板4上安装有传送带3，传送带3一端从甲板4延伸出船体1，即传送带3伸出了船体1外一部分。传送带3另一端位于船舱2处，目的是保证采摘的莲蓬刚好落入船舱2内。传送带3的安装属于公知技术，这里只简单介绍一下：传送带3通过轴承支座固定在甲板4上，而传送带3的支撑滚筒通过联轴器与传送电机连接，通过传送电机带动传送带3转动。在传送带3左右两侧的甲板4上分别对称固定有弹簧5，优选弹簧5由弹簧钢制成，左右两侧弹簧5的顶端固定一支架。支架包括一支撑杆A7和两根支撑杆B8，两根支撑杆B8分别固定在支撑杆A7的两端且与支撑杆A7垂直，支撑杆A7沿船体1的宽度方向。在传送带3左右两侧的甲板4上还对称安装固定有电动推杆6，电动推杆6位于弹簧5的前方，为描述方便清楚，本实施例中称呼甲板4延伸向船体1外的方向为前，甲板4延伸向船舱2的方向为后。在支撑杆B8上具有一转轴孔，一转轴B穿过电动推杆6上端的螺栓孔和支撑杆B8上的转轴孔，然后两端通过螺栓进行紧固，将电动推杆6上端与支撑杆B8通过转轴B固定在一起，且支撑杆B8能绕转轴B转动。本实施例中，电动推杆6固定在了支撑杆B8的中间位置。

在左右两侧的支撑杆B8的前端的内侧固定有切割滚轮，切割滚轮包括两滚轮支架9，滚轮支架9之间固定有若干双向刀片10，双向刀片10呈矩形形状，双向刀片10的意思是刀片宽度方向的两端都具有切割功能。两滚轮支架9上均固定连接一转轴C11，转轴C11固定在轴承座内，轴承座固定在支撑杆B8上。整个切割滚轮位于两个支撑杆B8的内侧，即切割滚轮转动时在两个支撑杆B8之间的空间内转动。上述的任一转轴C11连接一电机C12，电机C12用于带动切割滚轮转动。转轴C11通过联轴器或皮带齿轮连接电机C12 ，或其它现有的连接方式均可以。本实施例简单介绍一下电机C12与转轴C11之间通过皮带齿轮传动，因是公知常识，这里不详述：转轴C11上安装有从动齿轮，电机C12的电机轴上安装有主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮之间通过皮带连接，电机C12固定在支撑杆B8上。上述切割滚轮的转动面的最前端伸出传送带3头端。

上述的切割滚轮用于切割莲蓬之用，为使切割更加快捷得力，作为优选方案，本实施例还增加了一辅助切割结构。辅助切割结构同样固定在两侧的支撑杆B8的前端，与切割滚轮不同的是，辅助切割结构固定在了两侧的支撑杆B8的前端的外侧。具体的，辅助切割结构包括分别固定在两支撑杆B8前端外侧向下的辅助切割杆A13，两辅助切割杆A13的下端之间固定一横向的辅助切割杆B14，辅助切割杆A13和辅助切割杆B14共同组成了辅助切割结构。辅助切割杆B14与转轴C11之间的垂直距离大于切割滚轮的半径，意思是辅助切割杆B14伸出船体1的距离要大于切割滚轮伸出船体1的距离，辅助切割杆B14要位于切割滚轮转动面的前方。辅助切割结构的作用为切割时辅助切割杆B14顶住莲茎，这样相当于将莲茎控制住，上方切割滚轮再进行切割自然快捷得力的多。

优选的，上述所述的支架、辅助切割结构均由带孔角钢或带孔角铁制作而成，选择带孔角钢或带孔角铁可使支架、辅助切割结构的制作更加简单快捷，还可以使得各个结构的固定更加简单快捷，因为可以利用带孔角钢或带孔角铁上的开孔方便的将各个结构固定在一起。比如将辅助切割杆A13和辅助切割杆B14的开孔对齐，然后在开孔处安装螺栓就可将辅助切割杆A13和辅助切割杆B14固定在一起。通过开孔也可以方便的将电机C12等固定在支撑杆B8上。当然，也可以直接将支架的各部分、辅助切割结构的各部分焊接在一起，现有的固定方式均在本发明的保护范围内。

由于在采摘过程中，切割滚轮会将莲蓬和杂叶比如莲叶一同切割下来，因此，本实施例进一步优选的，在船舱2一侧安装一涵道风机16，涵道风机16正对传送带3的末端，涵道风机16调整合适的风量，有杂叶输送过来时就会被涵道风机16吹入水中，而不会落入船舱2中。涵道风机16连接电调，电调连接单片机。

在甲板4上还固定一摄像头支架17，摄像头支架17上安装一摄像头A18，本实施例的摄像头支架17固定在了支撑杆A7的后方。摄像头A18包括图像采集模块和图像微处理模块，其中图像采集模块进行莲蓬图像的采集，并将采集到的莲蓬图像传输给图像微处理模块，图像微处理模块对采集到的莲蓬图像进行图像处理、目标检测、目标运动预测、目标跟踪，处理结果为莲蓬图像的定位信号，即被采集到的莲蓬图像的二维坐标值，并将定位信号发送给船体1上的单片机。本实施例优选的，摄像头A18采用OpenMV摄像头。摄像头A18将莲蓬定位信号发送给单片机，单片机根据二维坐标值判断莲蓬位置并控制船体1靠近莲蓬进行采摘。

为了能使工作人员更加方便的、实时看到采摘情况，摄像头支架17上还安装一摄像头B19，摄像头B19与手机无线连接，摄像头B19将图像实时传送到手机上，工作人员通过手机就能及时监控采摘情况。在船体1上还安装有GPS定位器，GPS定位器用于定位船体1位置并将船体1定位信号发送给手机。当采摘结束后，如果采摘船不在工作人员的视野范围内，则可以根据GPS定位器发来的定位信号控制遥控器使采摘船返航。

单片机为采摘船的控制系统，单片机能够控制船体1的运动和转向，能够控制传送带3、切割滚轮、电动推杆6、涵道风机16的运行。上述传送带3的传送电机、船体1的电动机、切割滚轮的电机C12、电动推杆6的电机均连接有继电器，各个继电器又分别与单片机连接，单片机还与船体1的舵机连接，这样单片机通过控制继电器控制船体1的运动，通过控制船体1的舵机控制船体1的方向，通过控制相应的继电器控制传送带3、切割滚轮、电动推杆6的运行，通过控制电调控制涵道风机16的运行。本实施例中所用单片机为STM32单片机。

上述的单片机还与一遥控器无线连接，单片机与遥控器无线连接的方式有多种，本实施例优选遥控器和单片机通过NRF芯片（单片射频收发芯片）进行无线连接，即在遥控器和单片机上均安装有NRF芯片。遥控器具有自动控制和手动控制两种模式，通过遥控器自动控制模式按钮和手动控制模式按钮切换对采摘船的控制模式。当为手动控制模式时，通过遥控器控制各个部件即可，比如通过遥控器控制传送带3的运转，通过遥控器控制切割滚轮的转动及电动推杆6的升降等，工作人员观察采摘情况，当采摘结束时，工作人员通过遥控器控制船体1返航。

船舱2上部不同位置安装有若干个红外传感器，红外传感器用于判断船舱2是否满舱。当莲蓬装满船舱2时，莲蓬就会高出船舱上表面，其中的某个红外传感器发出的红外线就会感知到莲蓬，这时这个红外传感器就会将满舱信号发送给单片机，单片机接收到满舱信号后就会控制切割滚轮、传送带3、涵道风机16停止工作，并控制电动推杆6降落至最低点。单片机还连接一报警器，当单片机接收到红外传感器的满舱信号时，同时单片机触发报警器报警，这样工作人员就知道采摘结束，然后按动遥控器上的手动控制模式按钮，进入手动控制模式，手动控制船体1返航。

优选的，在船体1上还安装有太阳能板15，太阳能板15作为整个采摘船的能量供给。太阳能板15与光伏控制器连接，光伏控制器连接蓄电池，蓄电池分别与电动推杆6的电机、涵道风机16、电机C12、传送电机、船体1的电动机、舵机相连，为它们提供能量。

本发明工作过程如下，本实施例以自动控制模式为例进行简单介绍：打开摄像头A18和摄像头B19，将船体1放入湖中，确认湖中工作环境后，按动遥控器上的自动控制模式按钮，船体1进入自动工作模式。首先单片机通过控制各个继电器使船体1的电动机、传送电机、电机C12开始工作，通过控制电调使涵道风机16开始工作。这时，摄像头A18开始自动识别及定位莲蓬，并将莲蓬的定位信号发送给单片机，单片机根据摄像头A18传来的莲蓬定位信号控制船体1的舵机向莲蓬靠近，当靠近莲蓬过程中，单片机根据莲蓬的定位信号控制电动推杆6的升降，从而控制切割滚轮的高度。当船体1靠近莲蓬时，辅助切割杆B14顶住莲蓬下方的莲茎，然后通过切割滚轮对莲蓬进行切割采摘，被采摘下的莲蓬落在传送带3上，随着传送带3莲蓬掉落至后方的船舱2内，而杂叶会被涵道风机16吹入湖中。此次采摘结束后，这里的采摘结束即指莲蓬图像从摄像头A18内消失，然后摄像头A18自动寻找下一目标，如此反复进行自动采摘。当船舱2堆积满莲蓬后，船舱2处的某一红外传感器将满舱信号传送给单片机，单片机控制切割滚轮、传送带3、涵道风机16停止工作，并控制电动推杆6降落至最低点，同时单片机触发报警器报警，采摘结束。工作人员听到报警后，按动遥控器上手动控制模式按钮，进入手动控制模式，工作人员通过遥控器手动控制采摘船返航。返航过程中，如果船体1不在工作人员的视野范围内，工作人员可以根据手机上的船体1的定位信号进行控制返航。至此，完成整个采摘过程。

在上述的采摘过程中，工作人员在手机上如果看到航线上有较高的障碍物时，可以通过遥控器控制电机C12反转，来清除航线上的障碍物，比如清除一些较高的没有莲蓬的茎叶等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种新型莲蓬采摘船，包括船体（1），船体（1）包括船舱（2）和甲板（4），其特征在于：所述甲板（4）上安装有传送带（3），传送带（3）一端从甲板（4）延伸出船体（1），传送带（3）另一端位于船舱（2）处，在传送带（3）左右两侧的甲板（4）上分别对称固定有弹簧（5）和电动推杆（6），两侧弹簧（5）的最顶端固定一支架，所述支架由一沿船体（1）宽度方向的支撑杆A（7）和分别与支撑杆A（7）两端垂直的支撑杆B（8）组成，电动推杆（6）上端与支撑杆B（8）通过转轴B固定在一起，支撑杆B（8）能绕转轴B转动；所述两支撑杆B（8）的前端内侧通过轴承座固定有切割滚轮，所述切割滚轮包括两滚轮支架（9），滚轮支架（9）之间固定有若干双向刀片（10），滚轮支架（9）上固定有转轴C（11），转轴C（11）固定在轴承座内，任一转轴C（11）连接电机C（12），电机C（12）带动切割滚轮转动；所述甲板（4）上还固定一摄像头支架（17），摄像头支架（17）上安装一摄像头A（18）；所述船体（1）的电动机、传送带（3）的传送电机、电机C（12）、电动推杆（6）的电机均连接有继电器，各继电器分别连接船体上的单片机；所述单片机与船体的舵机连接，单片机与一遥控器无线连接；所述摄像头A（18）包括图像采集模块和图像微处理模块，其中图像采集模块进行莲蓬图像的采集，并将采集到的莲蓬图像传输给图像微处理模块，图像微处理模块对采集到的莲蓬图像进行图像处理、目标检测、目标运动预测、目标跟踪，处理结果为莲蓬图像的定位信号，并将定位信号发送给单片机。

2.根据权利要求1所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述摄像头支架（17）上还安装一摄像头B（19），摄像头B（19）与手机无线连接，摄像头B（19）将图像实时传送到手机上；所述船体（1）上安装有GPS定位器，GPS定位器用于定位船体（1）位置并将定位信号发送给手机。

3.根据权利要求1所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述两侧的支撑杆B（8）的前端还固定有辅助切割结构，所述辅助切割结构包括固定在两支撑杆B（8）前端外侧向下的辅助切割杆A（13），辅助切割杆A（13）下端之间固定一横向的辅助切割杆B（14）；辅助切割杆B（14）与转轴C（11）之间的垂直距离大于切割滚轮的半径。

4.根据权利要求1所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述船体（1）上安装有太阳能板（15），太阳能板（15）与光伏控制器连接，光伏控制器连接蓄电池，蓄电池与电动推杆（6）的电机、电机C（12）、传送电机、船体（1）的电动机、舵机分别相连，太阳能板（15）作为整个采摘船的能量供给。

5.根据权利要求1所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述船舱（2）一侧对应传送带（3）末端的位置安装一涵道风机（16），涵道风机（16）通过电调连接单片机，涵道风机（16）与蓄电池连接。

6.根据权利要求5所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述船舱（2）上部不同位置安装有若干个红外传感器，红外传感器用于判断船舱（2）是否满舱，若满舱，检测到满舱的红外传感器就会将满舱信号发送给单片机，单片机接收到满舱信号控制切割滚轮、传送带（3）、涵道风机（16）停止工作，并控制电动推杆（6）降落至最低点。

7.根据权利要求6所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述单片机连接一报警器，当单片机接收到红外传感器的满舱信号时，单片机触发报警器报警。

8.根据权利要求1-7任一项所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述切割滚轮的滚轮支架（9）形状为三角形，在对应的滚轮支架（9）的三个顶点之间固定有双向刀片（10）。

9.根据权利要求1-7任一项所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述遥控器和单片机通过NRF芯片进行无线连接。

10.根据权利要求1-7任一项所述的新型莲蓬采摘船，其特征在于：所述摄像头A（18）采用OpenMV摄像头。