CN110352703A - 一种智能化机械收获装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种智能化机械收获装置，用于解决对果蔬类农产品智能化采摘的技术问题。它包括控制系统、车辆机构、罩体机构、采摘机构、位置调节机构、转移机构和仓体机构；车辆机构主要起到用于行走的功能，罩体机构设置在车辆机构上用于集成安装其它功能部件；采摘机构用于摘取果蔬，并将采摘的果蔬放置于转移机构上；位置条件调节机构用于调节采摘机构的位置，以便于准确的获取果蔬；转移机构用于将采摘机构获取的果蔬向仓体机构内运达，仓体机构用于盛装采摘后的果蔬。

Description

一种智能化机械收获装置
技术领域
本发明涉及收获机械装置技术领域，具体地说是一种智能化机械收获装置。
背景技术
现有技术中，果蔬类农产品的采摘还基本采用传统人工采摘方式。这种方式工人劳动强度大，不符合农业生产现代化的要求。伴随智能技术的快速发展，为实现智能化方式采摘果蔬产品产生了可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化机械收获装置，用于解决对果蔬类农产品智能化采摘的技术问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种智能化机械收获装置，包括车辆本体、罩体、采摘机构、位置调节机构、转移机构和仓体机构；
所述罩体安装在车辆本体的一侧，罩体的外侧设有摄像头，罩体的后端部设有出料窗；
位置调节机构设置在罩体的外侧，包括内外位置调节板和内外位置调节滑块，内外位置调节滑块可内外移动的安装在内外位置调节板上；
采摘机构包括采摘移位电机、采摘杆、采摘油缸、采摘滑块、采摘切割电机、采摘切割刀和采摘夹持电磁阀；采摘移位电机竖向安装在所述内外位置调节滑块上，采摘杆的后端与采摘移位电机的旋转动力输出端连接；采摘夹持电磁阀设置在采摘杆的前端下方；所述采摘杆的前部上方设有采摘驱动槽，采摘滑块可前后滑动的安装在采摘驱动槽内；采摘切割电机安装在采摘滑块上，采摘切割刀可转动的安装在采摘切割电机的旋转动力输出端上；所述采摘油缸安装在采摘杆的上方，采摘油缸的动力输出端与所述采摘滑块连接；
转移机构包括转移底板、转移滑块、转移液压缸、转移翻斗和翻斗液压缸；转移底板安装在罩体的外侧，转移底板的后端与所述出料窗对应设置；转移底板的纵向延伸方向上设有转移导向槽，转移滑块可滑动的安装在转移导向槽内；所述转移液压缸安装在转移底板上，转移液压缸的动力输出端与转移滑块连接；所述转移翻斗铰接在转移滑块的上方，翻斗液压缸的下端与转移滑块铰接，翻斗液压缸的上端动力输出端与转移翻斗的内侧端铰接；转移翻斗与所述的采摘杆的前端对应设置；
仓体机构包括储存仓和物料滑落槽，储存仓通过物料滑落槽与所述出料窗连通。
进一步的，位置调节机构还包括内外位置调节电机、内外位置调节螺杆和内外位置调节螺母；内外位置调节板的纵向延伸方向上设有位置调节导向槽，所述内外位置调节滑块可滑动的安装在位置调节导向槽内；内外位置调节螺杆沿位置调节导向槽走向可转动的安装在所述内外位置调节板上，内外位置调节螺杆的旋转动力输出入端与内外位置调节电机的旋转动力输出端连接；内外位置调节螺母匹配螺接在内外位置调节螺杆上，并与所述的内外位置调节滑块连接。
进一步的，所述位置调节机构包括实现内外位置调节板横向移动的前后位置调节电杆机构。
进一步的，所述位置调节机构包括实现内外位置调节板竖向升降移动的竖向螺杆升降机。
进一步的，所述转移翻斗内设有光电传感器。
进一步的，所述出料窗处设有转移接近开关。
进一步的，所述物料滑落槽的下部设有仓位检测距离传感器。
进一步的，所述仓体机构还包括仓体底板、仓体移动电机、仓体移动丝杆和仓体移动丝母；仓体底板安装在车辆本体上，仓体底板的纵向延伸方向上设有仓体导向槽，储存仓的下端通过滑块可前后滑动的安装在仓体导向槽上；所述仓体移动丝杆可转动的安装在仓体底板上，仓体移动丝杆的旋转动力输入端与仓体移动电机的旋转动力输出端连接；所述仓体移动丝母匹配螺接在仓体移动丝杆上，仓体移动丝母与所述储存仓连接。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、本发明技术方案，利用采摘机构可以实现对果蔬类农产品的自动拆除，节约了人力；并将采摘的果蔬产品通过转移机构转送至仓体机构内，实现采摘和临时存放的一体化功能。
2、利用位置调节机构可以实现对采摘机构的位置调节，以实现对不同方位果蔬产品的准确采摘。
3、物料滑落槽的下部设有用于检测储存仓内物料上端高度的仓位检测距离传感器，当储存仓内某一相对后方区域内落入一定高度果蔬产品后，仓体移动电机通过仓体移动丝杆带动储存仓向后移动，从而实现前方相对空旷区域承接果蔬。
附图说明
图1为本发明实施例的侧视示意图；
图2为图1中A-A向剖视示意图；
图3为本发明实施例中转移机构的侧视示意图；
图4为本发明实施例中仓体机构处的剖视示意图；
图5为图2中A处局部放大示意图；
图6为图2中B处局部放大示意图；
图中：1、车辆本体；2、罩体；3、摄像头；4、出料窗；5、竖向螺杆升降机；6、前后位置调节电杆机构；7、内外位置调节板；8、内外位置调节电机；9、内外位置调节螺杆；10、内外位置调节螺母；11、内外位置调节滑块；12、采摘移位电机；13、采摘杆；14、采摘油缸；15、采摘滑块；16、采摘切割电机；17、采摘切割刀；18、采摘夹持电磁阀；19、转移底板；20、转移滑块；21、转移液压缸；22、转移翻斗；23、翻斗液压缸；24、转移接近开关；25、仓体底板；26、仓体移动电机；27、仓体移动丝杆；28、仓体移动丝母；29、储存仓；30、物料滑落槽；31、仓位检测距离传感器；32、仓体导向槽。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。
如图1至6所示，一种智能化机械收获装置，包括控制系统、车辆机构、罩体机构、采摘机构、位置调节机构、转移机构和仓体机构；车辆机构主要起到用于行走的功能，罩体机构设置在车辆机构上用于集成安装其它功能部件；采摘机构用于摘取果蔬，并将采摘的果蔬放置于转移机构上；位置条件调节机构用于调节采摘机构的位置，以便于准确的获取果蔬；转移机构用于将采摘机构获取的果蔬向仓体机构内运达，仓体机构用于盛装采摘后的果蔬。本实施例中以采摘辣椒为例，下面对方案进行具体阐述。
在其中一个实施例中，车辆机构可包括车辆本体1、车辆传动机构、车辆行驶轮和车辆驱动电机，车辆行驶轮设置在车辆本体1的下端，车辆驱动电机通过车辆传动机构与所述车辆行驶轮驱动连接。在另一实施例中，车辆机构也可采用人力推动方式，即车辆机构包括车辆本体1和设置在车辆本体1下端的车辆行驶轮。
所述罩体机构包括罩体2和摄像头3，所述摄像头3安装在罩体2内用于捕捉辣椒图像，摄像头3与控制系统的图像处理系统电连接；摄像头3捕捉的画面与图像处理系统内数据对比后，即可获知是否有辣椒。罩体2的后端部设有与所述仓体机构连通的出料窗4，采摘后的辣椒通过出料窗4进入仓体机构内。
所述位置调节机构包括竖向螺杆升降机5(其动力原采用设有绝对值编码器的步进电机)、前后位置调节电杆机构6(其动力原采用设有绝对值编码器的步进电机)和内外位置调节机构。所述竖向螺杆升降机5竖向安装在所述罩体2的内端面上，前后位置调节电杆机构6横向安装在竖向螺杆升降机5的竖向移动动力输出端上，所述内外位置调节机构安装在前后位置调节电杆机构6的动力输出端上。内外位置调节机构包括内外位置调节板7，内外位置调节电机8(设有绝对值编码器的步进电机)，内外位置调节螺杆9，内外位置调节螺母10和内外位置调节滑块11。所述内外位置调节板7的纵向延伸方向上设有位置调节导向槽，内外位置调节滑块11的下端可滑动的安装在位置调节导向槽内。所述内外位置调节螺杆9沿位置调节导向槽走向可转动的安装在内外位置调节板7上，内外位置调节螺杆9的旋转动力输出入端与内外位置调节电机8的旋转动力输出端连接；内外位置调节螺母10匹配螺接在内外位置调节螺杆9上，并与所述的内外位置调节滑块11连接。
采摘机构安装在所述内外位置调节滑块11上，包括采摘移位电机12(设有绝对值编码器的步进电机)、采摘杆13、采摘油缸14(内设位移传感器油缸)、采摘滑块15、采摘切割电机16、采摘切割刀17和采摘夹持电磁阀18。所述采摘移位电机12竖向安装在所述内外位置调节滑块11上，采摘杆13的后端与采摘移位电机12的旋转动力输出端连接。采摘夹持电磁阀18设置在采摘杆13的前端下方，用于夹持辣椒本体。所述采摘杆13的前部上方设有采摘驱动槽，采摘滑块15可前后滑动的安装在采摘驱动槽内；采摘切割电机16安装在采摘滑块15上，采摘切割刀17可转动的安装在采摘切割电机16的旋转动力输出端上。所述采摘油缸14安装在采摘杆13的上方，采摘油缸14的动力输出端与所述采摘滑块15连接。当采摘夹持电磁阀18将辣椒本体夹持完毕后，所述采摘油缸14动作通过采摘滑块15带动采摘切割刀17抵达藤蔓处，将藤枝切割，进而取下辣椒。采摘夹持电磁阀18夹持的辣椒，通过采摘移位电机12带动采摘杆13，将辣椒移动至所述转移机构处。
转移机构包括转移底板19，转移滑块20，转移液压缸21(内设位移传感器的油缸)，转移翻斗22，翻斗液压缸23和转移接近开关24。转移底板19安装在罩体2的内侧，转移底板19的后端与所述出料窗4对应设置。转移底板19的纵向延伸方向上设有转移导向槽，转移滑块20可滑动的安装在转移导向槽内。所述转移液压缸21安装在转移底板19上，转移液压缸21的动力输出端与转移滑块20连接。所述转移翻斗22通过支架铰接在转移滑块20的上方，翻斗液压缸23的下端通过支板与转移滑块20的内侧铰接，翻斗液压缸23的上端动力输出端与转移翻斗22的内侧端铰接。所述转移翻斗22内设有光电传感器，当采摘机构将辣椒放置于转移翻斗22内后，光电传感器接收到信号，转移液压缸21即带动转移翻斗22向所述出料窗4处移动。所述转移接近开关24安装在所述出料窗4处，用于检测转移翻斗22是否移动至出料指定位置，以便于翻斗液压缸23动作带动转移翻斗22翻转，使辣椒通过出料窗4进入仓体机构。
仓体机构设在所述罩体2的外侧下方，并位于所述车辆本体1上，它包括仓体底板25、仓体移动电机26(设有绝对值编码器的步进电机)、仓体移动丝杆27、仓体移动丝母28、储存仓29、物料滑落槽30和仓位检测距离传感器31。所述仓体底板25安装在车辆本体1上，仓体底板25的纵向延伸方向上设有仓体导向槽32，储存仓29的下端通过滑块可前后滑动的安装在仓体导向槽32上。所述仓体移动丝杆27可转动的安装在仓体底板25上，仓体移动丝杆27的旋转动力输入端与仓体移动电机26的旋转动力输出端连接。所述仓体移动丝母28匹配螺接在仓体移动丝杆27上，仓体移动丝母28与所述储存仓29连接；所述物料滑落槽30倾斜安装在所述出料窗4与储存仓29之间，仓位检测距离传感器31安装在物料滑落槽30的下部用于检测与所述储存仓29内物料上端的高度；当储存仓29内某一相对后方区域内落入一定高度辣椒后，所述仓体移动电机26通过仓体移动丝杆27带动储存仓29向后移动，从而实现前方相对空旷区域承接辣椒。
所述控制系统还包括控制器、操控板和控制箱，控制器和操控板可通过控制箱安装在所述车辆本体1上。控制器的信号输入端分别与所述操控板、摄像头3、转移接近开关24、光电传感器以及仓位检测距离传感器31电连接，控制器的信号输出端分别与所述竖向螺杆升降机5、前后位置调节电杆机构6、内外位置调节电机8、采摘移位电机12、采摘油缸14、采摘切割电机16、采摘夹持电磁阀18、转移液压缸21、翻斗液压缸23以及仓体移动电机26电连接。在另一实施例中，操控板也可以采用遥控板，控制系统可包括显示器，显示器安装在远程控制室内。
一种利用上述智能化机械收获装置进行采摘的方法，包括以下步骤。
S1罩体2上的摄像头3捕捉到果蔬图像后，车辆本体1停止移动；
S2采摘移位电机12驱动采摘杆13的前端至果蔬位置，采摘夹持电磁阀18将果蔬本体夹持；采摘切割电机16驱动采摘切割刀17转动，采摘油缸14通过采摘滑块15驱动采摘切割刀17向果蔬的藤蔓处移动，将藤枝切割；
S3采摘移位电机12驱动采摘杆13的前端移动至转移翻斗22上方，采摘夹持电磁阀18松开对果蔬本体的夹持，果蔬落入转移翻斗22内；
S4转移液压缸21通过转移滑块20将转移翻斗22移动至罩体2上的出料窗4处，翻斗液压缸23动作将转移翻斗22翻转，果蔬通过出料窗4处的物料滑落槽30落入储存仓29内。
优选的：在上述步骤S2中，通过内外位置调节机构调节采摘杆13的内外位置。
优选的，在上述步骤S2中，通过前后位置调节电杆机构6调节采摘杆13的横向位置。
优选的，在上述步骤S2中，通过竖向螺杆升降机5调节采摘杆13的的高度位置。
优选的，在上述步骤S3中，通过转移翻斗22内的光电传感器，检测果蔬是否落入转移翻斗22内。
优选的，在上述步骤S4中，通过出料窗4处的转移接近开关24，检测转移翻斗22是否移动至出料窗4处。
优选的，在上述步骤S4中，通过物料滑落槽30上的仓位检测距离传感器31，检测储存仓29内果蔬堆积的高度。
优选的，在上述步骤S4中，仓体移动电机26通过仓体移动丝杆27驱动仓体移动丝母28，进而调节储存仓29相对物料滑落槽30下端的位置。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能化机械收获装置，其特征是，包括车辆本体、罩体、采摘机构、位置调节机构、转移机构和仓体机构；
所述罩体安装在车辆本体的一侧，罩体的外侧设有摄像头，罩体的后端部设有出料窗；
位置调节机构设置在罩体的外侧，包括内外位置调节板和内外位置调节滑块，内外位置调节滑块可内外移动的安装在内外位置调节板上；
采摘机构包括采摘移位电机、采摘杆、采摘油缸、采摘滑块、采摘切割电机、采摘切割刀和采摘夹持电磁阀；采摘移位电机竖向安装在所述内外位置调节滑块上，采摘杆的后端与采摘移位电机的旋转动力输出端连接；采摘夹持电磁阀设置在采摘杆的前端下方；所述采摘杆的前部上方设有采摘驱动槽，采摘滑块可前后滑动的安装在采摘驱动槽内；采摘切割电机安装在采摘滑块上，采摘切割刀可转动的安装在采摘切割电机的旋转动力输出端上；所述采摘油缸安装在采摘杆的上方，采摘油缸的动力输出端与所述采摘滑块连接；
转移机构包括转移底板、转移滑块、转移液压缸、转移翻斗和翻斗液压缸；转移底板安装在罩体的外侧，转移底板的后端与所述出料窗对应设置；转移底板的纵向延伸方向上设有转移导向槽，转移滑块可滑动的安装在转移导向槽内；所述转移液压缸安装在转移底板上，转移液压缸的动力输出端与转移滑块连接；所述转移翻斗铰接在转移滑块的上方，翻斗液压缸的下端与转移滑块铰接，翻斗液压缸的上端动力输出端与转移翻斗的内侧端铰接；转移翻斗与所述的采摘杆的前端对应设置；
仓体机构包括储存仓和物料滑落槽，储存仓通过物料滑落槽与所述出料窗连通。
2.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，位置调节机构还包括内外位置调节电机、内外位置调节螺杆和内外位置调节螺母；内外位置调节板的纵向延伸方向上设有位置调节导向槽，所述内外位置调节滑块可滑动的安装在位置调节导向槽内；内外位置调节螺杆沿位置调节导向槽走向可转动的安装在所述内外位置调节板上，内外位置调节螺杆的旋转动力输出入端与内外位置调节电机的旋转动力输出端连接；内外位置调节螺母匹配螺接在内外位置调节螺杆上，并与所述的内外位置调节滑块连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述位置调节机构包括实现内外位置调节板横向移动的前后位置调节电杆机构。
4.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述位置调节机构包括实现内外位置调节板竖向升降移动的竖向螺杆升降机。
5.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述转移翻斗内设有光电传感器。
6.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述出料窗处设有转移接近开关。
7.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述物料滑落槽的下部设有仓位检测距离传感器。
8.根据权利要求1所述的一种智能化机械收获装置，其特征是，所述仓体机构还包括仓体底板、仓体移动电机、仓体移动丝杆和仓体移动丝母；仓体底板安装在车辆本体上，仓体底板的纵向延伸方向上设有仓体导向槽，储存仓的下端通过滑块可前后滑动的安装在仓体导向槽上；所述仓体移动丝杆可转动的安装在仓体底板上，仓体移动丝杆的旋转动力输入端与仓体移动电机的旋转动力输出端连接；所述仓体移动丝母匹配螺接在仓体移动丝杆上，仓体移动丝母与所述储存仓连接。
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