CN111631019B - 一种用于植物工厂多功能收获机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于植物工厂多功能收获机器人，包括轮式机车底盘和六自由度机械臂，还包括营养液制备装置和末端执行器，所述营养液制备装置包括混合罐和多通道吸入蠕动泵、负压抽取泵和存储装置，所述存储装置从下至上依次设置无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱，所述末端执行器包括座体、同步推进装置、夹头一和夹头二，所述夹头一的内侧和夹头二的内侧均设有弧形凹槽和滑移槽，所述弧形凹槽的右端与滑移槽的左端相贯穿。本发明根据现场检测植株所需营养液成份，能及时配置适合植株所需的给定需求量和特定温度的营养液，保证植株所需营养液的专一性，采用多种果实收获方式对果实进行收获，能适应不同形状的操作对象。

Description

一种用于植物工厂多功能收获机器人

技术领域

本发明涉及智慧农业工程智能机器人设计技术领域，尤其涉及一种用于植物工厂多功能收获机器人。

背景技术

植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来.按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。农业机器人是机器人在农业生产中的运用，它是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业，能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。

农业机器人特别是收获机器人对智慧植物工厂运用具有重要作用，然而，现有的收获机器人无法根据现场检测植株所需营养液成份，不能及时配置适合植株所需的给定需求量和特定温度的营养液，无法保证植株所需营养液的专一性，功能单一；有些收获机器人不具备存储水、氮、磷和钾功能，无法根据植株所需营养液组份进行配比，难以保证植株所需营养；有些收获机器人无法采用单一抽取营养液方式对定量注射器内冲入定量的营养液，且不能对定量注射器中营养液营养液进行加热使营养液处于植株所需特定温度的营养液，无法保障植株吸收营养液的吸收效果，不利于收获机器人识别定量注射器的夹持位置，不利于末端执行器将定量注射器中营养液推出并供给特定植株。

有些收获机器人既不能保障植株常用营养液成份配制和供给又不能根据植株对营养液成份需求用量进行分别定量存储，无法保障存储容器中水、氮、磷和钾能一起用完，不利于一次性充入水、氮、磷和钾和简化机器人维护次数，增加机器人功耗输出；有些收获机器人采用单一对物体进行夹持方式进行作业，无法适应不同形状的物体，难以增加末端执行器作用功能和适应范围；有些收获机器人，有些收获机器人无法保证刀刃在处于夹持状态的植株茎或果梗切断后能进入竖直板中水平槽内，不能充分发挥刀刃对植株茎或果梗有剪切力，难以保证植株茎或果梗切断效果，还无法保证矩形刀片与竖直板不发生位置干涉；还有的收获机器人无法保证夹持部位部件连接的贴合紧密度，继而造成对夹持物体的损伤。因此，有必要提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种用于植物工厂多功能收获机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种用于植物工厂多功能收获机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于植物工厂多功能收获机器人，包括轮式机车底盘和六自由度机械臂，其中，还包括营养液制备装置和末端执行器，所述营养液制备装置安装在轮式机车底盘的右端，所述营养液制备装置包括混合罐和多通道吸入蠕动泵、负压抽取泵和存储装置，所述混合罐位于存储装置的上端，所述混合罐的左侧通过单向输入通道与多通道吸入蠕动泵右端的输出端口相连接，所述负压抽取泵安装在混合罐的上端，所述混合罐内安装有输出管，所述输出管还位于混合罐的左侧，所述输出管的上端与负压抽取泵下端接口相连接，所述负压抽取泵的左端安装有定量注射器，所述定量注射器水平设置，所述定量注射器的中部设有水平夹持槽，所述定量注射器的下端设有加热座，所述加热座还位于营养液制备装置的上端，所述加热座的左端安装有小电动推杆，所述小电动推杆水平设置，所述小电动推杆的左端与定量注射器左端的柱塞推动盘相接触，所述存储装置从下至上依次设置无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱，所述无菌水箱的容积、氮肥箱的容积、磷肥箱的容积和钾肥箱的容积依次降低，所述无菌水箱的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵的左端接口相连接，所述氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵的下端接口相连接，所述末端执行器包括座体、同步推进装置、夹头一和夹头二，所述夹头一和夹头二对称分布在座体的左端，所述夹头一和夹头二均水平设置，所述同步推进装置包括大电动推杆，所述大电动推杆的右端安装在座体的中部，所述大电动推杆水平设置，所述大电动推杆的水平中心轴线与座体的水平中心轴线相重合，所述大电动推杆的左端安装有同步块，所述同步块的左端安装有推板，所述推板内设有矩形槽，所述推板的设置方向分别与夹头一和夹头二相垂直，所述夹头一的内侧和夹头二的内侧均设有弧形凹槽和滑移槽，所述弧形凹槽的右端与滑移槽的左端相贯穿，所述弧形凹槽位于滑移槽的左端，所述弧形凹槽的左侧设有定位槽，所述滑移槽的内侧设有T形导向槽，所述夹头一内侧的滑移槽内安装有滑移板甲，所述夹头二内侧的滑移槽内安装有滑移板乙，所述滑移板甲的左端和滑移板乙的左端均设有定位凸台，所述定位凸台与定位槽的尺寸相同，所述定位凸台与定位槽采用的配合为间隙配合，所述滑移板甲的内侧和滑移板乙的内侧均设有T形导向凸台，所述T形导向凸台的截面尺寸与T形导向槽的截面尺寸相同，所述夹头一的上侧和夹头二的上侧均设有行程限位孔，所述行程限位孔的底部与滑移槽的上侧贯穿，所述滑移板甲的上端和滑移板乙的上端均通过螺纹连接安装有同步螺栓，所述同步螺栓还位于行程限位孔和矩形槽内，所述滑移板甲的上端设有竖直板，所述竖直板的中心设有水平槽，所述滑移板乙的上端安装有矩形刀片，所述矩形刀片水平方向的横截面尺寸小于水平槽的水平方向的横截面尺寸，所述矩形刀片的刀刃位于滑移板乙的外侧，所述矩形刀片的刀刃宽度尺寸大于竖直板外侧面与滑移板甲外侧面之间的距离，所述滑移板乙的左端与滑移板甲的左端均设有弧形贴合面，所述弧形贴合面的曲面曲率半径与弧形凹槽的曲面曲率半径相同。

所述轮式机车底盘的中部设有升降机槽，所述升降机槽内安装有三级电动升降推缸，所述三级电动升降推缸的上端安装支撑台，所述支撑台的截面尺寸与升降机槽的截面尺寸相同，所述支撑台与升降机槽采用配合为间隙配合，所述支撑台的上端安装有支撑杆，所述支撑杆的上端安装有双目摄像头和雷达定位器，所述六自由度机械臂安装在支撑台上，所述六自由度机械臂还位于支撑杆的右侧，所述营养液制备装置位于轮式机车底盘的右端，所述轮式机车底盘的左端安装有主机箱，所述主机箱的上端安装有支撑架和临时存储框，所述支撑架的上端安装有显示屏，所述临时存储框位于支撑架的右侧，所述临时存储框还位于支撑杆的左侧。

所述输出管的底部与混合罐底部之间的距离为3mm～5mm，所述混合罐内安装有搅拌杆，所述搅拌杆的上端依次安装有固定盖和减速电机，所述无菌水箱的右侧、氮肥箱的右侧、磷肥箱的右侧和钾肥箱的右侧均安装有单向注入阀门。

所述夹头一与夹头二的右端安装有固定座，所述固定座通过螺栓连接在座体左侧的移动齿条上，所述座体的右端通过螺栓与六自由度机械臂的执行末端法兰盘相连接。

现场使用时，首先，操作人员通过服务器设置轮式机车底盘路径信息及植物工厂作业信息，轮式机车底盘中主机箱内设备根据服务器设置指令通过信号接收器并将信息通过显示屏显示出来，轮式机车底盘根据路径信息从初始位置移动到目标位置，升降机槽内的三级电动升降推缸根据指令使支撑台上升到指定位置，此时支撑台上的双目摄像头和雷达定位器进行位置标识、植株定位识别并将指令通过传输线传递给主机箱内设备，并通过主机箱内设备信息传递给末端执行器或营养液制备装置，六自由度机械臂对待检测植株所需营养液进行取样并将取样送到检测仪器中检测，并将检测结果发送给主机箱内设备，通过主机箱内设备传递给营养液制备装置。

其次，营养液制备装置根据植株所需营养液进行配置并通过末端执行器夹持定量注射器对植株进行营养液定点靶向供给，具体地说：营养液制备装置根据植株营养成分通过多通道吸入蠕动泵从无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱内抽取内特定量的水、氮、磷和钾等液体，并将水、氮、磷和钾等液体输送到混合罐内，混合罐内搅拌杆通过减速电机驱动下对混合罐内的特定配比的营养液进行混合搅拌，经充分搅拌均匀后，静置，负压抽取泵通过输出管按照一定比例的混合均匀的营养液输入到输出管内，或通过小电动推杆左端推动定量注射器的柱塞推动盘使混合均匀的营养液输入到输出管内，加热座对定量注射器内的营养液进行加热到特定温度，以保证植株需要的营养液充分吸收，末端执行器通过夹头二和夹头一上的弧形凹槽对定量注射器上水平夹持槽部位进行夹持，六自由度机械臂通过末端执行器将定量注射器送到指定植株，并对植株进行营养液定点靶向供给。

再次，轮式机车底盘根据收获植株的果梗的特性或果实的形状进行判断剪夹方式还是采用直接弧形凹槽进行夹或夹拉的方式来收获果实，或者根据被夹持对象形状进行判断夹持方式进行作业，如果采用剪夹方式对目标物体进行操作，可以通过控制大电动推杆驱动大电动推杆左端的同步块，使同步块左端的推板向前移动，在推板的驱使下，矩形槽内的同步螺栓带动滑移板甲和滑移板乙在滑移槽内向前移动，待定位凸台进入弧形凹槽左端的定位槽内，停止运动，此时滑移板甲和滑移板乙刚好将弧形凹槽全部遮掩，夹头二和夹头一在座体上移动齿条的驱使下，夹头二和夹头一相向运动，并对目标物体进行夹持并通过夹头二上的矩形刀片对目标物体上端的连接部位进行切断，待目标物体连接部位切断后，通过末端执行器放到轮式机车底盘上的临时存储框内，即可完成目标物体的剪夹功能；如果采用弧形凹槽对目标物体进行夹持作业，可以通过控制大电动推杆驱动大电动推杆左端的同步块，使同步块左端的推板向后移动，在推板的驱使下，矩形槽内的同步螺栓带动滑移板甲和滑移板乙在滑移槽内向后移动，直至夹头二和夹头一上的弧形凹槽全部露出，即可停止夹头二和夹头一运动，夹头二和夹头一在座体上移动齿条的驱使下，夹头二和夹头一相向运动，并对目标物体进行夹持作业。

最后，待内智慧植物工厂所需工作完成后，将升降机槽内的三级电动升降推缸复位，轮式机车底盘通过主机箱内设备的指令到达非作业区，轮式机车底盘在非作业区进行检修和充电维护，还根据无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱内水、氮、磷和钾等营养液成份存储量，根据需求通过单向注入阀门人工进行补充，待轮式机车底盘的所有检修和维护工作完成后，即可根据作业需求，再次开启轮式机车底盘进行相关作业。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据现场检测植株所需营养液成份，并及时配置适合植株所需的给定需求量和特定温度的营养液，保证植株所需营养液的专一性，采用夹持并切断果梗或直接夹持果实组合方式对果实进行收获，还能增加夹持营养液检测和定量供给工具，功能丰富，功能切换灵活；通过设置混合罐和存储装置有助于存储水、氮、磷和钾存储并进行根据植株所需营养液组份进行配比，保证植株所需营养；通过设置多通道吸入蠕动泵、负压抽取泵和输出管有助于按照植株所需营养液中水、氮、磷和钾成份配比需要进行给定量输出供给，将配置好的营养液进行定量输出；通过设置定量注射器、水平夹持槽、加热座和小电动推杆既有助于采用负压抽取泵或者小电动推杆两种抽取营养液方式对定量注射器内冲入定量的营养液，又能对定量注射器中营养液营养液进行加热使营养液处于植株所需特定温度的营养液，保障植株吸收营养液的吸收效果，还能便于机器人识别定量注射器的夹持位置，便于水平夹持识别定量注射器，便于末端执行器将定量注射器中营养液推出并供给特定植株；通过从下至上依次设置无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱且无菌水箱的容积、氮肥箱的容积、磷肥箱的容积和钾肥箱的容积依次降低既能保障植株常用营养液成份配制和供给又根据植株对营养液成份需求用量进行分别定量存储，尽可能保障存储容器中水、氮、磷和钾能一起用完，便于一次性充入水、氮、磷和钾和简化机器人维护次数，减少机器人因负载营养液种类过多和机器人携带的营养液成份量过大使机器人负载较重，增大能耗输出，不利于增加机器人续航能力；通过设置大电动推杆、推板和矩形槽能现场实际作业需求，实现滑移板甲和滑移板乙在滑移槽进行往复移动功能，通过设置夹头一、夹头二、弧形凹槽和滑移槽既有助于夹头一与夹头二相向运动采用弧形凹槽对物体进行夹持又能通过滑移板甲和滑移板乙在滑移槽导向移动并将弧形凹槽遮掩，采用滑移板甲和滑移板乙对物体进行夹持，以适应不同形状的物体，增加末端执行器作用功能和适应范围；通过设置定位凸台、定位槽、T形导向槽和T形导向凸台有助于滑移板甲和滑移板乙在滑移槽内移动的导向定位还能限制滑移板甲和滑移板乙左端与弧形凹槽左端的位置定位；通过行程限位孔的底部与滑移槽的上侧贯穿有助于安装同步螺栓及限制滑移板甲和滑移板乙移动的距离，通过设置同步螺栓、行程限位孔和矩形槽能根据末端执行器功能需要，同步推进装置使滑移板甲和滑移板乙在滑移槽进行往复移动，使滑移板甲和滑移板乙将弧形凹槽进行遮掩或全部露出，从而实现采用弧形凹槽或滑移板甲和滑移板乙对定量注射器、植株的茎或果梗等物体的夹持功能；通过设置矩形刀片水平方向的横截面尺寸小于水平槽的水平方向的横截面尺寸，且矩形刀片的刀刃位于滑移板乙的外侧有助于保证刀刃在处于夹持状态的植株茎或果梗切断后能进入竖直板中水平槽内，保证夹持状态的植株茎或果梗在切断过程中，在竖直板阻挡的作用下，能充分发挥刀刃对植株茎或果梗有剪切力，既保证植株茎或果梗切断效果，还能保证矩形刀片与竖直板不发生位置干涉；通过设置弧形贴合面的曲面曲率半径与弧形凹槽的曲面曲率半径相同有助于增加滑移板乙的左端和滑移板甲的左端与弧形凹槽的左端贴合紧密度，减少因贴合不紧密造成缝隙而造成对夹持物体的损伤，且结构简单，操作方便，经济实用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中营养液制备装置的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为图1中末端执行器的结构示意图；

图5为图4中B处的局部放大图；

图6为图4中C处的局部放大图；

图7为图4中D处的局部放大图；

图8为图4中夹头一的局部剖视图；

图9为图4中滑移板甲与同步螺栓连接的结构示意图；

图10为图9中E向剖视图；

图11为图4的主视图。

图中：1、轮式机车底盘；11、升降机槽；111、三级电动升降推缸；1111、支撑台；1112、支撑杆；1113、双目摄像头；1114、雷达定位器；12、主机箱；121、支撑架；1211、显示屏；122、临时存储框；2、六自由度机械臂；3、营养液制备装置；31、混合罐；311、输出管；312、搅拌杆；3121、固定盖；3122、减速电机；32、多通道吸入蠕动泵；33、负压抽取泵；331、定量注射器；3311、水平夹持槽；3312、加热座；3313、小电动推杆；34、存储装置；341、无菌水箱；342、氮肥箱；343、磷肥箱；344、钾肥箱；4、末端执行器；41、座体；411、移动齿条；42、同步推进装置；421、大电动推杆；4211、同步块；4212、推板；4213、矩形槽；43、夹头一；44、夹头二；5、弧形凹槽；51、定位槽；6、滑移槽；61、滑移板甲；611、竖直板；6111、水平槽；62、滑移板乙；621、矩形刀片；63、T形导向槽；7、定位凸台；8、T形导向凸台；9、行程限位孔；10、同步螺栓；101、弧形贴合面；102、单向注入阀门；103、固定座。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11中所示，所述一种用于植物工厂多功能收获机器人，包括轮式机车底盘1和六自由度机械臂2，还包括营养液制备装置3和末端执行器4，所述营养液制备装置3安装在轮式机车底盘1的右端，所述营养液制备装置3包括混合罐31和多通道吸入蠕动泵32、负压抽取泵33和存储装置34，所述混合罐31位于存储装置的上端34，所述混合罐31的左侧通过单向输入通道与多通道吸入蠕动泵32右端的输出端口相连接，所述负压抽取泵33安装在混合罐31的上端，所述混合罐31内安装有输出管311，所述输出管311还位于混合罐31的左侧，所述输出管311的上端与负压抽取泵33下端接口相连接，所述负压抽取泵33的左端安装有定量注射器331，所述定量注射器331水平设置，所述定量注射器331的中部设有水平夹持槽3311，所述定量注射器3311的下端设有加热座3312，所述加热座3312还位于营养液制备装置3的上端，所述加热座3312的左端安装有小电动推杆3313，所述小电动推杆3313水平设置，所述小电动推杆3313的左端与定量注射器3311左端的柱塞推动盘相接触，所述存储装置34从下至上依次设置无菌水箱341、氮肥箱342、磷肥箱343和钾肥箱344，所述无菌水箱341的容积、氮肥箱342的容积、磷肥箱343的容积和钾肥箱344的容积依次降低，所述无菌水箱341的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵32的左端接口相连接，所述氮肥箱342、磷肥箱343和钾肥箱344的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵32的下端接口相连接，所述末端执行器4包括座体41、同步推进装置42、夹头一43和夹头二44，所述夹头一43和夹头二44对称分布在座体41的左端，所述夹头一43和夹头二44均水平设置，所述同步推进装置42包括大电动推杆421，所述大电动推杆421的右端安装在座体41的中部，所述大电动推杆421水平设置，所述大电动推杆421的水平中心轴线与座体41的水平中心轴线相重合，所述大电动推杆421的左端安装有同步块4211，所述同步块4211的左端安装有推板4212，所述推板4212内设有矩形槽4213，所述推板4212的设置方向分别与夹头一43和夹头二44相垂直，所述夹头一43的内侧和夹头二44的内侧均设有弧形凹槽5和滑移槽6，所述弧形凹槽5的右端与滑移槽6的左端相贯穿，所述弧形凹槽5位于滑移槽6的左端，所述弧形凹槽5的左侧设有定位槽51，所述滑移槽6的内侧设有T形导向槽63，所述夹头一43内侧的滑移槽6内安装有滑移板甲61，所述夹头二44内侧的滑移槽6内安装有滑移板乙62，所述滑移板甲61的左端和滑移板乙62的左端均设有定位凸台7，所述定位凸台7与定位槽51的尺寸相同，所述定位凸台7与定位槽51采用的配合为间隙配合，所述滑移板甲61的内侧和滑移板乙62的内侧均设有T形导向凸台8，所述T形导向凸台8的截面尺寸与T形导向槽63的截面尺寸相同，所述夹头一43的上侧和夹头二44的上侧均设有行程限位孔9，所述行程限位孔9的底部与滑移槽6的上侧贯穿，所述滑移板甲61的上端和滑移板乙62的上端均通过螺纹连接安装有同步螺栓10，所述同步螺栓10还位于行程限位孔9和矩形槽4213内，所述滑移板甲61的上端设有竖直板611，所述竖直板611的中心设有水平槽6111，所述滑移板乙62的上端安装有矩形刀片621，所述矩形刀片621水平方向的横截面尺寸小于水平槽6111的水平方向的横截面尺寸，所述矩形刀片621的刀刃位于滑移板乙62的外侧，所述矩形刀片621的刀刃宽度尺寸等于竖直板611外侧面与滑移板甲61外侧面之间的距离，所述滑移板乙62的左端与滑移板甲61的左端均设有弧形贴合面101，所述弧形贴合面101的曲面曲率半径与弧形凹槽5的曲面曲率半径相同。

如图1中所示，所述轮式机车底盘1的中部设有升降机槽11，所述升降机槽11内安装有三级电动升降推缸111，三级电动升降推缸111能将支撑台1111上的六自由度机械臂2、双目摄像头1113和雷达定位器1114等部件升高或降低到合适位置高度，便于六自由度机械臂2上的末端执行器实现不同功能的作业，所述三级电动升降推缸111的上端安装支撑台1111，所述支撑台1111的截面尺寸与升降机槽11的截面尺寸相同，所述支撑台1111与升降机槽11采用配合为间隙配合，支撑台1111与升降机槽11采用配合为间隙配合能保证支撑台1111与升降机槽11之间相对运动不会发生干涉，同时保证支撑台1111与升降机槽11在处于同一平面上之间的缝隙处于较小值，保证轮式机车底盘1的美观性，所述支撑台1111的上端安装有支撑杆1112，所述支撑杆1112的上端安装有双目摄像头1113和雷达定位器1114，所述六自由度机械臂2安装在支撑台1111上，所述六自由度机械臂2还位于支撑杆1112的右侧，所述营养液制备装置3位于轮式机车底盘1的右端，所述轮式机车底盘1的左端安装有主机箱12，主机箱12内用于布置机器人收获等辅助功能的电子仪器设备，所述主机箱12的上端安装有支撑架121和临时存储框122，支撑架121和临时存储框122分别实现支撑显示屏1211和临时存放末端执行器4收获的果实或其他物品，所述支撑架121的上端安装有显示屏1211，所述临时存储框122位于支撑架121的右侧，所述临时存储框122还位于支撑杆1112的左侧。

如图1和图2中所示，所述输出管311的底部与混合罐31底部之间的距离为5mm，这有助保证混合罐31内混合营养液充分被抽取使用，所述混合罐31内安装有搅拌杆312，所述搅拌杆312的上端依次安装有固定盖3121和减速电机3122，搅拌杆312、固定盖3121和减速电机3122既能将不同分量的水、氮、磷和钾液体混合均匀又能混合营养液飞溅到混合罐31的外侧，所述无菌水箱341的右侧、氮肥箱342的右侧、磷肥箱343的右侧和钾肥箱344的右侧均安装有单向注入阀门102，单向注入阀门102有助于水、氮、磷和钾液体的补给。

如图1、图4、图8和图11中所示，所述夹头一43与夹头二44的右端安装有固定座103，所述固定座103通过螺栓连接在座体41左侧的移动齿条411上，固定座103固定在移动齿条411有助于实现夹头一43与夹头二44相向或相反运动，实现目标物体的夹持或松放，所述座体41的右端通过螺栓与六自由度机械臂2的执行末端法兰盘相连接。

现场使用时，首先，操作人员通过服务器设置轮式机车底盘1路径信息及植物工厂作业信息，轮式机车底盘1中主机箱12内设备根据服务器设置指令通过信号接收器并将信息通过显示屏1211显示出来，轮式机车底盘1根据路径信息从初始位置移动到目标位置，升降机槽11内的三级电动升降推缸111根据指令使支撑台1111上升到指定位置，此时支撑台1111上的双目摄像头1113和雷达定位器1114进行位置标识、植株定位识别并将指令通过传输线传递给主机箱12内设备，并通过主机箱12内设备信息传递给末端执行器4或营养液制备装置3，六自由度机械臂2对待检测植株所需营养液进行取样并将取样送到检测仪器中检测，并将检测结果发送给主机箱12内设备，通过主机箱12内设备传递给营养液制备装置3。

其次，营养液制备装置3根据植株所需营养液进行配置并通过末端执行器4夹持定量注射器331对植株进行营养液定点靶向供给，具体地说：营养液制备装置3根据植株营养成分通过多通道吸入蠕动泵32从无菌水箱341、氮肥箱342、磷肥箱343和钾肥箱344内抽取内特定量的水、氮、磷和钾等液体，并将水、氮、磷和钾等液体输送到混合罐31内，混合罐31内搅拌杆312通过减速电机3122驱动下对混合罐31内的特定配比的营养液进行混合搅拌，经充分搅拌均匀后，静置，负压抽取泵33通过输出管311按照一定比例的混合均匀的营养液输入到输出管311内，或通过小电动推杆3313左端推动定量注射器331的柱塞推动盘使混合均匀的营养液输入到输出管311内，加热座3312对定量注射器331内的营养液进行加热到特定温度，以保证植株需要的营养液充分吸收，末端执行器4通过夹头二44和夹头一43上的弧形凹槽5对定量注射器331上水平夹持槽3311部位进行夹持，六自由度机械臂2通过末端执行器4将定量注射器331送到指定植株，并对植株进行营养液定点靶向供给。

再次，轮式机车底盘1根据收获植株的果梗的特性或果实的形状进行判断剪夹方式还是采用直接弧形凹槽5进行夹或夹拉的方式来收获果实，或者根据被夹持对象形状进行判断夹持方式进行作业，如果采用剪夹方式对目标物体进行操作，可以通过控制大电动推杆421驱动大电动推杆421左端的同步块4211，使同步块4211左端的推板4212向前移动，在推板4212的驱使下，矩形槽4213内的同步螺栓10带动滑移板甲61和滑移板乙62在滑移槽6内向前移动，待定位凸台7进入弧形凹槽5左端的定位槽51内，停止运动，此时滑移板甲61和滑移板乙62刚好将弧形凹槽5全部遮掩，夹头二44和夹头一43在座体41上移动齿条411的驱使下，夹头二44和夹头一43相向运动，并对目标物体进行夹持并通过夹头二44上的矩形刀片621对目标物体上端的连接部位进行切断，待目标物体连接部位切断后，通过末端执行器4放到轮式机车底盘1上的122临时存储框内，即可完成目标物体的剪夹功能；如果采用弧形凹槽5对目标物体进行夹持作业，可以通过控制大电动推杆421驱动大电动推杆421左端的同步块4211，使同步块4211左端的推板4212向后移动，在推板4212的驱使下，矩形槽4213内的同步螺栓10带动滑移板甲61和滑移板乙62在滑移槽6内向后移动，直至夹头二44和夹头一43上的弧形凹槽5全部露出，即可停止夹头二44和夹头一43运动，夹头二44和夹头一43在座体41上移动齿条411的驱使下，夹头二44和夹头一43相向运动，并对目标物体进行夹持作业。

最后，待内智慧植物工厂所需工作完成后，将升降机槽11内的三级电动升降推缸111复位，轮式机车底盘1通过主机箱12内设备的指令到达非作业区，轮式机车底盘1在非作业区进行检修和充电维护，还根据无菌水箱341、氮肥箱342、磷肥箱343和钾肥箱344内水、氮、磷和钾等营养液成份存储量，根据需求通过单向注入阀门102人工进行补充，待轮式机车底盘1的所有检修和维护工作完成后，即可根据作业需求，再次开启轮式机车底盘1进行相关作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种用于植物工厂多功能收获机器人，包括轮式机车底盘和六自由度机械臂，其特征在于：还包括营养液制备装置和末端执行器，所述营养液制备装置安装在轮式机车底盘的右端，所述营养液制备装置包括混合罐和多通道吸入蠕动泵、负压抽取泵和存储装置，所述混合罐位于存储装置的上端，所述混合罐的左侧通过单向输入通道与多通道吸入蠕动泵右端的输出端口相连接，所述负压抽取泵安装在混合罐的上端，所述混合罐内安装有输出管，所述输出管还位于混合罐的左侧，所述输出管的上端与负压抽取泵下端接口相连接，所述负压抽取泵的左端安装有定量注射器，所述定量注射器水平设置，所述定量注射器的中部设有水平夹持槽，所述定量注射器的下端设有加热座，所述加热座还位于营养液制备装置的上端，所述加热座的左端安装有小电动推杆，所述小电动推杆水平设置，所述小电动推杆的左端与定量注射器左端的柱塞推动盘相接触，所述存储装置从下至上依次设置无菌水箱、氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱，所述无菌水箱的容积、氮肥箱的容积、磷肥箱的容积和钾肥箱的容积依次降低，所述无菌水箱的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵的左端接口相连接，所述氮肥箱、磷肥箱和钾肥箱的底部通过单向输出管道与多通道吸入蠕动泵的下端接口相连接，所述末端执行器包括座体、同步推进装置、夹头一和夹头二，所述夹头一和夹头二对称分布在座体的左端，所述夹头一和夹头二均水平设置，所述同步推进装置包括大电动推杆，所述大电动推杆的右端安装在座体的中部，所述大电动推杆水平设置，所述大电动推杆的水平中心轴线与座体的水平中心轴线相重合，所述大电动推杆的左端安装有同步块，所述同步块的左端安装有推板，所述推板内设有矩形槽，所述推板的设置方向分别与夹头一和夹头二相垂直，所述夹头一的内侧和夹头二的内侧均设有弧形凹槽和滑移槽，所述弧形凹槽的右端与滑移槽的左端相贯穿，所述弧形凹槽位于滑移槽的左端，所述弧形凹槽的左侧设有定位槽，所述滑移槽的内侧设有T形导向槽，所述夹头一内侧的滑移槽内安装有滑移板甲，所述夹头二内侧的滑移槽内安装有滑移板乙，所述滑移板甲的左端和滑移板乙的左端均设有定位凸台，所述定位凸台与定位槽的尺寸相同，所述定位凸台与定位槽采用的配合为间隙配合，所述滑移板甲的内侧和滑移板乙的内侧均设有T形导向凸台，所述T形导向凸台的截面尺寸与T形导向槽的截面尺寸相同，所述夹头一的上侧和夹头二的上侧均设有行程限位孔，所述行程限位孔的底部与滑移槽的上侧贯穿，所述滑移板甲的上端和滑移板乙的上端均通过螺纹连接安装有同步螺栓，所述同步螺栓还位于行程限位孔和矩形槽内，所述滑移板甲的上端设有竖直板，所述竖直板的中心设有水平槽，所述滑移板乙的上端安装有矩形刀片，所述矩形刀片水平方向的横截面尺寸小于水平槽的水平方向的横截面尺寸，所述矩形刀片的刀刃位于滑移板乙的外侧，所述矩形刀片的刀刃宽度尺寸大于竖直板外侧面与滑移板甲外侧面之间的距离，所述滑移板乙的左端与滑移板甲的左端均设有弧形贴合面，所述弧形贴合面的曲面曲率半径与弧形凹槽的曲面曲率半径相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于植物工厂多功能收获机器人，其特征在于：所述轮式机车底盘的中部设有升降机槽，所述升降机槽内安装有三级电动升降推缸，所述三级电动升降推缸的上端安装支撑台，所述支撑台的截面尺寸与升降机槽的截面尺寸相同，所述支撑台与升降机槽采用配合为间隙配合，所述支撑台的上端安装有支撑杆，所述支撑杆的上端安装有双目摄像头和雷达定位器，所述六自由度机械臂安装在支撑台上，所述六自由度机械臂还位于支撑杆的右侧，所述营养液制备装置位于轮式机车底盘的右端，所述轮式机车底盘的左端安装有主机箱，所述主机箱的上端安装有支撑架和临时存储框，所述支撑架的上端安装有显示屏，所述临时存储框位于支撑架的右侧，所述临时存储框还位于支撑杆的左侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于植物工厂多功能收获机器人，其特征在于：所述输出管的底部与混合罐底部之间的距离为3mm～5mm，所述混合罐内安装有搅拌杆，所述搅拌杆的上端依次安装有固定盖和减速电机，所述无菌水箱的右侧、氮肥箱的右侧、磷肥箱的右侧和钾肥箱的右侧均安装有单向注入阀门。

4.根据权利要求1所述的一种用于植物工厂多功能收获机器人，其特征在于：所述夹头一与夹头二的右端安装有固定座，所述固定座通过螺栓连接在座体左侧的移动齿条上，所述座体的右端通过螺栓与六自由度机械臂的执行末端法兰盘相连接。

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