CN111656964B - 一种果实采摘机器人 - Google Patents
一种果实采摘机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111656964B CN111656964B CN202010526394.XA CN202010526394A CN111656964B CN 111656964 B CN111656964 B CN 111656964B CN 202010526394 A CN202010526394 A CN 202010526394A CN 111656964 B CN111656964 B CN 111656964B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vehicle body
- mechanical arm
- control unit
- carrying box
- fruit picking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
- A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
Abstract
本发明涉及一种果实采摘机器人，其包括一车体，车体上设有剪叉机构，车体上安装有升降杆；一机械臂，机械臂安装在升降杆上，机械臂通过升降杆伸缩从而进行升降；一载货机构，载货机构包括运输轨道和载物箱，运输轨道位于剪叉机构上，运输轨道通过所述剪叉机构伸缩从而进行升降，所述载物箱置于所述运输轨道上，所述运输轨道带动所述载物箱水平位移；一控制单元，所述控制单元位于所述车体内，当所述机械臂采摘果实时，所述控制单元根据所述机械臂的位置控制所述剪叉机构进行升降，使所述机械臂与所述载物箱之间的距离保持在最短距离，确保果实采收后所述机械臂末端去放果实的时候，所述机械臂到所述载物箱的距离最短，降低采摘周期时间。
Description
技术领域
本发明涉及农业机器人领域，特别是涉及一种果实采摘机器人。
背景技术
当前，我国种植的果实在收获时基本上还是依靠手工来完成。为了保证适时采摘，其劳动量大、劳动强度高，需要大量劳动力。由于劳动力高龄化和劳动力资源紧缺，造成劳动力成本较高，以至于人工收获的成本在果实的整个生产成本中所占的比例高达33~50%，因此发展机器人采摘是解决农业人口老龄化和农业劳动力短缺的关键虽然现有很多温室机器人可以实现自动采摘果实，且这些温室机器人将机械臂和果实篮架安装在同一部机器上，利用机械臂将采摘后的果实存放在果实篮内，然而大多数温室机器人的果实篮架是固定的，采收放篮时距离远，耗时长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种果实采摘机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种果实采摘机器人，其包括一车体，所述车体上设有剪叉机构，所述车体上安装有升降杆；一机械臂，所述机械臂安装在所述升降杆上，所述机械臂通过所述升降杆伸缩从而进行升降；一载货机构，所述载货机构包括运输机构和载物箱，所述运输机构位于所述剪叉机构上，所述运输机构通过所述剪叉机构伸缩从而进行升降，所述载物箱置于所述运输机构上，所述运输机构带动所述载物箱水平位移；一控制单元，所述控制单元位于所述车体内，当所述机械臂采摘果实时，所述控制单元根据所述机械臂的位置控制所述剪叉机构进行升降，使所述机械臂与所述载物箱之间的距离保持在最短距离。
进一步地，所述剪叉机构的顶端安装有凸台，所述车体的上表面设有第一激光测距器，所述第一激光测距器朝向所述凸台，所述第一激光测距器用于检测所述凸台到所述车体之间的距离，所述第一激光测距器与所述控制单元通信连接。
进一步地，所述凸台上设有多个称重传感器，所述运输机构置于所述称重传感器上，所述控制单元根据所述称重传感器采集的数据调整所述机械臂与所述载物箱之间的相对位置。
进一步地，所述机械臂的前端设有摄像头，所述控制单元与所述摄像头通信连接，所述控制单元用于接收所述摄像头拍摄的图像，所述控制单元根据图像对果实进行识别定位，且所述控制单元根据图像调整所述车体的路径与所述机械臂的转向。
进一步地，所述车体上设有第二激光测距器，所述机械臂的底端设有反光板，所述反光板自所述机械臂向外延伸，且所述反光板位于所述第二激光测距器正上方，第二激光测距器与所述控制单元通信连接。
进一步地，所述运输机构包括底架、运输电机和多个滚筒，所述底架位于所述剪叉机构上，所述滚筒并排安装在所述底架中，所述运输电机驱动所述滚筒转动，所述载物箱置于多个滚筒上。
进一步地，所述运输机构还包括护栏，所述护栏的横截面为U字型，所述护栏围在所述滚筒外，且所述护栏的顶端高于所述载物箱的底端。
进一步地，所述车体的相对两侧各设有两个驱动轮，所述驱动轮包括外轮和内轮，所述内轮位于所述外轮靠近所述车体的一侧，所述外轮和所述内轮同轴转动，所述外轮的直径大于所述内轮的直径。
进一步地，还包括一对轨道，两条轨道相平行且沿直线延伸，所述外轮的直径与所述内轮的直径的差小于所述轨道的高度，当所述车体在所述轨道上运行时，所述轨道的上表面与所述内轮相接触。
本发明的有益效果为：当所述机械臂采摘果实时，所述控制单元根据所述机械臂的位置控制所述剪叉机构进行升降，使所述机械臂与所述载物箱之间的距离保持在最短距离，确保果实采收后所述机械臂末端去放果实的时候，所述机械臂到所述载物箱的距离最短，降低采摘周期时间，提高采摘效率。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明一实施例提供的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的使用状态图；
图3为升降杆的使用状态图；
图4为载货箱的脱离图；
图5为车体的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的底面示意图。
具体实施方式
如图1-5中所示，本发明一实施例提供的一种果实采摘机器人，其包括车体1、机械臂2、载货机构3和处理模块，所述车体1上设有剪叉机构11，其中所述剪叉机构11使用的是市面上常见的气缸升降式剪叉机构11，所述车体1内设有为所述剪叉机构11提供能量的供电装置。所述机械臂2安装在所述车体1上，所述机械臂2为xarm的七轴机器人手臂，所述机械臂2的摸底前端设有用于夹农作物的抓手22，所述机械臂2的前端还设有摄像头21，所述摄像头21位于所述抓手22的一侧，且所述摄像头21的镜头朝向与所述抓手22的朝向相同。
如图1-4中所示，所述载货机构3包括运输机构和载物箱31，所述运输机构位于所述剪叉机构11上，所述载物箱31置于所述运输机构上，所述运输机构用于带动所述载物箱31朝所述机械臂2的方向前进或后退，所述载物箱31用于装载采摘后的农作物。所述处理模块包括控制单元和距离检测单元，所述控制单元位于所述车体1内，所述控制单元与所述摄像头21通信连接，所述控制单元用于接收所述摄像头21拍摄的图像并调整所述车体1的路径与所述机械臂2的转向，当所述车体1需要前进时，所述机械手最前端的一节向上转动，使得所述摄像头21和所述抓手22朝前，所述控制单元根据所述摄像头21拍摄到的图像调整所述车体1的前进方向，而在采摘农作物时，所述控制单元会根据所述摄像头21拍摄的图像对对果实进行识别定位，再对所述机械臂2发送指令，进而控制所述机械臂2的摆动，使机械臂2能与待采摘的农作物接触并采摘。通过所述摄像头21对所述机械臂2的前端做图像实时采集，便于所述控制单元实时对所述机械臂2的摆动进行实时调整，确保所述机械臂2能精准对农作物进行采摘。
如图2-5中所示，所述剪叉机构11的底端固定在所述车体1上表面，所述剪叉机构11的顶端安装有凸台12，所述凸台12的下表面为可射激光的平面，所述距离检测单元包括第一激光测距器13和第二激光测距器16，所述车体1的上表面设有第一激光测距器13，所述第一激光测距器13位于所述凸台12正下方，所述第一激光测距器13向上朝向所述凸台12，所述第一激光测距器13用于检测所述凸台12到所述车体1之间的距离，所述第一激光测距器13与所述控制单元通信连接，所述控制单元可以根据所述第一激光测距器13测到的所述凸台12与所述车体1之间的距离，计算出所述载物箱31所在的高度，进而调整所述剪叉机构11上升的高度，使所述剪叉机构11能将所述载物箱31抬升到目标高度中。当所述机械臂2采摘果实时，所述控制单元根据所述摄像头21拍摄到的图像识别出待采摘果实的位置，然后所述控制单元根据图像控制所述升降杆进行升降，使所述机械臂2能采摘到果实，接着所述控制单元根据所述机械臂2的位置控制所述剪叉机构11进行升降，使所述机械臂2与所述载物箱31之间的距离保持在最短距离，确保果实采收后所述机械臂2末端去放果实的时候，所述机械臂2到所述载物箱31的距离最短，降低采摘周期时间，提高采摘效率。
如图1-6中所示，所述凸台12上设有称重传感器14，所述运输机构置于所述称重传感器14上，所述称重传感器14与所述控制单元通信连接，所述称重传感器14用于检测所述载物箱31内农作物的重量，所述控制单元接收所述称重传感器14采集到的重量数据再减去所述载货机构3的重量和所述凸台12的重量就可以得出所采摘的农作的重量，在实际使用中，所述处理模块通过距离检测单元和称重传感器14实时采集所述载物箱31的数据，实时调整所述机械臂2与所述载物箱31的相对位置，从而控制所述机械臂2在所述载物箱31存放果实的位置，使载物箱31内的果实堆放均匀，避免果实过于集中堆积造成积压损伤。例如所述凸台12前端的称重传感器14检测到的重量比所述凸台12后端的称重传感器14大，则可以推断出果实堆积在所述载物箱31前端，这时可以控制所述运输机构将所述载物箱31往前移动并控制所述剪叉机构11调整所述载物箱31的高度，方便所述机械臂2新采摘的果实放置在所述载物箱31后端。此外，还可以在控制单元输入一个阀值，当称重传感器14检测到重量的值超过阀值时，则所述控制单元控制所述车体1去卸货。
如图2-5中所示，所述车体1上安装有升降杆15，所述机械臂2安装于所述升降杆15的顶端，所述升降杆15用于控制所述机械臂2在竖直方向上运动，所述升降杆15可以抬高所述机械臂2，方便所述机械臂2对一些较高的农作物进行采摘。所述车体1上设有第二激光测距器16，所述机械臂2的底端设有反光板17，所述反光板17自所述机械臂2向外延伸，且所述反光板17位于所述第二激光测距器16正上方，所述第二激光测距器16用于检测所述机械臂2与所述车体1之间的距离，从而方便所述控制单元算出所述机械臂2所处的高度，进而可以调整所述升降杆15的高度，使所述机械臂2能达到目标高度。
如图1-4中所示，所述运输机构包括底架32、运输电机33和多个滚筒34，所述底架32位于所述剪叉机构11上，所述滚筒34并排安装在所述底架32中，所述运输电机33驱动所述滚筒34转动，所述载物箱31置于多个滚筒34上，所述控制单元控制所述运输电机33的运转，从而控制所述载物箱31的前进与后退。所述运输机构还包括护栏35，所述护栏35的横截面为U字型，所述护栏35围在所述滚筒34外，其中远离所述机械臂2的一侧没有被所述护栏35围住，所述护栏35的顶端高于所述载物箱31的底端。所述护栏35可以防止所述载物箱31从所述滚筒34上摔落。在实际使用中，当所述机械臂2需要采摘水果时，所述剪叉机构11抬升所述载物箱31，机械臂2将摘完的水果放置在所述载物箱31中，当需要卸货时，所述剪叉机构11将所述载物箱31降落，所述车体1开到卸载地点，所述运输电机33开动，所述载物箱31在多个滚筒34的带动下，从所述滚筒34在滑落到卸载地点。
如图2-6中所示，所述车体1的相对两侧各设有两个驱动轮，所述驱动轮包括外轮18和内轮19，所述内轮19位于所述外轮18靠近所述车体1的一侧，所述外轮18和所述内轮19同轴转动，所述外轮18的直径大于所述内轮19的直径，所述外轮18外包裹有轮胎，所述外轮18用于在地面上行走。所述果实采摘机器人还包括一对轨道4，两条轨道4相平行且沿直线延伸，在实际使用中，会在温室内较为松软的地面铺上帆布，再在帆布上架设轨道4，降低轨道4对地面的压强，避免轨道4陷入地面。所述外轮18的直径与所述内轮19的直径的差小于所述轨道4的高度，所述轨道4的上表面与所述内轮19相接触。所述车体1通过所述内轮19在所述轨道4上滚动，从而实现车体1在轨道4上行走，且此时所述外轮18不与地面接触，所述外轮18不会产生使用磨损；而当所述车体1不需要在松软的土壤上行走时，可以从所述轨道4上下来，改用所述外轮18与地面接触，依靠所述外轮18在地面上滚动从而行走。通过所述外轮18和所述内轮19相结合，使得所述车体1泛用性更强，可适应轨道4行走和稳固的平地行走，提所述果实采摘机器人的使用效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种果实采摘机器人，其特征在于，包括:
一车体，所述车体上设有剪叉机构，所述车体上安装有升降杆，所述剪叉机构的顶端安装有凸台，所述车体的上表面设有第一激光测距器，所述第一激光测距器朝向所述凸台，所述第一激光测距器用于检测所述凸台到所述车体之间的距离，所述凸台上设有多个称重传感器；
一机械臂，所述机械臂安装在所述升降杆上，所述机械臂通过所述升降杆伸缩从而进行升降；
一载货机构，所述载货机构包括运输机构和载物箱，所述运输机构位于所述剪叉机构上，所述运输机构通过所述剪叉机构伸缩从而进行升降，所述载物箱置于所述运输机构上，所述运输机构带动所述载物箱水平位移，所述运输机构置于所述称重传感器上；
一控制单元，所述控制单元位于所述车体内，当所述机械臂采摘果实时，所述控制单元根据所述机械臂的位置控制所述剪叉机构进行升降，使所述机械臂与所述载物箱之间的距离保持在最短距离，所述第一激光测距器与所述控制单元通信连接，所述控制单元根据所述称重传感器采集的数据调整所述机械臂与所述载物箱之间的相对位置。
2.根据权利要求1所述的果实采摘机器人，其特征在于：所述机械臂的前端设有摄像头，所述控制单元与所述摄像头通信连接，所述控制单元用于接收所述摄像头拍摄的图像，所述控制单元根据图像对果实进行识别定位，且所述控制单元根据图像调整所述车体的路径与所述机械臂的转向。
3.根据权利要求1所述的果实采摘机器人，其特征在于：所述车体上设有第二激光测距器，所述机械臂的底端设有反光板，所述反光板自所述机械臂向外延伸，且所述反光板位于所述第二激光测距器正上方，第二激光测距器与所述控制单元通信连接。
4.根据权利要求1所述的果实采摘机器人，其特征在于：所述运输机构包括底架、运输电机和多个滚筒，所述底架位于所述剪叉机构上，所述滚筒并排安装在所述底架中，所述运输电机驱动所述滚筒转动，所述载物箱置于多个滚筒上。
5.根据权利要求4所述的果实采摘机器人，其特征在于：所述运输机构还包括护栏，所述护栏的横截面为U字型，所述护栏围在所述滚筒外，且所述护栏的顶端高于所述载物箱的底端。
6.根据权利要求1所述的果实采摘机器人，其特征在于：所述车体的相对两侧各设有两个驱动轮，所述驱动轮包括外轮和内轮，所述内轮位于所述外轮靠近所述车体的一侧，所述外轮和所述内轮同轴转动，所述外轮的直径大于所述内轮的直径。
7.根据权利要求6所述的果实采摘机器人，其特征在于：还包括一对轨道，两条轨道相平行且沿直线延伸，所述外轮的直径与所述内轮的直径的差小于所述轨道的高度，当所述车体在所述轨道上运行时，所述轨道的上表面与所述内轮相接触。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010526394.XA CN111656964B (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种果实采摘机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010526394.XA CN111656964B (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种果实采摘机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111656964A CN111656964A (zh) | 2020-09-15 |
| CN111656964B true CN111656964B (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=72386841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010526394.XA Active CN111656964B (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种果实采摘机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111656964B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4151073A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-22 | Kubota Corporation | Method and system for harvesting fruit or vegetable |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112273057A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-29 | 华南农业大学 | 一种多机器人果园自主作业方案 |
| CA3214230A1 (en) * | 2021-04-02 | 2022-10-06 | Ryan R. Knopf | Robotic fruit harvesting system |
| CN113940196B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-07-04 | 阿里云计算有限公司 | 采摘机器人、采摘方法、采摘机构及装箱机构 |
| CN113601537B (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-08 | 徐州圣淮机械有限公司 | 一种机器人 |
| CN113924861A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-14 | 广东省农业科学院蔬菜研究所 | 一种用于温室大棚栽培蔬菜的自动采收系统 |
| CN114427652B (zh) * | 2021-12-20 | 2023-10-10 | 哈尔滨理工大学 | 室内三维重建信息采集装置及装置摄像头位置获取方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1891852B1 (en) * | 2006-08-25 | 2010-02-03 | EGA MATIC ApS | Method and collection vehicle for harvesting crops growing on stems |
| CN204721871U (zh) * | 2015-05-11 | 2015-10-28 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 果菜智能采摘系统 |
| CN207451123U (zh) * | 2017-10-24 | 2018-06-05 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | 一种装车设备 |
| CN108401684A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-17 | 黄冈师范学院 | 一种智能水果采摘机及采摘方法 |
| CN108639424A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 西北农林科技大学 | 一种小型水果采摘机器人上防堆叠式搬运装箱装置 |
-
2020
- 2020-06-09 CN CN202010526394.XA patent/CN111656964B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1891852B1 (en) * | 2006-08-25 | 2010-02-03 | EGA MATIC ApS | Method and collection vehicle for harvesting crops growing on stems |
| CN204721871U (zh) * | 2015-05-11 | 2015-10-28 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 果菜智能采摘系统 |
| CN207451123U (zh) * | 2017-10-24 | 2018-06-05 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | 一种装车设备 |
| CN108401684A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-17 | 黄冈师范学院 | 一种智能水果采摘机及采摘方法 |
| CN108639424A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 西北农林科技大学 | 一种小型水果采摘机器人上防堆叠式搬运装箱装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4151073A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-22 | Kubota Corporation | Method and system for harvesting fruit or vegetable |
| WO2023041309A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-23 | Kubota Corporation | Method and system for harvesting fruit or vegetable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111656964A (zh) | 2020-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111656964B (zh) | 一种果实采摘机器人 | |
| CN111137808B (zh) | 搬运小车 | |
| CN108328348B (zh) | 一种移动式机器人装卸码垛机及其装卸方法 | |
| CN107471195A (zh) | 一种移动仓储机器人 | |
| CN105692251A (zh) | 物品自动装车系统 | |
| US10149436B2 (en) | Fruit harvester platform | |
| CN106080713A (zh) | 一种用于货物装卸及搬运的智能运输车 | |
| CN113697491B (zh) | 冷链集装箱纸箱货物装卸设备及方法 | |
| CN212861159U (zh) | 一种用于更换电池的暂存组件、暂存支架及换电系统 | |
| CN215287123U (zh) | 一种掏箱机器人 | |
| CN107127742B (zh) | 一种编制物袋装原烟包搬运的钢索机器人系统 | |
| US6848879B2 (en) | Self-propelled truck for handling and transporting bins | |
| CN219057675U (zh) | 一种米袋输送机构 | |
| CN114671366A (zh) | 一种自动化上下料的自动搬运小车 | |
| CN214192440U (zh) | 一种集装箱车装卸搬运小车 | |
| EP1331133B1 (en) | Self-propelled truck for handling and transporting bins | |
| CN211107473U (zh) | 一种果园果箱装卸运输车 | |
| CN218145711U (zh) | 一种龙门式搬运机器人 | |
| CN113086675A (zh) | 一种架高式货物自动抓取放置装卸车机器人 | |
| CN205357163U (zh) | 一种牵引式茎秆捆捡拾机 | |
| CN219363165U (zh) | 自动取货机器人 | |
| JP2013189185A (ja) | コンテナ搬送装置 | |
| CN216331973U (zh) | 果箱运输机 | |
| CN115500156B (zh) | 一种全液压大方捆自动捡拾码垛车及工作方法 | |
| CN219741274U (zh) | 一种苹果自动采摘车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |