CN111742710A - 一种草莓半自动采摘装置及采摘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草莓半自动采摘装置及采摘方法，本发明机械臂一端设置定位采摘机构，所述机架的一端上设置有用于引导采摘机构采摘果实进入传输带的缓冲导流机构，传输带的输出端位于底座的上方，缓冲导流机构和传输带的输出端位于转盘的前后两侧。本发明定位采摘机构可以通过机械臂灵活运动，而传输带的传送路径固定从前往后传输，使得定位采摘机构能快速的将采摘到的果实放置到传输带上运送到包装盒内，使得机械臂不需要向后旋转去寻找包装盒，只需要旋转较小的角度将果实送到输送带的前端。从而能提高采摘机构的采摘效率，又便于人工在机器后方打包已采摘的果实，从而能有效提高采摘效率。

Description

一种草莓半自动采摘装置及采摘方法

技术领域

本发明涉及农作物采摘器械领域，尤其涉及一种草莓半自动采摘装置及采摘方法。

背景技术

草莓在成熟后采摘多数是由人工进行的，摘果时需要弯腰，劳动强度大，因此草莓采摘机应运而生。

如授权公告号为CN208402512U的实用新型所公开的草莓采摘机，包括：采摘机构、运动机构、控制器和远程终端，其中：所述采摘机构包括：刀具和机械臂，所述运动机构包括：架体、架座、步进电机、轮子和控制器，所述轮子、步进电机和舵机均连接控制器，所述控制器通过无线通讯连接远程终端，采摘箱设置在机械臂的一侧，是一个比较大的箱体，采摘机构向采摘箱传送果实需要不断更换放置地点，要不容易造成果实积压，另外在放置果实时，机械臂需要转动的角度较大，采摘效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种采摘效率高的草莓半自动采摘装置，以及提供一种采摘效率高的草莓半自动采摘方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：本发明草莓半自动采摘装置，包括底座、设置在底座底部的行走轮、位于底座一侧的控制器、转动设置在底座上侧的转盘、设置在转盘上的机械臂、设置在底座上并位于转盘上方一侧的机架以及设置在机架内的传输带，所述机械臂一端设置定位采摘机构，所述机架的一端上设置有用于引导采摘机构采摘果实进入传输带的缓冲导流机构，传输带的输出端位于底座的上方，缓冲导流机构和传输带的输出端位于转盘的前后两侧。

为了便于控制机械臂，所述机械臂包括主臂以及辅助臂，所述主臂设置在旋转座内，所述旋转座设置在转盘上侧面上，所述旋转座一侧设置第一电机，且第一电机的驱动轴一端与主臂相连接，所述主臂一侧设置第二电机，所述第二电机的输出轴一端与辅助臂一端相连接，所述辅助臂一端设置开口，所述第一电机与第二电机均与控制器相连接。

所述定位采摘机构包括视觉传感器以及切刀，所述视觉传感器设置在开口内底部并正对开口，所述开口设置在机械臂一端，所述切刀设置在气缸的活塞杆一端，且切刀延伸至开口内，所述气缸设置在基座内一侧，所述基座设置在机械臂一侧表面，所述开口内一侧设置切割台，所述开口内下部设置支撑盒，所述支撑盒内设置承载板，所述承载板上设置弹性缓冲垫，所述视觉传感器通过数据线与控制器相连接，所述控制器通过数据线与气缸相连接，所述承载板一端通过第一转轴与支撑盒转动连接，所述承载板底部设置第一连接座，所述第一连接座与电动推杆的活塞杆转动连接，所述电动推杆底部与第二连接座转动连接，所述第二连接座设置在支撑盒内一侧表面，所述电动推杆设置在支撑盒内一侧，所述支撑盒的下端设置有敞开的出料口，缓冲导流机构包括固定在机架上的方形的两端敞口的筒体和设置在筒体内的导流板，导流板的下端相对上端邻近传输带的输出端，导流板上设置有弹性缓冲垫，所述的筒体顶部设置有行程关开。通过视觉传感器、气缸、切割台、承载板以及弹性缓冲垫的设置，能够通过视觉传感器精确识别成熟果实，然后通过机械臂将切刀移动至茎杆位置，通过控制器通过气缸带动切刀移动，切刀将茎杆切刀，果实掉落至承载板上的弹性缓冲垫上，实现了草莓果实的精确采摘，提高采摘效率。

为了实现定位采摘机构自动卸料，所述定位采摘机构包括视觉传感器以及切刀，所述视觉传感器设置在开口内底部并正对开口，所述开口设置在机械臂一端，所述切刀设置在气缸的活塞杆一端，且切刀延伸至开口内，所述气缸设置在基座内一侧，所述基座设置在机械臂一侧表面，所述开口内一侧设置切割台，所述开口内下部设置支撑盒，所述支撑盒内设置承载板，所述承载板上设置弹性缓冲垫，所述视觉传感器通过数据线与控制器相连接，所述控制器通过数据线与气缸相连接，所述承载板一端通过第一转轴与支撑盒转动连接，第一转轴上套有扭簧，扭簧的两端分别连接承载板和支撑盒，不受外力时，承载板处于横向方向上并封堵支撑盒，所述支撑盒的下端设置有敞开的出料口，缓冲导流机构包括固定在机架上的方形的两端敞口的筒体和下端固定在筒体内壁上的顶杆，当支撑盒与筒体对接时，顶杆推动承载板上朝向传输带的输出端的一端向下翻转到筒体内。

为了便于果实进入包装盒，所述机架上在位于传输带的输出端的下方设置卸料板，所述卸料板与支架呈145°-170°的夹角。

本发明草莓半自动采摘方法，采用前述任何一项所述的草莓半自动采摘装置，在底座上位于传输带的输出端的下方放置草莓包装盒，采用草莓半自动采摘装置采摘草莓，传输带传输方向在草莓垄的长度方向上，草莓垄和传输带位于转盘的两侧，传输带的输出端在缓冲导流机构的后方，草莓半自动采摘装置将采摘的草莓通过传输带传输到包装盒中，装满后人工更换包装盒。

本发明的有益效果为：本发明通过设置机械臂、定位采摘机构、传输带，定位采摘机构可以通过机械臂灵活运动，而传输带的传送路径固定从前往后传输，使得定位采摘机构能快速的将采摘到的果实放置到传输带上运送到包装盒内，使得机械臂不需要向后旋转去寻找包装盒，只需要旋转较小的角度将果实送到输送带的前端。从而能提高采摘机构的采摘效率，又便于人工在机器后方打包已采摘的果实，从而能有效提高采摘效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中辅助臂的侧视剖面结构示意图。

图3为本发明例1中支撑盒的主视剖面结构示意图。

图4为本发明例1中缓冲导流机构的侧视剖面结构示意图。

图5为本发明中机械臂的俯视结构示意图。

图6为本发明例2支撑盒与筒体对接状态示意图；

图中标号：1、机械臂；2、定位采摘机构；3、缓冲导流机构；4、传输带；5、机架；6、行走轮；7、控制器；8、底座；9、卸料板；10、转盘；11、主臂；12、旋转座；13、第一电机；14、辅助臂；15、第二电机；201、视觉传感器；202、切割台；203、开口；204、切刀；205、气缸；206、基座；207、支撑盒；210、弹性缓冲垫；211、承载板；301、第一转轴；302、第二连接座；303、电动推杆；304、弧形导向槽；305、第一连接座；306、筒体；307、导流板，308、顶杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

例1

参照图1-5，一种草莓半自动采摘装置，包括底座8、设置在底座8底部的行走轮6、位于底座8一侧的控制器7、转动设置在底座8上侧的转盘10、设置在转盘10上的机械臂1、设置在底座8上并位于转盘10上方一侧的机架5以及设置在机架5内的传输带4，机械臂1一端设置定位采摘机构2，机架5的一端上设置有用于引导定位采摘机构2采摘果实进入传输带4的缓冲导流机构3，传输带4的输出端位于底座8的上方，缓冲导流机构3和传输带4的输出端位于转盘10的前后两侧。控制器7内设置型号为STC12C2051的单片机；

定位采摘机构2包括视觉传感器201以及切刀204，视觉传感器201通过螺钉安装在开口203内底部并正对开口，开口203设置在机械臂1一端，切刀204焊接固定在气缸205的活塞杆一端，且切刀204延伸至开口203内，不剪切时切刀204不进入开口203，气缸205安装在基座206内一侧，基座206安装在机械臂1一侧表面，开口203内一侧焊接固定切割台202，开口203内下部焊接支撑盒207，支撑盒207内设置承载板211，承载板211上安装弹性缓冲垫210，视觉传感器201通过数据线与控制器7相连接，视觉传感器201的型号为In-Sight7000，控制器7通过数据线与气缸205相连接，能够通过视觉传感器201精确识别成熟果实，然后通过机械臂1将切刀204移动至茎杆位置，通过控制器7通过气缸205带动切刀204移动，切刀204将茎杆切刀204，果实掉落至承载板211上的弹性缓冲垫210上，实现了草莓果实的精确采摘，提高采摘效率。

本实施例中，机械臂1包括主臂以及辅助臂14，主臂11设置在旋转座12内，旋转座12通过螺栓固定在转盘10上侧面上，旋转座12一侧安装第一电机13，且第一电机13的驱动轴一端与主臂11相连接，主臂11一侧安装第二电机15，第二电机15的输出轴一端与辅助臂14一端相连接，辅助臂14一端设置开口203，第一电机13与第二电机15均与控制器7相连接，能够通过控制器7控制第一电机13以及第二电机15运行，进而对主臂11以及辅助臂14的位移进行调节，提高采摘范围。

本实施例中，承载板211一端通过第一转轴301与支撑盒207转动连接，承载板211底部焊接第一连接座305，第一连接座305与电动推杆303的活塞杆转动连接，电动推杆303底部与第二连接座302转动连接，第二连接座302设置在支撑盒207内一侧表面，电动推杆303设置在支撑盒207内一侧，电动推杆303的型号为DT100，缓冲导流机构3包括固定在机架5上的方形的两端敞口的筒体306和设置在筒体306内的导流板307，导流板307的下端相对上端邻近传输带4的输出端，导流板307上设置有弹性缓冲垫。

筒体306顶部设置有行程关开，当支撑盒207触碰到行程开关时，控制器7控制机械臂1停止运动，同时控制器7控制电动推杆303运行，并带动承载板211围绕第一转轴301转动，进而将承载板211上的草莓果实进行卸料。

本实施例中，承载板211一侧表面设置弧形导向块，弧形导向块滑动连接在弧形导向槽304内，弧形导向槽304开设在支撑盒207内一侧表面，承载板211移动带动弧形导向块移动，提高承载板211移动时的导向性。

本实施例中，所述机架5上在位于传输带4的输出端的下方设置卸料板9，能够将草莓果实自动移出传输带4，导入下面的包装盒，完成草莓果实的自动卸料。

本发明草莓采摘方法，采用本具体实施例草莓半自动采摘装置，在底座8上位于传输带4的输出端的下方放置草莓包装盒，采用草莓半自动采摘装置采摘草莓，传输带传输方向在草莓垄的长度方向上，草莓垄和传输带位于转盘的两侧，传输带4的输出端在缓冲导流机构3的后方，草莓半自动采摘装置将采摘的草莓通过传输带4传输到包装盒中，装满后人工更换包装盒。

草莓半自动采摘装置工作原理：首先视觉传感器201对成熟草莓进行识别，当识别成熟草莓后，控制器7控制转盘10、第一电机13以及第二电机15运行，进而带动主臂11以及辅助臂14转动并移动，再将草莓果实移入开口203内，此时控制器7运行控制气缸205运行，气缸205带动切刀204移动，切刀204将草莓茎杆切刀204，草莓果实掉落至承载板211上的弹性缓冲垫210，采摘完成后，控制器7控制转盘10、第一电机13以及第二电机15回转，进而主臂11以及辅助臂14复位移动，当支撑盒207触碰到行程开关时，控制器7控制机械臂1停止运动，然后控制器7带动电动推杆303收缩，电动推杆303带动承载板211围绕第一转轴301转动，并将草莓果实输送至传输带4上，传输带4将果实进行输送到包装盒。

例2

如图6所示，本具体实施例与例1的区别在于，承载板211不是通过电动推杆控制开启，而是：承载板211一端通过第一转轴301与支撑盒207转动连接，第一转轴301上套有扭簧，扭簧的两端分别连接承载板211和支撑盒207，不受外力时，承载板211处于横向方向上并封堵支撑盒207，所述支撑盒207的下端设置有敞开的出料口，缓冲导流机构3包括固定在机架5上的方形的两端敞口的筒体306和下端固定在筒体306内壁上的顶杆308，当支撑盒207与筒体306对接时，顶杆308推动承载板211上朝向传输带4的输出端的一端向下翻转到筒体306内。因此不需要额外设置控制承载板211的动力，还能借用承载板211为筒体306导流。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种草莓半自动采摘装置，其特征在于，包括底座（8）、设置在底座（8）底部的行走轮（6）、位于底座（8）一侧的控制器（7）、转动设置在底座（8）上侧的转盘（10）、设置在转盘（10）上的机械臂（1）、设置在底座（8）上并位于转盘（10）上方一侧的机架（5）以及设置在机架（5）内的传输带（4），所述机械臂（1）一端设置定位采摘机构（2），所述机架（5）的一端上设置有用于引导采摘机构（２）采摘果实进入传输带（４）的缓冲导流机构（3），传输带（４）的输出端位于底座（８）的上方，缓冲导流机构（3）和传输带（４）的输出端位于转盘（10）的前后两侧。

2.根据权利要求1所述的草莓半自动采摘装置，其特征在于，所述机械臂（1）包括主臂以及辅助臂（14），所述主臂（11）设置在旋转座（12）内，所述旋转座（12）设置在转盘（10）上侧面上，所述旋转座（12）一侧设置第一电机（13），且第一电机（13）的驱动轴一端与主臂（11）相连接，所述主臂（11）一侧设置第二电机（15），所述第二电机（15）的输出轴一端与辅助臂（14）一端相连接，所述辅助臂（14）一端设置开口（203），所述第一电机（13）与第二电机（15）均与控制器（7）相连接。

3.根据权利要求２所述的草莓半自动采摘装置，其特征在于，所述定位采摘机构（2）包括视觉传感器（201）以及切刀（204），所述视觉传感器（201）设置在开口（203）内底部并正对开口（203），所述开口（203）设置在机械臂（1）一端，所述切刀（204）设置在气缸（205）的活塞杆一端，且切刀（204）延伸至开口（203）内，所述气缸（205）设置在基座（206）内一侧，所述基座（206）设置在机械臂（1）一侧表面，所述开口（203）内一侧设置切割台（202），所述开口（203）内下部设置支撑盒（207），所述支撑盒（207）内设置承载板（211），所述承载板（211）上设置弹性缓冲垫（210），所述视觉传感器（201）通过数据线与控制器（7）相连接，所述控制器（7）通过数据线与气缸（205）相连接，所述承载板（211）一端通过第一转轴（301）与支撑盒（207）转动连接，所述承载板（211）底部设置第一连接座（305），所述第一连接座（305）与电动推杆（303）的活塞杆转动连接，所述电动推杆（303）底部与第二连接座（302）转动连接，所述第二连接座（302）设置在支撑盒（207）内一侧表面，所述电动推杆（303）设置在支撑盒（207）内一侧，所述支撑盒（207）的下端设置有敞开的出料口，缓冲导流机构（3）包括固定在机架（５）上的方形的两端敞口的筒体（306）和设置在筒体（306）内的导流板（307），导流板（307）的下端相对上端邻近传输带（４）的输出端，导流板（302）上设置有弹性缓冲垫，筒体（306）顶部设置有行程关开，当支撑盒（207）触碰到行程开关时，控制器（7）控制转盘、第一电机、第二电机停止运动，同时控制器7控制电动推杆303推动动承载板211向下翻转。

4.根据权利要求２所述的草莓半自动采摘装置，其特征在于，所述定位采摘机构（2）包括视觉传感器（201）以及切刀（204），所述视觉传感器（201）设置在开口（203）内底部并正对开口（203），所述开口（203）设置在机械臂（1）一端，所述切刀（204）设置在气缸（205）的活塞杆一端，且切刀（204）延伸至开口（203）内，所述气缸（205）设置在基座（206）内一侧，所述基座（206）设置在机械臂（1）一侧表面，所述开口（203）内一侧设置切割台（202），所述开口（203）内下部设置支撑盒（207），所述支撑盒（207）内设置承载板（211），所述承载板（211）上设置弹性缓冲垫（210），所述视觉传感器（201）通过数据线与控制器（7）相连接，所述控制器（7）通过数据线与气缸（205）相连接，所述承载板（211）一端通过第一转轴（301）与支撑盒（207）转动连接，第一转轴（301）上套有扭簧，扭簧的两端分别连接承载板（211）和支撑盒（207），不受外力时，承载板（211）处于横向方向上并封堵支撑盒（207），所述支撑盒（207）的下端设置有敞开的出料口，缓冲导流机构（3）包括固定在机架（５）上的方形的两端敞口的筒体（306）和下端固定在筒体（306）内壁上的顶杆（308），当支撑盒（207）与筒体（306）对接时，顶杆（308）推动承载板（211）上朝向传输带（４）的输出端的一端向下翻转到筒体（306）内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的草莓半自动采摘装置，其特征在于，所述机架（5）上在位于传输带（４）的输出端的下方设置卸料板（9），所述卸料板（9）与支架呈145°-170°的夹角。

6.一种草莓半自动采摘方法，其特征在于，采用如权利要求1-4中任何一项所述的草莓半自动采摘装置，在底座（8）上位于传输带（４）的输出端的下方放置草莓包装盒，采用草莓半自动采摘装置采摘草莓，传输带传输方向在草莓垄的长度方向上，草莓垄和传输带位于转盘的两侧，传输带（４）的输出端在缓冲导流机构（3）的后方，草莓半自动采摘装置将采摘的草莓通过传输带（４）传输到包装盒中，装满后人工更换包装盒。

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