CN114431004A - 一种基于3-prs并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业机械化技术领域，尤其为一种基于3‑PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，包括移动升降机构、并联控制机构、直线移动机构、夹持机构、切割机构、深度相机和控制台，所述夹持机构和所述切割机构由下至上依次设置于所述直线移动机构的上方，所述深度相机安装于所述夹持机构的一侧，通过为夹持机构设计了直线移动机构，增大了采摘机械手的移动范围，让香蕉采摘机械可采摘到离行走小车较远的香蕉，自动化程度高，省时省力，其中利用装置上的切割机构选用了链锯对果柄进行切割，且链锯具有启动速度快，功率平稳等优点，能快速，平稳地切开果柄，不易卡刀，能适应不同直径的香蕉串果柄，提高香蕉采摘的成功率。
Description
技术领域
本发明属于农业机械化技术领域，具体涉及一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法。
背景技术
香蕉被广泛种植于热带和亚热带地区，它是仅次于柑橘的世界第二大水果，其交易量为世界水果交易量之首，被联合国粮农组织认定为仅次于水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食产物。香蕉是国内外市场上经济效益显著的水果产品之一。香蕉为草本果树，速生快长、投产年限短、产量高，可周年供应，经济效益特好，深受各香蕉生产国及蕉农的重视。我国华南地区栽培香蕉的面积正不断增加，产量正逐步提高，已成为我国华南地区各省大宗的栽培果树。在良好的栽培条件下高产的香蕉每666.7平方米可达4500千克，香蕉单株最高产量为78千克。在正常的管理下每666.7平方米蕉园可达2000～3000千克，可获纯利2000元左右，是蕉农的重要经济来源。
目前香蕉采摘的主要方式仍停留于人工作业阶段，这种采摘方式不仅劳动强度大、采摘效率低下，成本高，还严重影响了收获的质量，不利于果园种植的规模化和机械化生产的发展。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，具有采摘精准，采摘效率高和智能可靠的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，包括移动升降机构、并联控制机构、直线移动机构、夹持机构、切割机构、深度相机和控制台，所述夹持机构和所述切割机构由下至上依次设置于所述直线移动机构的上方，所述深度相机安装于所述夹持机构的一侧，所述直线移动机构的下方设置有并联控制机构，所述并联控制机构设置于所述移动升降机构的上方，且所述移动升降机构上异于所述并联控制机构的一侧设置有控制台，所述控制台分别与并联控制机构、直线移动机构、夹持机构、切割机构、和深度相机电性连接。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述移动升降机构包括行走小车和升降机构，升降机构包括底座主体、剪叉式升降组件、电动推杆组件和工作平台，底座主体安装在行走小车上表面的一侧位置处，且工作平台位于底座主体的上方，扶杆和竖杆安装在底座主体和工作平台之间的位置处。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述行走小车包括小车主体、供电电池和可拆式座位。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述并联控制机构包括方形支撑平台以及并联推杆组件，并联推杆组件位于方形支撑平台的上方，方形支撑平台包括上支撑平面板和下支撑平面板，下支撑平面板与工作平台固定连接，上支撑平面板和下支撑平面板的相对面上均连接有稳定杆组件二，稳定杆组件二由四根稳定单杆呈矩形放置构成，上、下两个稳定杆组件二的四个矩形边角位置处均固定有支撑杆主体，并联推杆组件包括三组推杆组件、稳定杆组件一和承重板，推杆组件由推杆下支撑调节架、推杆下接件、推杆主体、推杆上接件和推杆上支撑调节架组成，推杆下支撑调节架与上支撑平面板固定连接并与推杆下接件铰接，推杆主体固定于推杆下接件和推杆上接件之间，稳定杆组件一由三根稳定杆呈正三角形放置构成，且在夹角处与推杆组件的推杆上接件固定，承重板位于稳定杆组件一的上方。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述直线移动机构包括X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述夹持机构包括滑接块，连杆主体，夹持机械手和伺服电机，连杆主体、滑接块和伺服电机位于夹持机械手的一侧。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述切割机构包括链条锯主体、链条锯链条和舵机组件，舵机组件带动链条锯主体和链条锯链条旋转。
作为本发明的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法优选技术方案，所述控制台包括工控机主体、衔接矩形壳、运动控制器、驱动器和触控屏，工控机主体和衔接矩形壳安装在行走小车上背于并联控制机构的一侧位置处，且运动控制器和驱动器安装在衔接矩形壳的内部，触控屏位于工控机主体的上方。
作为本发明一种优选的，本发明还公开了一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置的采摘方法，其采摘方法包括以下步骤：
步骤一：令行走小车行走到所需采摘香蕉的香蕉树下；
步骤二：利用控制台打开深度相机，获取图像，并传输至控制台进行分析，得到香蕉串和果柄的粗定位，生成升降机构的控制指令，而后控制台控制升降机构的电动推杆组件，使工作平台的部分向上升，带动夹持机构和切割机构升高至香蕉果柄位置；
步骤三：然后控制系统通过深度相机获取深度图，并传输至控制台进行分析，得到果柄的位置和倾斜角度，生成并联控制的控制指令，控制台控制并联控制机构上的三根推杆，调整夹持机构上夹持机械手部分的高度和角度，使夹持机械手与果柄垂直；
步骤四：而后直线移动机构在控制系统的指令下，驱动X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件，使得步骤三中的夹持机械手到达果柄的位置，夹持机构的伺服电机带动滑接块的部分，进而使夹持机械手夹持住果柄；
步骤五：然后通过控制台控制启动切割机构上的舵机组件，令链条锯主体及链条锯链条向果柄方向移动，将果柄进行切断；
步骤六：切断后，切割机构的部分复位，升降机构部分下降，与此同时，夹持机构的部分复位，即可取下香蕉，完成采摘。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在使用时，通过为夹持机构设计了直线移动机构，增大了采摘机械手的移动范围，让香蕉采摘机械可采摘到离行走小车较远的香蕉，自动化程度高，省时省力；
2、本发明在使用时，通过设置并联控制机构，该并联机属于3-PRS并联机构，该机构具有支链数目少、结构对称、驱动器易于布置、能实现三维操作等特点。它不仅可以提升香蕉采摘装置的高度，以适应不同高度的香蕉树，而且可以通过并联机构的微调，更精确地到达香蕉采摘的果柄处，提高了采摘的采摘精度和成功率。除此之外，并联机构还可以带动采摘机械手进行一定程度的倾斜，以适应不同生长状况的香蕉串，使采摘机械手与倾斜的果柄保持相对垂直，有利于机械手对果柄的夹紧；
3、本发明在使用时，其上的切割机构选用了链锯对果柄进行切割，且链锯具有启动速度快，功率平稳等优点，能快速，平稳地切开果柄，不易卡刀，能适应不同直径的香蕉串果柄，提高香蕉采摘的成功率；
4、本发明在使用时，设置了行走小车，该行走小车采用轮式行走机构，其结构简单，容易操作和控制，在相对平坦的地形中具有行走速度快和工作平稳的优势，对果园的损伤较小，为上述行走小车的行驶过程和对香蕉的采摘过程提供了有利条件；
5、本发明在使用时，设置了触控屏，该触控屏的操作直观简便，具有控制方便，学习成本低等优点，能帮助操作人员高效地完成采摘工作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中香蕉采摘装置立体的结构示意图；
图3为本发明中并联控制机构立体的结构示意图；
图4为本发明中并联控制机构侧向剖视部分的结构示意图；
图5为本发明中直线移动机构的结构示意图；
图6为本发明中夹持机构部分的结构示意图；
图7为本发明中切割机构的结构示意图；
图8为本发明中控制台部分的结构示意图。
图中：1、移动升降机构；1011、工作平台；1012、电动推杆组件；1013、剪叉式升降组件；1014、底座主体；1021、扶杆；1022、安装头；1023、竖杆；1024、连接头；1025、安装板；1031、固定框板；1032、可拆卸座位；1041、固定壳体；1042、铰链；1043、侧翻门；2、并联控制机构；201、承重板；202、稳定杆组件一；203、推杆上支撑调节架；204、推杆上接件；205、推杆主体；206、推杆下接件；207、推杆下支撑调节架；208、上支撑平面板；209、支撑杆主体；210、夹角位；211、稳定杆组件二；212、下支撑平面板；3、直线移动机构；3011、驱动电机一；3012、一号衔接板；3013、连动头；3014、第一螺杆；3015、第一限位杆；3016、移动板；3017、一号安固板块；3021、驱动电机二；3022、二号衔接板；3023、连接底板；3024、第二螺杆；3025、移动座；3026、第二限位杆；3027、二号安固板块；4、夹持机构；401、夹持机械手；402、安连块；403、连杆主体；404、滑接块；405、侧装板；406、连块本体；407、伺服电机；5、切割机构；501、链条锯主体；502、链条锯链条；503、舵机组件壳体；504、舵机一号安装横板；505、舵机二号安装横板；506、舵机装配座；6、控制台；601、触控屏；6021、一号装连块；6022、对接杆；6023、二号装连块；603、工控机主体；6041、衔接矩形壳；6042、运动控制器；6043、驱动器；7、深度相机。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例
请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，包括移动升降机构1、并联控制机构2、直线移动机构3、夹持机构4、切割机构5、深度相机7和控制台6，夹持机构4和切割机构5由下至上依次设置于直线移动机构3的上方，深度相机7安装于夹持机构4的一侧，直线移动机构3的下方设置有并联控制机构2，并联控制机构2设置于移动升降机构1的上方，且移动升降机构1上异于并联控制机构2的一侧设置有控制台6，控制台6分别与并联控制机构2、直线移动机构3、夹持机构4、切割机构5、和深度相机7电性连接，本实施方案中，令行走小车行走到所需采摘香蕉的香蕉树下，利用控制台6打开深度相机7，获取图像，并传输至控制台6进行分析，得到香蕉串和果柄的粗定位，生成升降机构的控制指令，而后控制台6控制升降机构的电动推杆组件1012，使工作平台1011的部分向上升，带动夹持机构4和切割机构5升高至香蕉果柄位置，然后控制系统通过深度相机7获取深度图，并传输至控制台6进行分析，得到果柄的位置和倾斜角度，生成并联控制的控制指令，控制台6控制并联控制机构2上的三根推杆，调整夹持机构4上夹持机械手401部分的高度和角度，使夹持机械手401与果柄垂直，而后直线移动机构3在控制系统的指令下，驱动X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件，使得步骤三中的夹持机械手401到达果柄的位置，夹持机构4的伺服电机407带动滑接块404的部分，进而使夹持机械手401夹持住果柄，然后通过控制台6控制启动切割机构5上的舵机组件，令链条锯主体501及链条锯链条502向果柄方向移动，将果柄进行切断，切断后，切割机构5的部分复位，升降机构部分下降，与此同时，夹持机构4的部分复位，即可取下香蕉，完成采摘。
其中移动升降机构1包括行走小车和升降机构，升降机构包括底座主体1014、剪叉式升降组件1013、电动推杆组件1012和工作平台1011，底座主体1014安装在行走小车上表面的一侧位置处，且工作平台1011位于底座主体1014的上方，扶杆1021和竖杆1023安装在底座主体1014和工作平台1011之间的位置处，行走小车包括小车主体、供电电池和可拆式座位，本实施例中，供电电池设于小车主体下方安装的固定壳体1041内，且在固定壳体1041的一侧通过铰链1042连接有侧翻门1043，能够对供电电池进行保护，且可拆式座位包括可拆卸座位1032，且在小车主体上靠近可拆卸座位1032的位置处装设有扶杆1021和竖杆1023，而扶杆1021和竖杆1023之间利用安装头1022相连，竖杆1023与小车主体之间装设有连接头1024和安装板1025，通过上述结构，能够辅助人员对小车的安全操纵，小车上靠近可拆式座位的位置处固定有固定框板1031。
并且并联控制机构2包括方形支撑平台以及并联推杆组件，并联推杆组件位于方形支撑平台的上方，方形支撑平台包括上支撑平面板208和下支撑平面板212，下支撑平面板212与工作平台1011固定连接，上支撑平面板208和下支撑平面板212的相对面上均连接有稳定杆组件二211，稳定杆组件二211由四根稳定单杆呈矩形放置构成，上、下两个稳定杆组件二211的四个矩形边角位置处均固定有支撑杆主体209，并联推杆组件包括三组推杆组件、稳定杆组件一202和承重板201，推杆组件由推杆下支撑调节架207、推杆下接件206、推杆主体205、推杆上接件204和推杆上支撑调节架203组成，推杆下支撑调节架207与上支撑平面板208固定连接并与推杆下接件206铰接，推杆主体205固定于推杆下接件206和推杆上接件204之间，稳定杆组件一202由三根稳定杆呈正三角形放置构成，且在夹角处与推杆组件的推杆上接件204固定，承重板201位于稳定杆组件一202的上方，本实施例中，支撑杆主体209与稳定单杆之间设有夹角位210。
而直线移动机构3包括X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件，本实施例中，Y轴直线移动组件于承重板201上对称安装有两个，且Y轴直线移动组件包括驱动电机一3011、一号衔接板3012、连动头3013、第一螺杆3014、第一限位杆3015、移动板3016和一号安固板块3017，一号衔接板3012、连动头3013、第一螺杆3014、第一限位杆3015、移动板3016和一号安固板块3017安装于驱动电机一3011的一侧，X轴直线移动组件包括驱动电机二3021、二号衔接板3022、连接底板3023、第二螺杆3024、移动座3025、第二限位杆3026和二号安固板块3027，其中二号衔接板3022、连接底板3023、第二螺杆3024、移动座3025、第二限位杆3026和二号安固板块3027安装于驱动电机二3021的一侧，在驱动电机一3011的动力作用下，配合第二螺杆3024和移动座3025的限位传动效果，使得X轴直线移动组件底部两侧设有的移动板3016能够顺利的横向运动，而在驱动电机二3021的动力作用下，配合第二螺杆3024和第二限位杆3026的传动作用，使得移动座3025能够顺利的进行另一方向的横向运动，而在移动座3025的上方安装有夹持机构4，进而便于对夹持机构4和切割机构5的位置进行调控，以满足实际所需。
具体的说，夹持机构4包括滑接块404，连杆主体403，夹持机械手401和伺服电机407，连杆主体403、滑接块404和伺服电机407位于夹持机械手401的一侧，本实施例中，夹持机械手401的一侧设置有安连块402，侧装板405和连块本体406，连杆主体403一端铰接于夹持机械手401上，另一端则与滑接块404、连块本体406相连，滑接块404、连块本体406通过伺服电机407驱动。
更具体的说，切割机构5包括链条锯主体501、链条锯链条502和舵机组件，舵机组件带动链条锯主体501和链条锯链条502旋转，本实施例中，舵机组件包括舵机组件壳体503、舵机一号安装横板504、舵机二号安装横板505和舵机装配座506，其中舵机组件壳体503和舵机一号安装横板504安装在舵机二号安装横板505和舵机装配座506的上方，能够对链条锯主体501及链条锯链条502的方位进行调整，以便于后续香蕉采摘过程的进行。
进一步来讲，控制台6包括工控机主体603、衔接矩形壳6041、运动控制器6042、驱动器6043和触控屏601，工控机主体603和衔接矩形壳6041安装在行走小车上背于并联控制机构2的一侧位置处，且运动控制器6042和驱动器6043安装在衔接矩形壳6041的内部，触控屏601位于工控机主体603的上方，本实施例中，触控屏601与工控机主体603之间利用一号装连块6021、对接杆6022和二号装连块6023相连接，能够对触控屏601的操作角度进行调整，以适应人员的操作需要。
本发明的工作原理及使用流程：本发明在使用的过程中，
步骤一：首先作业前，操作者通过操作控制台6部分的触控屏601对深度相机7进行标定，确定深度相机7的一些参数值，标定之后，深度相机7利用控制台6可以进行三维场景的重建，即深度的感知；
步骤二：然后在作业时，双驱两个后车轮动力牵引行走小车的部分行走，两个前轮控制移动方向，剪叉式升降组件1013，并联控制机构2，直线移动机构3，夹持机构4，切割机构5，深度相机7和控制台6随行走机构移动，在小车行走到香蕉串附近后停下；
步骤三：当小车到达香蕉串附近后，操作人员通过控制台6启动控制程序。程序启动后，自动打开深度相机7，并控制移动升降机构1中的升降机构上升，升降机构带动并联控制机构2的部分上升，从而使直线移动机构3，采摘机构和深度相机7上升，采摘机构包括夹持机构4和切割机构5，在深度相机7识别到果柄的存在之后，升降机构自动停下，也就是剪叉式升降组件1013的部分停止移动，此时，采摘机构与香蕉串果柄的高度基本一致。
步骤四：当采摘机构到达与香蕉串果柄持平的高度后，通过深度相机7来采集香蕉串果柄的位置与其周围的障碍物，并传输至控制台6内的工控机主体603进行分析，规划出可以避开障碍物的路径，完成对采摘的轨迹规划，并进行采摘仿真模拟。
步骤五：若在仿真环境中机械手能避开障碍，成功采摘，控制台6就控制并联控制机构2和采摘机构进行采摘，控制台6根据规划好的轨迹，先控制并联控制机构2进行高度调整和倾斜角度调整，然后控制直线移动机构3将夹持机构4的部分移动至香蕉串果柄处，夹持机构4上的夹持机械手401夹持住香蕉串果柄后，再控制链条锯主体501、链条锯链条502和舵机组件壳体503上的切割驱动电机运动，在切割驱动电机的带动下，链条锯主体501及链条锯链条502的部分向果柄方向旋转移动，完成切割动作，若仿真不能成功采摘，则可以通过手动调整工作平台1011的高度或改变行走小车的位置后重新进行步骤步骤四的过程操作。
步骤六：当切割动作完成后，操作人员通过控制台6控制升降机构使香蕉串下降到运输人员方便取下的位置。
步骤七：操作人员通过控制台6控制夹持机构4上夹持机械手401的部分放开香蕉串，让运输人员取下。
步骤八：香蕉串取下之后，操作人员通过控制台6的复位命令，控制升降机构，并联控制机构2，直线移动机构3和切割机构5退回到初始位置，完成一次采摘作业。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：包括移动升降机构(1)、并联控制机构(2)、直线移动机构(3)、夹持机构(4)、切割机构(5)、深度相机(7)和控制台(6)，所述夹持机构(4)和所述切割机构(5)由下至上依次设置于所述直线移动机构(3)的上方，所述深度相机(7)安装于所述夹持机构(4)的一侧，所述直线移动机构(3)的下方设置有并联控制机构(2)，所述并联控制机构(2)设置于所述移动升降机构(1)的上方，且所述移动升降机构(1)上异于所述并联控制机构(2)的一侧设置有控制台(6)，所述控制台(6)分别与并联控制机构(2)、直线移动机构(3)、夹持机构(4)、切割机构(5)、和深度相机(7)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述移动升降机构(1)包括行走小车和升降机构，升降机构包括底座主体(1014)、剪叉式升降组件(1013)、电动推杆组件(1012)和工作平台(1011)，底座主体(1014)安装在行走小车上表面的一侧位置处，且工作平台(1011)位于底座主体(1014)的上方，扶杆(1021)和竖杆(1023)安装在底座主体(1014)和工作平台(1011)之间的位置处。
3.根据权利要求2所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述行走小车包括小车主体、供电电池和可拆式座位。
4.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述并联控制机构(2)包括方形支撑平台以及并联推杆组件，并联推杆组件位于方形支撑平台的上方，方形支撑平台包括上支撑平面板(208)和下支撑平面板(212)，下支撑平面板(212)与工作平台(1011)固定连接，上支撑平面板(208)和下支撑平面板(212)的相对面上均连接有稳定杆组件二(211)，稳定杆组件二(211)由四根稳定单杆呈矩形放置构成，上、下两个稳定杆组件二(211)的四个矩形边角位置处均固定有支撑杆主体(209)，并联推杆组件包括三组推杆组件、稳定杆组件一(202)和承重板(201)，推杆组件由推杆下支撑调节架(207)、推杆下接件(206)、推杆主体(205)、推杆上接件(204)和推杆上支撑调节架(203)组成，推杆下支撑调节架(207)与上支撑平面板(208)固定连接并与推杆下接件(206)铰接，推杆主体(205)固定于推杆下接件(206)和推杆上接件(204)之间，稳定杆组件一(202)由三根稳定杆呈正三角形放置构成，且在夹角处与推杆组件的推杆上接件(204)固定，承重板(201)位于稳定杆组件一(202)的上方。
5.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述直线移动机构(3)包括X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件。
6.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述夹持机构(4)包括滑接块(404)，连杆主体(403)，夹持机械手(401)和伺服电机(407)，连杆主体(403)、滑接块(404)和伺服电机(407)位于夹持机械手(401)的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述切割机构(5)包括链条锯主体(501)、链条锯链条(502)和舵机组件，舵机组件带动链条锯主体(501)和链条锯链条(502)旋转。
8.根据权利要求1所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：所述控制台(6)包括工控机主体(603)、衔接矩形壳(6041)、运动控制器(6042)、驱动器(6043)和触控屏(601)，工控机主体(603)和衔接矩形壳(6041)安装在行走小车上背于并联控制机构(2)的一侧位置处，且运动控制器(6042)和驱动器(6043)安装在衔接矩形壳(6041)的内部，触控屏(601)位于工控机主体(603)的上方。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的一种基于3-PRS并联机构的香蕉采摘装置及采摘方法，其特征在于：其采摘方法包括以下步骤：
步骤一：令行走小车行走到所需采摘香蕉的香蕉树下；
步骤二：利用控制台(6)打开深度相机(7)，获取图像，并传输至控制台(6)进行分析，得到香蕉串和果柄的粗定位，生成升降机构的控制指令，而后控制台(6)控制升降机构的电动推杆组件(1012)，使工作平台(1011)的部分向上升，带动夹持机构(4)和切割机构(5)升高至香蕉果柄位置；
步骤三：然后控制系统通过深度相机(7)获取深度图，并传输至控制台(6)进行分析，得到果柄的位置和倾斜角度，生成并联控制的控制指令，控制台(6)控制并联控制机构(2)上的三根推杆，调整夹持机构(4)上夹持机械手(401)部分的高度和角度，使夹持机械手(401)与果柄垂直；
步骤四：而后直线移动机构(3)在控制系统的指令下，驱动X轴直线移动组件和Y轴直线移动组件，使得步骤三中的夹持机械手(401)到达果柄的位置，夹持机构(4)的伺服电机(407)带动滑接块(404)的部分，进而使夹持机械手(401)夹持住果柄；
步骤五：然后通过控制台(6)控制启动切割机构(5)上的舵机组件，令链条锯主体(501)及链条锯链条(502)向果柄方向移动，将果柄进行切断；
步骤六：切断后，切割机构(5)的部分复位，升降机构部分下降，与此同时，夹持机构(4)的部分复位，即可取下香蕉，完成采摘。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114946408A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 华南农业大学 | 一种面向设施栽培瓜的四轮式多功能果园机械装置及其操作方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06141649A (ja) * | 1991-08-29 | 1994-05-24 | Iseki & Co Ltd | 果菜類収穫機等の果菜把握方式 |
| CN1267581A (zh) * | 2000-04-21 | 2000-09-27 | 清华大学 | 两维移动一维转动空间三轴并联机床结构 |
| JP2001293676A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-23 | Yaskawa Electric Corp | パラレルリンクロボット |
| AU2005201804A1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-17 | Australian Banana Harvesting Company Pty Ltd | Method and Apparatus for Harvesting Bananas |
| JP2007268682A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Jtekt Corp | 空間３自由度パラレル機構の制御方法および空間３自由度パラレル機構 |
| CN102126216A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-07-20 | 浙江理工大学 | 具有两转一移三自由度的对称结构并联机构 |
| CN103444359A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 华南农业大学 | 一种香蕉采摘装置及采摘方法 |
| CN203435373U (zh) * | 2013-08-30 | 2014-02-19 | 华南农业大学 | 一种香蕉采摘装置 |
| CN103878766A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-25 | 苏州大学 | 3-prs型微动并联机器人 |
| CN104029195A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-10 | 燕山大学 | 一种两转动一移动过约束并联机构 |
| CN105818393A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-03 | 吉林大学 | 一种工作平台可倾斜3d打印机 |
| CN107584479A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-16 | 北京航空航天大学 | 具有柔性杆件的两转一移并联机构 |
| CN109451982A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 衢州职业技术学院 | 3-prs茶叶采摘并联机构及其采摘方法 |
| CN111496766A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 清华大学 | 一种基于电动缸的三自由度并联机构 |
| CN111742709A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-10-09 | 华南农业大学 | 基于深度视觉的香蕉采摘装置及采摘方法 |
| CN112930860A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-11 | 华南农业大学 | 一种半自动化香蕉采摘收获机 |
| CN113443161A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-28 | 西安电子科技大学 | 一种无人机回收方法、系统、控制终端、处理终端 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101878699B (zh) * | 2010-06-21 | 2012-08-22 | 中国农业大学 | 一种拧断式采摘手爪机构及其采摘方法 |
| CN106538150A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-03-29 | 广西大学 | 一种水果采摘装置 |
| CN206613156U (zh) * | 2017-03-28 | 2017-11-07 | 南京全控航空科技有限公司 | 新型运动平台 |
| CN107736131B (zh) * | 2017-11-24 | 2024-01-16 | 西安科技大学 | 一种重力自稳型采摘机 |
| CN108738678B (zh) * | 2018-05-31 | 2024-03-01 | 安徽农业大学 | 一种高处林果辅助人工自动扭摘装置 |
| CN108798110B (zh) * | 2018-07-17 | 2019-11-12 | 太原理工大学 | 弧线轨迹式剪叉机构及应用其的双层无避让立体车库 |
| CN209732041U (zh) * | 2018-11-30 | 2019-12-06 | 东莞理工学院 | 一种水果采摘机器人 |
| CN110561327A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-13 | 中国民航大学 | 一种三自由度航空发动机安装调姿模拟系统 |
| CN212056386U (zh) * | 2020-01-06 | 2020-12-01 | 广州汽车集团股份有限公司 | 摄像设备及智能摄像系统 |
-
2021
- 2021-12-23 CN CN202111589245.9A patent/CN114431004B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06141649A (ja) * | 1991-08-29 | 1994-05-24 | Iseki & Co Ltd | 果菜類収穫機等の果菜把握方式 |
| JP2001293676A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-23 | Yaskawa Electric Corp | パラレルリンクロボット |
| CN1267581A (zh) * | 2000-04-21 | 2000-09-27 | 清华大学 | 两维移动一维转动空间三轴并联机床结构 |
| AU2005201804A1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-17 | Australian Banana Harvesting Company Pty Ltd | Method and Apparatus for Harvesting Bananas |
| JP2007268682A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Jtekt Corp | 空間３自由度パラレル機構の制御方法および空間３自由度パラレル機構 |
| CN102126216A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-07-20 | 浙江理工大学 | 具有两转一移三自由度的对称结构并联机构 |
| CN103444359A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 华南农业大学 | 一种香蕉采摘装置及采摘方法 |
| CN203435373U (zh) * | 2013-08-30 | 2014-02-19 | 华南农业大学 | 一种香蕉采摘装置 |
| CN103878766A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-25 | 苏州大学 | 3-prs型微动并联机器人 |
| CN104029195A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-10 | 燕山大学 | 一种两转动一移动过约束并联机构 |
| CN105818393A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-03 | 吉林大学 | 一种工作平台可倾斜3d打印机 |
| CN107584479A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-16 | 北京航空航天大学 | 具有柔性杆件的两转一移并联机构 |
| CN109451982A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 衢州职业技术学院 | 3-prs茶叶采摘并联机构及其采摘方法 |
| CN111742709A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-10-09 | 华南农业大学 | 基于深度视觉的香蕉采摘装置及采摘方法 |
| CN111496766A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 清华大学 | 一种基于电动缸的三自由度并联机构 |
| CN112930860A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-11 | 华南农业大学 | 一种半自动化香蕉采摘收获机 |
| CN113443161A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-28 | 西安电子科技大学 | 一种无人机回收方法、系统、控制终端、处理终端 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114946408A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 华南农业大学 | 一种面向设施栽培瓜的四轮式多功能果园机械装置及其操作方法 |
| CN114946408B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-11-28 | 华南农业大学 | 一种面向设施栽培瓜的四轮式多功能果园机械装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114431004B (zh) | 2023-11-14 |
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