CN114532217B - 一种机械化植物授粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械化植物授粉装置，包括车体、花粉传输机构、升降机构、机械手、立板和授粉机构，所述花粉传输机构安装于车体上，车体的上表面安装有升降机构，升降机构上安装有机械手，机械手上安装有授粉机构，车体的上表面焊接有立板。本发明通过摄像头采集植物柱头位置，并将信号发送给安装在车体上的控制器，控制器控制升降机构启动，调控机械手上下运动，从而调控授粉机构运动至植物柱头附近，此时，根茎固定机构将植物根茎的位置固定，防止植物柱头晃动，接着花粉输出机构将花粉播撒在植物柱头上，减少了花粉的浪费，提高了植物授粉的准确率，确保植物的结实率不受影响，适用范围广。

Description

一种机械化植物授粉装置

技术领域

本发明涉及农业种植机械技术领域，特别涉及一种机械化植物授粉装置。

背景技术

授粉是一种植物结成果实必经的过程。花朵中通常都有一些黄色的粉，这叫做花粉。这些花粉需要被传给同类植物某些花朵。花粉从花药到柱头的移动过程叫做授粉。

授粉工作时，现有技术往往采用无人机进行空中导航授粉，或采用养殖蜜蜂的手段进行授粉，然而，采用这两种方式进行授粉工作还存在一定问题；

一、采用无人机进行空中授粉的方式有两种：其中之一为大范围播撒花粉，授粉速度快，时间短，效率高，但是存在花粉浪费，且存在一些植物的柱头遗漏授粉的情况，另一种是定点授粉，不会浪费花粉，但是无人机在空中悬浮不能触碰到树枝或根茎等阻挡物，万一触碰，则会导致无人机稳定性降低，存在坠机的风险，具备隐患，且当植物在户外环境中，受到风力的影响，植物柱头存在摇晃状态时，无人机授粉时花粉不能准确播撒在植物柱头上，影响植物结实率；

二、采用蜜蜂进行授粉，成本低，无需人工照看，但是，蜜蜂授粉需要铺设大棚，对于大范围种植植物的用户来讲，局限性高，且单靠蜜蜂传播花粉结实率不高，只有靠人工授粉才能保证产量，存在费时费力的情况；

为此，提出一种机械化植物授粉装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种机械化植物授粉装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种机械化植物授粉装置，包括车体、花粉传输机构、升降机构、机械手、立板和授粉机构，所述花粉传输机构安装于车体上，车体的上表面安装有升降机构，升降机构上安装有机械手，机械手上安装有授粉机构，车体的上表面焊接有立板，立板上安装有采集植物柱头位置的摄像头；

授粉机构包括第一壳体、气缸、第一活塞、第二管体、根茎固定机构和花粉输出机构；

第一壳体的上表面安装有气缸，第一壳体安装于机械手上，气缸的活塞杆贯穿至第一壳体的内部，且气缸的活塞杆与第一活塞的上表面固定连接，第一壳体的外侧对称连通有两个第二管体，第二管体位于第一活塞的下方，第一壳体的内部设有液体层，第二管体的另一端与花粉输出机构连通，花粉输出机构用于固定植物根茎，第一壳体的内部和底部设有根茎固定机构，根茎固定机构用于输送花粉。

进一步优选的：所述花粉传输机构包括箱体、泵体、第一管体、软管、导向架和花粉暂存壳体；

所述箱体内存储有花粉，箱体的上表面安装有用于抽取花粉并完成输送工作的泵体，泵体的输入端与箱体的内部连通，泵体的输出端与第一管体的一端连通，第一管体的另一端与软管的一端连通，软管的另一端与花粉暂存壳体连通。

进一步优选的：所述车体的上表面安装有用于限定第一管体位置的导向架。

进一步优选的：所述花粉暂存壳体安装于机械手上。

进一步优选的：所述升降机构包括支架、电机、丝杆、螺纹套、导向杆、套环和连接板；

所述支架焊接于车体的上表面，支架上安装有电机，电机的输出端贯穿支架的上表面且与丝杆的顶端固定连接，丝杆的底端通过轴承与支架的下表面转动连接，丝杆的外侧螺纹连接有螺纹套。

进一步优选的：所述支架的下表面焊接有两个导向杆，导向杆的底端与车体的上表面焊接，导向杆的外侧滑动连接有套环，套环的外侧和螺纹套的外侧焊接有连接板，机械手安装于连接板上。

进一步优选的：所述根茎固定机构包括第二壳体、限位板、第二活塞、杆体和橡胶U形板；

所述第二壳体固定于机械手上，第二壳体与第二管体连通，第二壳体的内部焊接有限位板，第二壳体的内壁和限位板之间滑动连接有第二活塞，第二活塞的一侧焊接有杆体，杆体的一端贯穿第二壳体的一侧。

进一步优选的：所述杆体贯穿第二壳体的一端固定连接有橡胶U形板。

进一步优选的：所述花粉输出机构包括第三活塞、弹性件、花粉暂存腔、输粉管和按压阀门；

所述第三活塞滑动连接于第一壳体的内壁，第三活塞的下表面粘接有弹性件，弹性件的下表面与花粉暂存腔的内壁粘接，第一壳体的内部位于第三活塞的下方设有花粉暂存腔，花粉暂存腔与花粉暂存壳体连通。

进一步优选的：所述输粉管与花粉暂存腔连通，按压阀门安装于输粉管与花粉暂存腔之间。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本发明通过摄像头采集植物柱头位置，并将信号发送给安装在车体上的控制器，控制器控制升降机构启动，调控机械手上下运动，从而调控授粉机构运动至植物柱头附近，此时，根茎固定机构将植物根茎的位置固定，防止植物柱头晃动，接着花粉输出机构将花粉播撒在植物柱头上，减少了花粉的浪费，提高了植物授粉的准确率，确保植物的结实率不受影响，适用范围广。

二、本发明通过设置升降机构，便于根据植物柱头高度调整机械手高度，以对植物柱头进行授粉。

三、本发明通过启动气缸，气缸的活塞杆向下运动，通过第一活塞挤压第一壳体内的液体层，液体层通过第二管体进入第二壳体内，挤压第二活塞，第二活塞带动杆体运动，杆体驱动橡胶U形板运动，两个橡胶U形板配合将植物的根茎固定，且由于橡胶U形板的材质特性问题，不会损坏植物根茎，达到防止植物柱头晃动，影响授粉工作情况出现。

四、本发明通过在根茎固定机构工作至将植物根茎固定时，气缸继续向下运动，挤压第三活塞向下运动，花粉暂存腔内的花粉挤压按压阀门，输粉管流通，完成植物的授粉工作，结构简单，授粉准确率高。

五、本发明通过设置弹性件，气缸活塞杆在顶动第一活塞向下运动时，弹性件作弹性支撑，直至两个橡胶U形板完成对接后，气缸继续向下运动的力大于弹性件的弹性时，第三活塞向下运动，花粉挤压按压阀门，输粉管才能流通花粉，确保了授粉工作的顺利进行，一个驱动气缸同时驱动两种机构，节约了成本。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一视角的立体结构图；

图2为本发明另一视角的立体结构图；

图3为本发明支架的立体结构图；

图4为本发明升降机构的立体结构图；

图5为本发明第一壳体、第二壳体的内部立体结构图；

图6为本发明泵体、第一管体、软管与花粉暂存壳体连接的立体结构图；

图7为本发明机械手与花粉暂存壳体连接的立体结构图。

附图标记：1、车体；2、花粉传输机构；21、箱体；22、泵体；23、第一管体；24、软管；25、导向架；26、花粉暂存壳体；3、升降机构；31、支架；32、电机；33、丝杆；34、螺纹套；35、导向杆；36、套环；37、连接板；4、机械手；5、立板；51、摄像头；6、授粉机构；61、第一壳体；62、气缸；63、第一活塞；64、第二管体；65、根茎固定机构；651、第二壳体；652、限位板；653、第二活塞；654、杆体；655、橡胶U形板；66、花粉输出机构；661、第三活塞；662、弹性件；663、花粉暂存腔；664、输粉管；665、按压阀门。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

如图1-7所示，本发明实施例提供了一种机械化植物授粉装置，包括车体1、花粉传输机构2、升降机构3、机械手4、立板5和授粉机构6，花粉传输机构2安装于车体1上，车体1的上表面安装有升降机构3，升降机构3上安装有机械手4，机械手4上安装有授粉机构6，车体1的上表面焊接有立板5，立板5上安装有采集植物柱头位置的摄像头51；

授粉机构6包括第一壳体61、气缸62、第一活塞63、第二管体64、根茎固定机构65和花粉输出机构66；

第一壳体61的上表面安装有气缸62，第一壳体61安装于机械手4上，气缸62的活塞杆贯穿至第一壳体61的内部，且气缸62的活塞杆与第一活塞63的上表面固定连接，第一壳体61的外侧对称连通有两个第二管体64，第二管体64位于第一活塞63的下方，第一壳体61的内部设有液体层，第一壳体61的一侧安装有注液阀门，用于加注或排出液体，第二管体64的另一端与花粉输出机构66连通，花粉输出机构66用于固定植物根茎，第一壳体61的内部和底部设有根茎固定机构65，根茎固定机构65用于输送花粉；车体1行驶至工作地点，摄像头51采集植物柱头位置，并将信号发送给安装在车体1上的控制器，控制器控制升降机构3启动，调控机械手4上下运动，从而调控授粉机构6运动至植物柱头附近，此时，根茎固定机构65将植物根茎的位置固定，防止植物柱头晃动，接着花粉输出机构66将花粉播撒在植物柱头上，减少了花粉的浪费，提高了植物授粉的准确率，确保植物的结实率不受影响，适用范围广。

实施例二

本发明还提供了一种实施例，与实施例一不同的是：花粉传输机构2包括箱体21、泵体22、第一管体23、软管24、导向架25和花粉暂存壳体26；

箱体21内存储有花粉，箱体21的上表面安装有用于抽取花粉并完成输送工作的泵体22，泵体22的输入端与箱体21的内部连通，泵体22的输出端与第一管体23的一端连通，第一管体23的另一端与软管24的一端连通，软管24的另一端与花粉暂存壳体26连通，在进行输送花粉时，花粉放置在箱体21内，箱体21一侧安装有封闭箱体21的盖体，用以存放花粉，泵体22启动，抽取箱体21内部的花粉，并通过第一管体23输送至软管24内，再输送至花粉暂存壳体26内，车体1的上表面安装有用于限定第一管体23位置的导向架25，花粉暂存壳体26安装于机械手4上，机械手4带动花粉暂存壳体26运动。

实施例三

本发明还提供了一种实施例，与实施例一不同的是：升降机构3包括支架31、电机32、丝杆33、螺纹套34、导向杆35、套环36和连接板37；

支架31焊接于车体1的上表面，支架31上安装有电机32，电机32的输出端贯穿支架31的上表面且与丝杆33的顶端固定连接，丝杆33的底端通过轴承与支架31的下表面转动连接，丝杆33的外侧螺纹连接有螺纹套34，支架31的下表面焊接有两个导向杆35，导向杆35的底端与车体1的上表面焊接，导向杆35的外侧滑动连接有套环36，套环36的外侧和螺纹套34的外侧焊接有连接板37，机械手4安装于连接板37上，升降工作时，电机32的输出轴带动丝杆33转动，传动螺纹套34，带动连接板37上下运动，从而带动机械手4上下运动，配合授粉工作。

实施例四

本发明还提供了一种实施例，与实施例一不同的是：根茎固定机构65包括第二壳体651、限位板652、第二活塞653、杆体654和橡胶U形板655；

第二壳体651固定于机械手4上，第二壳体651与第二管体64连通，第二壳体651的内部焊接有限位板652，第二壳体651的内壁和限位板652之间滑动连接有第二活塞653，第二活塞653的一侧焊接有杆体654，杆体654的一端贯穿第二壳体651的一侧，杆体654贯穿第二壳体651的一端固定连接有橡胶U形板655，对植物柱头进行授粉时，气缸62的活塞杆向下运动，通过第一活塞63挤压第一壳体61内的液体层，液体层通过第二管体64进入第二壳体651内，挤压第二活塞653，第二活塞653带动杆体654运动，杆体654驱动橡胶U形板655运动，两个橡胶U形板655配合将植物的根茎固定，且由于橡胶U形板655的材质特性问题，不会损坏植物根茎，达到防止植物柱头晃动，影响授粉工作情况出现。

实施例六

本发明还提供了一种实施例，与实施例一不同的是：花粉输出机构66包括第三活塞661、弹性件662、花粉暂存腔663、输粉管664和按压阀门665；

第三活塞661滑动连接于第一壳体61的内壁，第三活塞661的下表面粘接有弹性件662，弹性件662的下表面与花粉暂存腔663的内壁粘接，第一壳体61的内部位于第三活塞661的下方设有花粉暂存腔663，花粉暂存腔663与花粉暂存壳体26连通，使花粉暂存壳体26内部的花粉可以进入花粉暂存腔663内，输粉管664与花粉暂存腔663连通，按压阀门665安装于输粉管664与花粉暂存腔663之间，在对根茎固定机构65工作至将植物根茎固定时，气缸62继续向下运动，挤压第三活塞661向下运动，花粉暂存腔663内的花粉挤压按压阀门665，输粉管664流通，完成植物的授粉工作，其中，气缸62活塞杆在顶动第一活塞63向下运动时，弹性件662作弹性支撑，直至两个橡胶U形板655完成对接后，气缸62继续向下运动的力大于弹性件662的弹性时，第三活塞661向下运动，花粉挤压按压阀门665，输粉管664才能流通花粉，确保了授粉工作的顺利进行，一个驱动气缸62同时驱动两种机构，节约了成本，即弹性件662的弹力大于气缸62顶动第一活塞63挤压液体层的力，却小于两个橡胶U形板655对接后气缸62活塞杆继续挤压第一活塞63的压力。

本发明在工作时：车体1行驶至工作地点，摄像头51采集植物柱头位置，并将信号发送给安装在车体1上的控制器，控制器控制升降机构3启动，调控机械手4上下运动，从而调控授粉机构6运动至植物柱头附近，此时，根茎固定机构65将植物根茎的位置固定，防止植物柱头晃动，接着花粉输出机构66将花粉播撒在植物柱头上，减少了花粉的浪费，提高了植物授粉的准确率，确保植物的结实率不受影响，适用范围广。

授粉工作时，启动气缸62，气缸62的活塞杆向下运动，通过第一活塞63挤压第一壳体61内的液体层，液体层通过第二管体64进入第二壳体651内，挤压第二活塞653，第二活塞653带动杆体654运动，杆体654驱动橡胶U形板655运动，两个橡胶U形板655配合将植物的根茎固定，且由于橡胶U形板655的材质特性问题，不会损坏植物根茎，达到防止植物柱头晃动，影响授粉工作情况出现。

在根茎固定机构65工作至将植物根茎固定时，气缸62继续向下运动，挤压第三活塞661向下运动，花粉暂存腔663内的花粉挤压按压阀门665，输粉管664流通，完成植物的授粉工作，结构简单，授粉准确率高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种机械化植物授粉装置，包括车体（1）、花粉传输机构（2）、升降机构（3）、机械手（4）、立板（5）和授粉机构（6），其特征在于：所述花粉传输机构（2）安装于车体（1）上，车体（1）的上表面安装有升降机构（3），升降机构（3）上安装有机械手（4），机械手（4）上安装有授粉机构（6），车体（1）的上表面焊接有立板（5），立板（5）上安装有采集植物柱头位置的摄像头（51）；

授粉机构（6）包括第一壳体（61）、气缸（62）、第一活塞（63）、第二管体（64）、根茎固定机构（65）和花粉输出机构（66）；

第一壳体（61）的上表面安装有气缸（62），第一壳体（61）安装于机械手（4）上，气缸（62）的活塞杆贯穿至第一壳体（61）的内部，且气缸（62）的活塞杆与第一活塞（63）的上表面固定连接，第一壳体（61）的外侧对称连通有两个第二管体（64），第二管体（64）位于第一活塞（63）的下方，第一壳体（61）的内部设有液体层，第二管体（64）的另一端与花粉输出机构（66）连通，第一壳体（61）的内部和底部设有根茎固定机构（65）；

所述花粉传输机构（2）包括箱体（21）、泵体（22）、第一管体（23）、软管（24）、导向架（25）和花粉暂存壳体（26）；

所述箱体（21）内存储有花粉，箱体（21）的上表面安装有用于抽取花粉并完成输送工作的泵体（22），泵体（22）的输入端与箱体（21）的内部连通，泵体（22）的输出端与第一管体（23）的一端连通，第一管体（23）的另一端与软管（24）的一端连通，软管（24）的另一端与花粉暂存壳体（26）连通；

所述升降机构（3）包括支架（31）、电机（32）、丝杆（33）、螺纹套（34）、导向杆（35）、套环（36）和连接板（37）；

所述支架（31）焊接于车体（1）的上表面，支架（31）上安装有电机（32），电机（32）的输出端贯穿支架（31）的上表面且与丝杆（33）的顶端固定连接，丝杆（33）的底端通过轴承与支架（31）的下表面转动连接，丝杆（33）的外侧螺纹连接有螺纹套（34），所述支架（31）的下表面焊接有两个导向杆（35），导向杆（35）的底端与车体（1）的上表面焊接，导向杆（35）的外侧滑动连接有套环（36），套环（36）的外侧和螺纹套（34）的外侧焊接有连接板（37），机械手（4）安装于连接板（37）上；

所述根茎固定机构（65）包括第二壳体（651）、限位板（652）、第二活塞（653）、杆体（654）和橡胶U形板（655）；

所述第二壳体（651）固定于机械手（4）上，第二壳体（651）与第二管体（64）连通，第二壳体（651）的内部焊接有限位板（652），第二壳体（651）的内壁和限位板（652）之间滑动连接有第二活塞（653），第二活塞（653）的一侧焊接有杆体（654），杆体（654）的一端贯穿第二壳体（651）的一侧；

所述花粉输出机构（66）包括第三活塞（661）、弹性件（662）、花粉暂存腔（663）、输粉管（664）和按压阀门（665）；

所述第三活塞（661）滑动连接于第一壳体（61）的内壁，第三活塞（661）的下表面粘接有弹性件（662），弹性件（662）的下表面与花粉暂存腔（663）的内壁粘接，第一壳体（61）的内部位于第三活塞（661）的下方设有花粉暂存腔（663），花粉暂存腔（663）与花粉暂存壳体（26）连通；

所述杆体（654）贯穿第二壳体（651）的一端固定连接有橡胶U形板（655）；

其中，所述弹性件（662）的弹力大于气缸（62）顶动第一活塞（63）挤压液体层的力，且小于两个橡胶U形板（655）对接后气缸（62）活塞杆继续挤压第一活塞（63）的压力。

2.根据权利要求1所述的一种机械化植物授粉装置，其特征在于：所述车体（1）的上表面安装有用于限定第一管体（23）位置的导向架（25）。

3.根据权利要求1所述的一种机械化植物授粉装置，其特征在于：所述花粉暂存壳体（26）安装于机械手（4）上。

4.根据权利要求1所述的一种机械化植物授粉装置，其特征在于：所述输粉管（664）与花粉暂存腔（663）连通，按压阀门（665）安装于输粉管（664）与花粉暂存腔（663）之间。

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