CN114872062A - 一种自走式黄瓜收获机器人 - Google Patents

Abstract

一种自走式黄瓜收获机器人，属于农作物收获机械领域，结构上由移动平台、支撑模块、收获模块和收集箱组成；自走式黄瓜收获机器人通过移动平台实现对行、移动和黄瓜位置的初步识别定位，通过支撑模块调整收获模块位置，通过收获模块将黄瓜与藤蔓分离，通过收集箱将其收集；本发明结构新颖，功能完善，弥补了现有温室黄瓜采摘收获效率低、收获劳动强度大、收获人工成本高等缺点，实现了黄瓜收获的自动化和智能化，降低了人工劳动强度。

Description

一种自走式黄瓜收获机器人

技术领域

本发明属于农作物收获机械领域，涉及一种茄果类蔬菜收获机器人，特别是涉及一种自走式黄瓜收获机器人。

背景技术

随着农业产业化的快速发展，黄瓜作为一种人们喜爱的蔬菜，种植规模大，为了一年四季均能供应新鲜黄瓜，利用大棚种植黄瓜成为一种较好的选择。但是，目前的黄瓜的收获还是以人工操作方式为主，存在收获效率低，农民劳动强度大等问题。

为实现自动化收获黄瓜，中国发明“单轨黄瓜智能收获机”(申请号：CN201310022436.6，公开日：2013.04.24)公开了一种单轨黄瓜智能收获机，用于收获成熟的黄瓜，所述收获机包括导轨，该导轨的下部设有挂置黄瓜瓜蔓的挂钩，且该导轨上设有通过导轮卡在该导轨上的收获车，同时，该收获车设有刀具，该刀具连接有刀具动作单元，该刀具动作单元连接有图像处理单元，该图像处理单元连接有红外线传感器和摄像头，同时，当该红外传感器检测到黄瓜存在信息后，该摄像头对该黄瓜进行拍照并将图像信息传输至该图像处理单元，当该图像处理单元判断该黄瓜成熟后，该刀具动作单元控制台刀具切割该黄瓜。本发明的优点是：能够替代人工收获黄瓜，从而工作效率高，且维护方便、操作简单。

因此，现有技术存在的问题是：已有的黄瓜收获机收获效率低，适应性差，一次只能收获一根黄瓜，无法调整收获不同高度的黄瓜；收获过程中，易误切黄瓜藤蔓，影响后续收获。

发明内容

本发明的目的是针对目前黄瓜收获机收获效率低，适应性差，一次只能收获一根黄瓜，无法调整收获不同高度的黄瓜；收获过程中，易误切黄瓜藤蔓等问题，提出一种自走式黄瓜收获机器人，可同时自动化、智能化收获多排黄瓜，以提高黄瓜的收获效率，防止误切黄瓜藤蔓。

本发明的技术方案是：所述一种自走式黄瓜收获机器人由移动平台、支撑模块、收获模块和收集箱组成；所述支撑模块、收获模块和收集箱的数量为2个，对称设置在移动平台上侧；

所述行走平台由小车、电池箱、控制箱和第一摄像头组成；所述电池箱通过螺栓固定在小车后端上方，所述控制箱通过螺栓固定在小车后端上方，位于电池箱右侧，所述第一摄像头通过螺栓固定在小车前端上方中间位置；

所述支撑模块由丝杠、丝杠安装座、第一电机、第一导轨、第一滑块、安装板、丝杠螺母、支架、齿条和第二导轨组成；所述丝杠通过丝杠安装座安装在小车上方中间位置，所述第一电机设置在小车上方，并与丝杠相连，所述第一导轨通过螺栓安装在小车上方，位于丝杠两侧，所述第一滑块与第一导轨滑动连接，所述安装板通过螺栓安装在第一滑块上方，所述丝杠螺母通过螺栓安装在安装板下方中间位置，并与丝杠螺旋连接，所述支架通过螺栓安装在安装板上方两端，所述齿条通过螺栓安装在支架斜面上，所述第二导轨通过螺栓安装在支架斜面上，位于两个齿条之间；

所述收获模块由侧挡板、上挡板、下挡板、后挡板、内挡板、第二滑块、电动剪刀、第二电机、转轴、转轴安装座、齿轮、第三导轨、电动推杆、拨藤杆和第二摄像头组成；所述侧挡板焊接在上挡板两端下方，所述下挡板焊接在两个侧挡板下方，所述后挡板焊接在侧挡板和上挡板后侧，所述内挡板焊接在上挡板和下挡板之间，所述第二滑块通过螺栓安装在后挡板后侧，所述电动剪刀通过螺栓安装在上挡板下侧，所述第二电机通过螺栓安装在上挡板上方，所述转轴通过转轴安装座安装在上挡板上方，并与第二电机相连，所述齿轮通过键与转轴两端相连，所述第三导轨通过螺栓安装在下挡板下方两侧，所述电动推杆通过螺栓安装在下挡板下方中间位置，所述拨藤杆与电动推杆伸缩杆铰接，拨藤杆的两端导杆与第三导轨滑动连接，所述第二摄像头通过螺栓固定在上挡板上方中间位置；

所述收集箱设置在安装板上方，位于收获模块下方；

自走式黄瓜收获机器人通过所述小车实现移动；所述第一摄像头识别定位两侧瓜架上的黄瓜；所述第一电机驱动丝杠转动，并通过丝杠螺母带动安装板在第一导轨上滑动，实现支撑模块和收获模块在水平方向上的往复运动；所述第二电机驱动转轴转动，带动齿轮在齿条上转动，所述齿轮带动收获模块在第二导轨滑动，实现收获模块在垂直方向上的往复运动；所述电动剪刀张开，黄瓜通过收获模块的水平和垂直运动进入侧挡板和内挡板之间的槽内或相邻内挡板之间的槽内，并靠近电动剪刀刀口位置；所述第二摄像头识别定位黄瓜柄相对电动剪刀刀口的位置；所述电动推杆驱动拨藤杆在第三导轨上向外侧滑动，所述拨藤杆拨开黄瓜藤蔓，增大黄瓜藤蔓与黄瓜柄的角距，便于剪切；所述电动剪刀刀口闭合，将黄瓜与藤蔓分离，黄瓜在重力作用下落在下挡板上，再滑落至收集箱内，完成黄瓜收获。

所述丝杠安装座、第一导轨、支架、齿条和第二导轨的数量为2个，所述第一滑块的数量为4个；所述丝杠安装座垂直于丝杠安装在小车上方中间位置，位于丝杠两侧；所述第一导轨平行于丝杠安装在小车上方，位于丝杠两侧；所述第一滑块通过螺栓对称安装在安装板下侧四个角落；所述支架通过螺栓对称安装在安装板上方两侧，所述齿条通过螺栓安装在支架斜面上，所述第二导轨通过螺栓安装在支架斜面上，位于两个齿条之间。

所述侧挡板、转轴安装座、齿轮和第三导轨的数量为2个，所述第二滑块的数量为4个，所述内挡板的数量为5个，所述电动剪刀的数量为6个；所述侧挡板对称焊接在上挡板两侧下方；所述内挡板等距焊接在上挡板和下挡板之间；所述第二滑块通过螺栓对称安装在后挡板后方四个角落，所述转轴安装座通过螺栓安装在上挡板上方两侧，所述齿轮对称安装在转轴两端，并通过键连接；所述第三导轨通过螺栓对称安装在下挡板下方两侧；所述电动剪刀通过螺栓等距安装在上挡板下方，位于侧挡板和内挡板之间以及相邻内挡板之间的槽内。

所述支撑模块、收获模块和收集箱的数量为2个，可同时收获相邻两排黄瓜。

所述丝杠安装座低于安装板下表面，有利于安装板水平位置的调整。

所述上挡板和下挡板的长度可按照实际需要改变，所述内挡板的数量可按照实际需要改变，等距焊接在上挡板和下挡板之间。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、自动化程度高，功能完备，具备完整的移动、收获和收集的功能，能够实现黄瓜的自动化收获。

2、黄瓜收获机器人收获范围大，可收获两行黄瓜。

3、黄瓜收获机器人采用模块化设计理念，结构简洁，集成度高，适应性好。

4、收获效率高，收获机包含两组支撑模块、收获模块和收集箱，可对两侧黄瓜同时进行收获，收获模块设有多个槽位，可一次性收获多根黄瓜。

5、智能化程度高，结合图像识别技术，通过摄像头识别定位黄瓜，智能调整收获模块位置以收获不同高度的黄瓜。

6、采用拨藤杆等部件增大黄瓜和黄瓜藤蔓的角距，防止误切黄瓜藤蔓，影响后续收获。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种自走式黄瓜收获机器人的总体结构示意图。

图2为本发明一种自走式黄瓜收获机器人的移动平台结构示意图。

图3为本发明一种自走式黄瓜收获机器人的支撑模块结构示意图。

图4为本发明一种自走式黄瓜收获机器人的支撑模块结构后视图。

图5为本发明一种自走式黄瓜收获机器人的收获模块结构示意图。

图中，移动平台100、支撑模块200、收获模块300、收集箱400、小车101、电池箱102、控制箱103、第一摄像头104、丝杠201、丝杠安装座202、第一电机203、第一导轨204、第一滑块205、安装板206、丝杠螺母207、支架208、齿条209、第二导轨210、侧挡板301、上挡板302、下挡板303、后挡板304、内挡板305、第二滑块306、电动剪刀307、第二电机308、转轴309、转轴安装座310、齿轮311、第三导轨312、电动推杆313、拨藤杆314、第二摄像头315。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种自走式黄瓜收获机器人，一种自走式黄瓜收获机器人由移动平台100、支撑模块200、收获模块300和收集箱400组成；支撑模块200、收获模块300和收集箱400的数量为2个，对称设置在移动平台100上侧。

如图2所示，一种自走式黄瓜收获机器人，行走平台100由小车101、电池箱102、控制箱103和第一摄像头104组成；电池箱102通过螺栓固定在小车101后端上方，控制箱103通过螺栓固定在小车101后端上方，位于电池箱102右侧，第一摄像头104通过螺栓固定在小车101前端上方中间位置。

如图3-4所示，一种自走式黄瓜收获机器人，支撑模块200由丝杠201、丝杠安装座202、第一电机203、第一导轨204、第一滑块205、安装板206、丝杠螺母207、支架208、齿条209和第二导轨210组成；丝杠201通过丝杠安装座202安装在小车101上方中间位置，第一电机203设置在小车101上方，并与丝杠201相连，第一导轨204通过螺栓安装在小车101上方，位于丝杠201两侧，第一滑块205与第一导轨204滑动连接，安装板206通过螺栓安装在第一滑块205上方，丝杠螺母207通过螺栓安装在安装板206下方中间位置，并与丝杠201螺旋连接，支架208通过螺栓安装在安装板206上方两端，齿条209通过螺栓安装在支架208斜面上，第二导轨210通过螺栓安装在支架208斜面上，位于两个齿条209之间。

如图5所示，一种自走式黄瓜收获机器人，收获模块300由侧挡板301、上挡板302、下挡板303、后挡板304、内挡板305、第二滑块306、电动剪刀307、第二电机308、转轴309、转轴安装座310、齿轮311、第三导轨312、电动推杆313、拨藤杆314和第二摄像头315组成；侧挡板301焊接在上挡板302两端下方，下挡板303焊接在两个侧挡板301下方，后挡板304焊接在侧挡板301和上挡板302后侧，内挡板305焊接在上挡板302和下挡板303之间，第二滑块306通过螺栓安装在后挡板304后侧，电动剪刀307通过螺栓安装在上挡板302下侧，第二电机308通过螺栓安装在上挡板302上方，转轴309通过转轴安装座310安装在上挡板302上方，并与第二电机308相连，齿轮311通过键与转轴309两端相连，第三导轨312通过螺栓安装在下挡板303下方两侧，电动推杆313通过螺栓安装在下挡板303下方中间位置，拨藤杆314与电动推杆313伸缩杆铰接，拨藤杆314的两端导杆与第三导轨312滑动连接，第二摄像头315通过螺栓固定在上挡板302上方中间位置。

如图1-5所示，一种自走式黄瓜收获机器人的工作原理如下：自走式黄瓜收获机器人通过小车101实现移动；第一摄像头104识别定位两侧瓜架上的黄瓜；第一电机203驱动丝杠201转动，并通过丝杠螺母207带动安装板206在第一导轨204上滑动，实现支撑模块200和收获模块300在水平方向上的往复运动；第二电机308驱动转轴309转动，带动齿轮311在齿条209上转动，齿轮311带动收获模块300在第二导轨210滑动，实现收获模块300在垂直方向上的往复运动；电动剪刀307张开，黄瓜通过收获模块300的水平和垂直运动进入侧挡板301和内挡板305之间的槽内或相邻内挡板305之间的槽内，并靠近电动剪刀307刀口位置；第二摄像头315识别定位黄瓜柄相对电动剪刀307刀口的位置；电动推杆313驱动拨藤杆314在第三导轨312上向外侧滑动，拨藤杆314拨开黄瓜藤蔓，增大黄瓜藤蔓与黄瓜柄的角距，便于剪切；电动剪刀307刀口闭合，将黄瓜与藤蔓分离，黄瓜在重力作用下落在下挡板303上，再滑落至收集箱400内，完成黄瓜收获。

Claims (5)

1.一种自走式黄瓜收获机器人，其特征在于：所述一种自走式黄瓜收获机器人由移动平台(100)、支撑模块(200)、收获模块(300)和收集箱(400)组成；所述支撑模块(200)、收获模块(300)和收集箱(400)的数量为2个，对称设置在移动平台(100)上侧；

所述行走平台(100)由小车(101)、电池箱(102)、控制箱(103)和第一摄像头(104)组成；所述电池箱(102)通过螺栓固定在小车(101)后端上方，所述控制箱(103)通过螺栓固定在小车(101)后端上方，位于电池箱(102)右侧，所述第一摄像头(104)通过螺栓固定在小车(101)前端上方中间位置；

所述支撑模块(200)由丝杠(201)、丝杠安装座(202)、第一电机(203)、第一导轨(204)、第一滑块(205)、安装板(206)、丝杠螺母(207)、支架(208)、齿条(209)和第二导轨(210)组成；所述丝杠(201)通过丝杠安装座(202)安装在小车(101)上方中间位置，所述第一电机(203)设置在小车(101)上方，并与丝杠(201)相连，所述第一导轨(204)通过螺栓安装在小车(101)上方，位于丝杠(201)两侧，所述第一滑块(205)与第一导轨(204)滑动连接，所述安装板(206)通过螺栓安装在第一滑块(205)上方，所述丝杠螺母(207)通过螺栓安装在安装板(206)下方中间位置，并与丝杠(201)螺旋连接，所述支架(208)通过螺栓安装在安装板(206)上方两端，所述齿条(209)通过螺栓安装在支架(208)斜面上，所述第二导轨(210)通过螺栓安装在支架(208)斜面上，位于两个齿条(209)之间；

所述收获模块(300)由侧挡板(301)、上挡板(302)、下挡板(303)、后挡板(304)、内挡板(305)、第二滑块(306)、电动剪刀(307)、第二电机(308)、转轴(309)、转轴安装座(310)、齿轮(311)、第三导轨(312)、电动推杆(313)、拨藤杆(314)和第二摄像头(315)组成；所述侧挡板(301)焊接在上挡板(302)两端下方，所述下挡板(303)焊接在两个侧挡板(301)下方，所述后挡板(304)焊接在侧挡板(301)和上挡板(302)后侧，所述内挡板(305)焊接在上挡板(302)和下挡板(303)之间，所述第二滑块(306)通过螺栓安装在后挡板(304)后侧，所述电动剪刀(307)通过螺栓安装在上挡板(302)下侧，所述第二电机(308)通过螺栓安装在上挡板(302)上方，所述转轴(309)通过转轴安装座(310)安装在上挡板(302)上方，并与第二电机(308)相连，所述齿轮(311)通过键与转轴(309)两端相连，所述第三导轨(312)通过螺栓安装在下挡板(303)下方两侧，所述电动推杆(313)通过螺栓安装在下挡板(303)下方中间位置，所述拨藤杆(314)与电动推杆(313)伸缩杆铰接，拨藤杆(314)的两端导杆与第三导轨(312)滑动连接，所述第二摄像头(315)通过螺栓固定在上挡板(302)上方中间位置；

所述收集箱(400)设置在安装板(206)上方，位于收获模块(300)下方；

自走式黄瓜收获机器人通过所述小车(101)实现移动；所述第一摄像头(104)识别定位两侧瓜架上的黄瓜；所述第一电机(203)驱动丝杠(201)转动，并通过丝杠螺母(207)带动安装板(206)在第一导轨(204)上滑动，实现支撑模块(200)和收获模块(300)在水平方向上的往复运动；所述第二电机(308)驱动转轴(309)转动，带动齿轮(311)在齿条(209)上转动，所述齿轮(311)带动收获模块(300)在第二导轨(210)滑动，实现收获模块(300)在垂直方向上的往复运动；所述电动剪刀(307)张开，黄瓜通过收获模块(300)的水平和垂直运动进入侧挡板(301)和内挡板(305)之间的槽内或相邻内挡板(305)之间的槽内，并靠近电动剪刀(307)刀口位置；所述第二摄像头(315)识别定位黄瓜柄相对电动剪刀(307)刀口的位置；所述电动推杆(313)驱动拨藤杆(314)在第三导轨(312)上向外侧滑动，所述拨藤杆(314)拨开黄瓜藤蔓，增大黄瓜藤蔓与黄瓜柄的角距，便于剪切；所述电动剪刀(307)刀口闭合，将黄瓜与藤蔓分离，黄瓜在重力作用下落在下挡板(303)上，再滑落至收集箱(400)内，完成黄瓜收获。

2.根据权利要求1所述的一种自走式黄瓜收获机器人，其特征在于：所述丝杠安装座(202)、第一导轨(204)、支架(208)、齿条(209)和第二导轨(210)的数量为2个，所述第一滑块(205)的数量为4个；所述丝杠安装座(202)垂直于丝杠(201)安装在小车(101)上方中间位置，位于丝杠(201)两侧；所述第一导轨(204)平行于丝杠(201)安装在小车(101)上方，位于丝杠(201)两侧；所述第一滑块(205)通过螺栓对称安装在安装板(206)下侧四个角落；所述支架(208)通过螺栓对称安装在安装板(206)上方两侧，所述齿条(209)通过螺栓安装在支架(208)斜面上，所述第二导轨(210)通过螺栓安装在支架(208)斜面上，位于两个齿条(209)之间。

3.根据权利要求1所述的一种自走式黄瓜收获机器人，其特征在于：所述侧挡板(301)、转轴安装座(310)、齿轮(311)和第三导轨(312)的数量为2个，所述第二滑块(306)的数量为4个，所述内挡板(305)的数量为5个，所述电动剪刀(307)的数量为6个；所述侧挡板(301)对称焊接在上挡板(302)两侧下方；所述内挡板(305)等距焊接在上挡板(302)和下挡板(303)之间；所述第二滑块(306)通过螺栓对称安装在后挡板(304)后方四个角落，所述转轴安装座(310)通过螺栓安装在上挡板(302)上方两侧，所述齿轮(311)对称安装在转轴(309)两端，并通过键连接；所述第三导轨(312)通过螺栓对称安装在下挡板(303)下方两侧；所述电动剪刀(307)通过螺栓等距安装在上挡板(302)下方，位于侧挡板(301)和内挡板(305)之间以及相邻内挡板(305)之间的槽内。

4.根据权利要求1所述的一种自走式黄瓜收获机器人，其特征在于：所述支撑模块(200)、收获模块(300)和收集箱(400)的数量为2个，可同时收获相邻两排黄瓜。

5.根据权利要求1所述的一种自走式黄瓜收获机器人，其特征在于：所述丝杠安装座(202)低于安装板(206)下表面，有利于安装板(206)水平位置的调整。

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