CN114885678B - 一种垄作式草莓全自动采收车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农业智能装备。技术方案是：一种垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：包括机架、安装在机架前侧的双目相机、设置在机架底部的行走底盘装置、可活动地定位在机架顶部以采摘草莓的草莓采摘装置、对草莓进行接收和输送的草莓输送装置、用于检测草莓输送时竖直高度位置参数的激光测距装置、对草莓进行去柄处理的果柄去除装置、存放有草莓框并可控制草莓框依次落下的自动落框装置、设置在自动落框装置下方以接收和输送草莓框的草莓框输送装置、将去除果柄的草莓摆放至草莓框中的自动摆放装置、对草莓框进行收集的草莓框收集装置以及电控箱。该采收车能够实现草莓的自动化采摘与收集，大大降低劳动人民的工作强度，提高草莓的经济价值。

Description

一种垄作式草莓全自动采收车

技术领域

本发明涉及一种农业智能装备，具体是一种垄作式草莓全自动采收车。

背景技术

我国种植的草莓通常采用大棚地垄种植，对草莓的采摘大多利用人工进行采摘。由于草莓采收的时间很短，如果不能及时采摘，草莓容易熟透在地里。而传统的人工采摘，需要人们长时间弯腰低头一颗颗去摘取，这不但给广大劳动人民带来了繁重的负担，而且对草莓的经济价值也造成了一定的损失。因此，设计一种可靠、高效、经济性高的全自动采收设备，实现垄作式草莓的全自动采收，对于促进现代农业的发展是非常有必要的。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种垄作式草莓全自动采收车，该采收车能够实现草莓的自动化采摘与收集，大大降低劳动人民的工作强度，提高草莓的经济价值。

本发明提供的技术方案是：

一种垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：包括机架、安装在机架前侧以采集草莓园路径信息的双目相机、设置在机架底部以带动采收车整体运动的行走底盘装置、可活动地定位在机架顶部以采摘草莓的草莓采摘装置、对草莓进行接收和输送的草莓输送装置、用于检测草莓输送时竖直高度位置参数的激光测距装置、对草莓输送装置上的草莓进行去柄处理的果柄去除装置、存放有草莓框并可控制草莓框依次落下的自动落框装置、设置在自动落框装置下方以接收和输送草莓框的草莓框输送装置、设置在草莓输送装置上方并可将去除果柄的草莓摆放至草莓框中的自动摆放装置、对摆满草莓的草莓框进行收集的草莓框收集装置以及安装在机架上并控制各装置配合工作的电控箱；所述激光测距装置的位置、果柄去除装置的位置以及自动摆放装置的位置均与草莓输送装置相对应；所述自动落框装置、自动摆放装置和草莓框收集装置均安装在机架上且沿草莓框的输送方向依次布置。

所述行走底盘装置包括用于控制采收车左右转向的两个前轮和用于控制采收车前后行走的两个后轮；所述前轮包括固定在机架底部的支架、竖直固定在支架上的前轮减速电机、固定在前轮减速电机输出轴末端的前轮安装架以及可绕水平轴线转动地定位在前轮安装架上的转向轮；所述后轮包括固定在机架底部的后轮安装架、可绕水平轴线转动地定位在后轮安装架上的行走轮以及固定在后轮安装架上并通过链轮链条组件驱动行走轮旋转的后轮减速电机。

所述草莓采摘装置包括沿前后方向水平固定在机架上的第一直线模组、沿左右方向水平固定在第一直线模组的滑台上的第二直线模组、竖直固定在第二直线模组的滑台上的第三直线模组以及安装在第三直线模组的滑台上以夹取草莓的末端执行器；

所述末端执行器包括固定在第三直线模组的滑台上的挂载板、安装在挂载板上的第一舵机、由第一舵机驱使并可绕水平轴线摆动的滑槽连接条、固定连接滑槽连接条的滑槽底板、通过视觉相机支撑板固定在滑槽底板上以采集草莓图像的视觉相机、铰接在滑槽底板上的两个剪切夹指以及安装在滑槽底板上并通过第一连杆组件驱动两个剪切夹指相向运动的第二舵机；所述剪切夹指上嵌装有用于剪切草莓果柄的齿形刀片；所述剪切夹指的剪切面开设有沿剪切夹指厚度方向布置的弧形凹槽；

所述第一连杆组件包括中部与第二舵机的输出轴固定连接的传动片以及一端铰接在传动片端部且另一端与对应的剪切夹指铰接的两个弧形圆片。

所述草莓输送装置包括沿前后方向水平固定在机架上的第四直线模组、固定在第四直线模组的滑台上的底座、间隔距离竖直固定在底座上若干阶梯轴、一一对应地套设在各阶梯轴外周的若干减震弹簧以及分别放置在各减震弹簧上端以临时存放草莓的若干接果杯。

所述激光测距装置包括固定在机架上并横跨在第四直线模组上方的传感器安装架以及间隔距离竖直固定在传感器安装架上的若干激光测距传感器；所述激光测距传感器的数量与接果杯的数量相同且一一对应。

所述果柄去除装置包括固定在机架上且横跨在第四直线模组上方的支撑架、间隔竖直固定在支撑架上的若干第五直线模组、一一对应地固定在各第五直线模组的滑台上且安装有旋转马达的若干马达安装板以及固定在各旋转马达的输出轴末端以切削草莓果柄的若干旋转刀片；所述第五直线模组的数量与接果杯的数量相同且一一对应。

所述自动落框装置包括固定在机架上的草莓框支承座、沿前后方向水平布置且间隔距离转动安装在草莓框支承座上的两根传动轴、对称设置在两根传动轴上以支撑草莓框的若干开合拨板以及竖直安装在机架上并通过第二连杆组件驱动两根传动轴朝相反方向同步转动的开合气缸；所述开合拨板的上下两端均朝草莓框的方向弯折，以支撑草莓框；

所述第二连杆组件包括中部固定连接在开合气缸推杆末端的气缸连接件以及对称连接在气缸连接件两端的两个传动连杆和两个传动轴固定件；所述传动连杆的一端与气缸连接件相铰接，传动连杆的另一端铰接在传动轴固定件的其中一端；所述传动轴固定件的另一端与对应的传动轴固定连接。

所述草莓框输送装置包括沿左右方向水平固定在机架上的第六直线模组以及固定在第六直线模组的滑台上以接收和支撑草莓框的草莓框运输板。

所述自动摆放装置包括沿前后方向水平固定在机架上且位于第四直线模组上方的第七直线模组、竖直安装在第七直线模组的滑台上的双轴气缸、固定在双轴气缸推杆末端的吸盘安装板以及间隔距离固定在吸盘安装板上并连接有气泵以便对去除果柄的草莓进行吸取的若干真空吸盘；所述真空吸盘的数量与接果杯的数量相同且一一对应。

所述草莓框收集装置包括固定在机架上的收集架、竖直安装在收集架上的第八直线模组、安装在第八直线模组的滑台上的托板、竖直固定在托板上的旋转电机以及固定在旋转电机的输出轴末端以支撑草莓框的Y型承重条。

本发明的有益效果是：

本发明通过草莓采摘装置中的三个直线模组控制末端执行器的空间位置，通过末端执行器采摘草莓，通过草莓输送装置对所采摘的草莓进行输送，通过激光测距装置准确定位草莓的输送位置并由果柄去除装置对草莓进行去柄处理，通过草莓框输送装置接收并输送由自动落框装置落下的草莓框，通过自动摆放装置将草莓准确放入草莓框中，通过草莓框收集装置对摆满草莓的草莓框进行竖直堆叠收集，实现了垄作式草莓从采摘、运输、去除果柄、自动摆放、草莓框自动落框与收框的全自动化，并且整体结构紧凑合理，能够大大减小人工劳动强度，降低采摘成本，提高草莓的经济价值，适合推广应用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的草莓去柄流程结构示意图。

图3为本发明中行走底盘装置的结构示意图。

图4为本发明中草莓采摘装置的结构示意图。

图5为本发明中末端执行器的结构示意图。

图6为本发明中剪切夹指的结构示意图之一。

图7为本发明中剪切夹指的结构示意图之二。

图8为本发明中草莓输送装置的结构示意图。

图9为本发明中接果杯的安装结构示意图。

图10为本发明中激光测距装置的结构示意图。

图11为本发明中草莓果柄去除装置的结构示意图。

图12为本发明中自动落框装置的结构示意图。

图13为本发明中草莓框存放在自动落框装置上的结构示意图。

图14为本发明中草莓框输送装置的结构示意图。

图15为本发明中草莓自动摆放装置的结构示意图。

图16为本发明中草莓框收集装置的结构示意图。

图17为本发明中Y型承重条伸出托板的结构示意图。

图18为本发明中Y型承重条收缩在托板中的结构示意图。

图19为本发明中草莓框的结构示意图。

附图标号：

1、底盘行走装置；1-1、支架；1-2、前轮减速电机；1-3、前轮安装架；1-4、转向轮；1-5、后轮安装架；1-6、行走轮；1-7、后轮减速电机；

2、草莓采摘装置；2-1、第一直线模组；2-2、第二直线模组；2-3、第三直线模组；2-4、末端执行器；2-4-1、挂载板；2-4-2、第一舵机；2-4-3、滑槽连接条；2-4-4、滑槽底板；2-4-5、视觉相机支撑板；2-4-6、视觉相机；2-4-7、视觉相机固定座；2-4-8、剪切夹指；2-4-9、齿形刀片；2-4-10、弧形凹槽；2-4-11、第二舵机；2-4-12、传动片；2-4-13、弧形圆片；

3、草莓输送装置；3-1、第四直线模组；3-2、底座；3-3、阶梯轴；3-4、减震弹簧；3-5、接果杯；

4、激光测距装置；4-1、传感器安装架；4-2、激光测距传感器；

5、果柄去除装置；5-1、支撑架；5-2、第五直线模组；5-3、马达安装板；5-4、旋转马达；5-5、旋转刀片；5-6、马达固定支座；

6、自动落框装置；6-1、草莓框支承座；6-2、传动轴；6-3、开合拨板；6-4、开合气缸；6-5、气缸连接件；6-6、传动连杆；6-7、传动轴固定件；

7、草莓框输送装置；7-1、第六直线模组；7-2、草莓框输送板；

8、自动摆放装置；8-1、第七直线模组；8-2、双轴气缸；8-3、吸盘安装板；8-4、真空吸盘；

9、草莓框收集装置；9-1、收集架；9-2、第八直线模组；9-3、托板；9-4、旋转电机；9-5、Y型承重条；

10、气泵；11、双目相机；12、电控箱；13、机架；

14、草莓框；14-1、凹槽；14-2、顶框圆柱；14-3、孔洞。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

如图1、图2所示的垄作式草莓全自动采收车，包括由型材组成的机架13、双目相机11、行走底盘装置1、草莓采摘装置2、草莓输送装置3、激光测距装置4、果柄去除装置5、自动落框装置6、草莓框输送装置7、自动摆放装置8、草莓框收集装置9、气泵10和电控箱12。其中，所述激光测距装置的位置、果柄去除装置的位置以及自动摆放装置的位置均与草莓输送装置相对应；所述自动落框装置、自动摆放装置和草莓框收集装置均安装在机架上且沿草莓框14的输送方向依次布置。

所述双目相机安装在机架前侧，用于采集草莓园的路径信息并将其传送至电控箱，可对行走底盘装置的行走路径进行规划，以便适应不太平整的垄地环境，确保草莓采收过程的平稳。

所述行走底盘装置安装在机架底部，用于带动采收车整体运动；行走底盘装置包括两个前轮和两个后轮，其中，两个前轮用于控制采收车左右转向，两个后轮用于控制采收车前后行走。

如图3所示，每个前轮均包括支架1-1、前轮减速电机1-2、前轮安装架1-3和转向轮1-4。所述支架固定在机架的底部；所述前轮减速电机竖直固定在支架上，前轮减速电机的输出轴末端固定有所述前轮安装架；所述转向轮可绕水平轴线转动地定位在前轮安装架上。

每个后轮均包括后轮安装架1-5、行走轮1-6和后轮减速电机1-7。所述后轮安装架固定在机架底部；所述行走轮可绕水平轴线转动地定位在后轮安装架上；所述后轮减速电机固定在后轮安装架上，并且后轮减速电机通过链轮链条组件(图中未显示)与行走轮相连接，以带动行走轮旋转。

所述草莓采摘装置可活动地定位在机架顶部，用于采摘草莓。如图4所示，草莓采摘装置包括第一直线模组2-1、第二直线模组2-2、第三直线模组2-3和末端执行器2-4。所述第一直线模组沿前后方向水平固定在机架上；所述第二直线模组沿左右方向水平固定在第一直线模组的滑台上；所述第三直线模组竖直固定在第二直线模组的滑台上；所述末端执行器安装在第三直线模组的滑台上，用于夹取草莓。

如图5所示，所述末端执行器包括挂载板2-4-1、第一舵机2-4-2、滑槽连接条2-4-3、滑槽底板2-4-4、视觉相机支撑板2-4-5、视觉相机2-4-6、两个剪切夹指2-4-8、第二舵机2-4-11和第一连杆组件。所述挂载板固定在第三直线模组的滑台上；所述第一舵机安装在挂载板上；所述滑槽连接条由第一舵机驱使并可绕水平轴线摆动；所述滑槽底板与滑槽连接条固定连接；所述视觉相机支撑板通过螺钉固定在滑槽底板上；所述视觉相机固定在滑槽底板上，并由视觉相机固定座2-4-7进行箍紧(视觉相机固定座与视觉相机支撑板通过螺钉固定连接)。两个剪切夹指的一端均铰接在滑槽底板上，每个剪切夹指上均嵌装有齿形刀片2-4-9，以便剪断草莓果柄(其中齿形刀片的一侧设置成锯形齿，以切断草莓果柄)，并且剪切夹指的剪切面开设有沿剪切夹指厚度方向布置的弧形凹槽2-4-10，参见图6、图7；当两个剪切夹指合拢时，矩形齿切断果柄，使草莓从草莓树上分离，同时在弧形凹槽处夹紧残余的果柄，以防止草莓掉落。

所述第二舵机安装在滑槽底板上，并且第二舵机通过第一连杆组件与两个剪切夹指相连接，以驱动两个剪切夹指相向运动。具体地，所述第一连杆组件包括传动片2-4-12和两个弧形圆片2-4-13；所述传动片的中部与第二舵机的输出轴固定连接；两个弧形圆片分别铰接在传动片的两端，并且两个弧形圆片的另一端与对应的剪切夹指相铰接。工作时，视觉相机采集草莓图像，并将图像信息发送给电控箱，由电控箱控制各直线模组将末端执行器移动至草莓位置处，打开第一舵机，调整末端执行器的倾斜角度，然后打开第二舵机，使两个剪切夹指相互合拢，通过齿形刀片将草莓果柄剪断，同时残余的草莓果柄在齿形刀片的弧形凹槽处进行夹紧，实现草莓的自动采摘。

所述草莓输送装置用于接收和输送草莓采摘装置所采摘的草莓。如图8、图9所示，草莓输送装置包括第四直线模组3-1、底座3-2、若干阶梯轴3-3、若干减震弹簧3-4和若干接果杯3-5；本实施例中，阶梯轴、减震弹簧和接果杯均为五个且一一对应。所述第四直线模组沿前后方向水平固定在机架上；所述底座固定在第四直线模组的滑台上；各阶梯轴间隔距离竖直固定在底座上，每个阶梯轴外周均套设有减震弹簧；各接果杯分别放置在对应的减震弹簧上端，用于临时存放草莓。工作时，调节末端执行器的位置，将采摘的草莓放入接果杯内，然后打开第四直线模组，即可对草莓进行前后方向的输送，在草莓的输送过程中，减震弹簧可以有效避免草莓的晃动，防止草莓从接果杯中掉落。

如图10所示，所述激光测距装置用于检测草莓竖直高度位置参数，包括传感器安装架4-1和若干激光测距传感器4-2。所述传感器安装架固定在机架上并横跨在第四直线模组的上方；各激光测距传感器间隔距离竖直固定在传感器安装架上，其中激光测距传感器的数量与接果杯的数量相同且一一对应，以准确检测各接果杯中的草莓高度位置。

所述果柄去除装置用于对接果杯内的草莓进行去柄处理，以便把草莓上残余的果柄剪切到最短，避免后期二次加工。如图11所示，所述果柄去除装置包括支撑架5-1、若干第五直线模组5-2、若干马达安装板5-3、若干旋转马达5-4和若干旋转刀片5-5；本实施例中，第五直线模组、旋转马达和旋转刀片的数量均为五个且与各接果杯一一对应。所述支撑架固定在机架上，并且支撑架横跨在第四直线模组的上方；各第五直线模组间隔距离竖直固定在机架上，每个第五直线模组的滑台上均安装有所述马达安装板；所述旋转马达固定在对应的马达安装板上，由螺纹连接在马达安装板上的马达固定支座5-6进行箍紧，并且每个旋转马达的输出轴末端均固定有所述旋转刀片，以切削草莓果柄。

工作过程中，当草莓经过激光测距装置时，各激光测距仪可检测到对应接果杯中草莓的竖直高度位置，并将信号传送至电控箱；草莓输送装置继续输送草莓，当草莓到达果柄去除装置的正下方时，电控箱控制各第五直线模组运动，调整各旋转刀片的竖直位置，使旋转刀片正好可以切削对应草莓上残余的果柄，实现草莓果柄的自动去除。

如图12、图13所示，所述自动落框装置中存放有空的草莓框，并且自动落框装置可控制草莓框依次落下；自动落框装置包括草莓框支承座6-1、两根传动轴6-2、若干(图中为四个)开合拨板6-3、第二连杆组件和开合气缸6-4。所述草莓框支承座固定在机架上；两根传动轴间隔距离且均沿前后方向水平布置，传动轴的两端分别通过轴承转动安装在草莓框支承座上；四个开合拨板对称设置在两根传动轴上以支撑草莓框(即每根传动轴上安装有两个开合拨板)，开合拨板的上下两端均朝草莓框的方向弯折，以便与草莓框侧面的凹槽14-1对应卡接，实现对草莓框的支撑。所述开合气缸竖直安装在机架上并通过第二连杆组件驱动两根传动轴朝相反方向同步转动。

如图12所示，所述第二连杆组件包括气缸连接件6-5、两个传动连杆6-6和两个传动轴固定件6-7。所述气缸连接件的中部固定连接在开合气缸的推杆末端；气缸连接件的两侧分别对称安装一个传动连杆和一个传动轴固定件；其中传动连杆的一端与气缸连接件相铰接，传动连杆的另一端铰接在传动轴固定件的其中一端；所述传动轴固定件的另一端与对应的传动轴固定连接。初始位置时，各草莓框竖直堆叠，最下层的草莓框底面由开合拨板的下端进行托举；当气缸伸长时，通过第二连杆组件带动两根传动轴朝靠近草莓框的一侧旋转，使开合拨板的上端插入上一层草莓框侧面的凹槽中，从而对上一层草莓框进行支撑，同时开合拨板的下端脱离最下层草莓框的底面，使下层草莓框自动落下；反之，当气缸收缩时，通过第二连杆组件带动两根传动轴朝远离草莓框的的一侧旋转，开合拨板的上端从上一层草莓框中的凹槽中拔出，使上一层草莓框自由下落后由开合拨板的下端进行托举，从而控制草莓框逐一落下。

所述草莓框输送装置设置在自动落框装置下方，用于接收和输送草莓框。如图14所示，草莓框输送装置包括第六直线模组7-1和草莓框运输板7-2。所述第六直线模组沿左右方向水平固定在机架上；所述草莓框运输板安装在第六直线模组的滑台上，用于接收草莓框。工作时，第六直线模组先控制草莓框运输板移动至自动落框装置的正下方，接收到草莓框后，第六直线模组将草莓框输送至自动摆放装置的正下方，将草莓摆放至草莓框中。

所述自动摆放装置设置在草莓输送装置的上方，用于将去除果柄的草莓摆放至草莓框中。如图15所示，所述自动摆放装置包括第七直线模组8-1、双轴气缸8-2、吸盘安装板8-3和若干(图中为五个)真空吸盘8-4。所述第七直线模组设置在第四直线模组的上方，第七直线模组沿前后方向水平固定在机架上；所述双轴气缸竖直安装在第七直线模组的滑台上；所述吸盘安装板固定在双轴气缸推杆末端；各真空吸盘间隔距离固定在吸盘安装板上，真空吸盘连接有气泵10(气泵固定在机架上)，可对去除果柄的草莓进行吸取。

所述草莓框收集装置用于对摆满草莓的草莓框进行收集。如图16、图17所示，草莓框收集装置包括收集架9-1、第八直线模组9-2、托板9-3、旋转电机9-4和Y型承重条9-5；本实施例中，第八直线模组和托板均为两个且一一对应，旋转电机和Y型承重条均为四个，每个托板上设置两个旋转电机和两个Y型承重条。所述收集架固定在机架上；两个第八直线模组间隔距离竖直安装在收集架上；所述托板固定在第八直线模组的滑台上；每个托板上固定有两个旋转电机，每个旋转电机的输出轴末端固定一个Y型承重条，用于支撑草莓框。本实施例中，托板设置成夹层结构，Y型承重条安装在托板的夹层中，并且在旋转电机的驱动下可缩入或伸出托板的夹层，参见图18。工作时，第八直线模组调节托板的竖直位置，使Y型承重条与草莓框输送装置上摆满草莓的草莓框底面相平齐，然后打开旋转电机，使Y型承重条伸出托板的夹层并旋转到草莓框的底面，第八直线模组的滑台向上移动，即可将草莓框从草莓框输送装置上取下，完成草莓框的收集。

如图19所示，本实施例中，草莓框采用为5×10规格的矩形草莓框，在草莓框的内侧底面还垫有一层海绵；所述海绵上开有用于摆放草莓的孔洞14-3，以减少草莓在采收过程中的损伤。草莓框的顶部边角位置分别设置有四个顶框圆柱14-2，草莓框的底部边角位置分别设置有四个阶梯孔(图中未显示)；当两个草莓框上下叠放时，上方草莓框的阶梯孔与下方草莓框的顶框圆柱相互配合，方便多个草莓框进行堆叠存放，并且两两草莓框之间存在一定间隙，以保证草莓框在收集过程中，Y型承重条可从该间隙中伸出和收回。另外，草莓框的侧面还开有凹槽14-1，以便与开合拨板的上端卡接配合。

所述电控箱安装在机架上，所有电动部件分别与电控箱电连接，以便由电控箱控制各装置配合作业。各电动部件均可外购获得。

本发明的工作步骤如下：

步骤1：将上述的采摘车移动到垄作草莓种植园里，平稳地放置在待采摘的初始位置；

步骤2：启动上述的采摘车，通过行走底盘装置配合双目相机来控制采摘车沿着地垄行走，并且及时修正行走轨迹；

步骤3：当上述的采摘车行走完一定距离并平稳停下后，启动视觉相机来识别草莓作物的茎、叶、果实颜色，并根据预设的草莓形状轮廓阈值以及颜色阈值实现对草莓的精准识别；

步骤4：启动第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组，来调整末端执行器的位置，同时第一舵机控制末端执行器与草莓所在田垄呈垂直姿态；在调整过程中，第二舵机正向旋转，使末端执行器的两个剪切夹指张开，当末端执行器到达草莓所在位置后，两个剪切夹指合拢，通过齿形刀片上的矩形齿将草莓的果柄剪断，同时两个剪切夹指上的弧形凹槽将草莓上残余的果柄夹住，防止果柄剪断后草莓掉落；

步骤5：当上述的末端执行器完成采摘后，第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组将末端执行器移动至草莓输送装置的接果杯正上方，在移动的同时，末端执行器的第一舵机将末端执行器转动至与地面平行的姿态，第二舵机反向旋转，带动两个剪切夹指张开，使草莓垂直落入接果杯中；至此完成一个草莓的采摘步骤，重复上述步骤3和步骤5，末端执行器再进行下一个草莓的采摘；

步骤6：当草莓输送装置中的五个接果杯全部放入草莓后，启动第四直线模组，使草莓通过激光测距装置，同时各激光测距传感器将测量到的草莓竖直高度位置参数传送给电控箱，电控箱通过第五直线模组控制各旋转马达向下移动相应距离，由旋转马达带动旋转刀片进行高速旋转，当接果杯中的草莓从旋转刀片处通过时，旋转刀片将草莓上残余的果柄去除，然后第四直线模组继续将去除果柄的草莓输送至自动摆放装置下方后停止，同时果柄去除装置中的旋转马达停止旋转，并回到初始位置，等待下一轮草莓的去柄操作；

步骤7：当上述草莓输送装置到达自动摆放装置下方后，第七直线模组带动各真空吸盘移动到去柄草莓的正上方，双轴气缸启动，带动真空吸盘向下移动并与接果杯中的草莓上部接触，同时气泵打开，由于负压作用，接果杯中的草莓被真空吸盘紧密吸住；然后双轴气缸复位，带动真空吸盘将接果杯中的草莓垂直取出，同时草莓输送装置回到初始位置，等待进行下一轮草莓的接收和输送；

步骤8：初始时，自动落框装置中竖直叠放有空的草莓框，各开合拨板的下端对最下层的草莓框进行托举；启动开合气缸，通过第二连杆组件带动两根传动轴朝靠近草莓框的方向转动，使两侧开合拨板的下端张开，此时最下层的草莓框自由落下并平稳落在草莓框输送装置的草莓框运输板上，同时两侧开合拨板的上端靠拢并插接在上一层草莓框侧面的凹槽中，防止剩余草莓框下落；

步骤:9：当最底层的草莓框落下后，开合气缸复位，带动两侧开合拨板的上端张开并脱离草莓框侧面的凹槽，上一层草莓框下落，正好被开合拨板的下端托举住；同时草莓框输送装置通过第六直线模组将草莓框运输至自动摆放装置的正下方；

步骤10：第七直线模组启动，将吸附的草莓平稳地移动至草莓框处并位于海绵垫的正上方；然后双轴气缸启动，带动真空吸盘向下移动，之后真空吸盘断气，将草莓平稳准确的放在草莓框的海绵垫上。之后双轴气缸复位，带动真空吸盘向上移动，第七直线模组回到初始位置，等待进行下一轮的草莓摆放；

步骤11：当上述自动摆放装置将草莓框全部摆满草莓后，第七直线模组将摆满草莓的草莓框输送至草莓框收集装置的正下方。

步骤12：第八直线模组调整托板的竖直位置，同时旋转电机转动一定角度，使Y型承重条收缩在托板中，避免Y型承重条下降过程中碰到草莓框边沿；当托板下降到一定位置后，旋转电机反向旋转，此时Y型承重条正好旋转至草莓框的底面，然后通过第八直线模组将草莓框向上托起至一定高度；

步骤13：当第一个草莓框被托起后，第六直线模组复位，之后动作重复步骤8至步骤11，将第二个草莓框输送至草莓框收集装置正下方；

步骤14：第八直线模组带动托板向下运动，托板托举着第一个草莓框下落，当第二个草莓框顶部的顶框圆柱与第一个草莓框底部的框底阶梯孔相接触时，位于托板上的Y型承重条将不再受力，此时旋转电机旋转，将Y型承重条收缩在托板中。然后第八直线模组带动托板下降至一定位置，旋转电机反向旋转，此时Y型承重条正好处于第二个草莓框的底面位置，然后通过第八直线模组托举第二个草莓框，连同第一个草莓框一起向上托起至固定位置。

步骤15：循环上述步骤2至步骤14，即可实现草莓的连续采摘和收集工作，从而大大减少人工劳动强度，降低采摘成本，提高草莓的经济价值。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：包括机架（13）、安装在机架前侧以采集草莓园路径信息的双目相机（11）、设置在机架底部以带动采收车整体运动的行走底盘装置（1）、可活动地定位在机架顶部以采摘草莓的草莓采摘装置（2）、对草莓进行接收和输送的草莓输送装置（3）、用于检测草莓输送时竖直高度位置参数的激光测距装置（4）、对草莓输送装置上的草莓进行去柄处理的果柄去除装置（5）、存放有草莓框（14）并可控制草莓框依次落下的自动落框装置（6）、设置在自动落框装置下方以接收和输送草莓框的草莓框输送装置（7）、设置在草莓输送装置上方并可将去除果柄的草莓摆放至草莓框中的自动摆放装置（8）、对摆满草莓的草莓框进行收集的草莓框收集装置（9）以及安装在机架上并控制各装置配合工作的电控箱（12）；所述激光测距装置的位置、果柄去除装置的位置以及自动摆放装置的位置均与草莓输送装置相对应；所述自动落框装置、自动摆放装置和草莓框收集装置均安装在机架上且沿草莓框的输送方向依次布置；

所述草莓采摘装置包括沿前后方向水平固定在机架上的第一直线模组（2-1）、沿左右方向水平固定在第一直线模组的滑台上的第二直线模组（2-2）、竖直固定在第二直线模组的滑台上的第三直线模组（2-3）以及安装在第三直线模组的滑台上以夹取草莓的末端执行器（2-4）；

所述末端执行器包括固定在第三直线模组的滑台上的挂载板（2-4-1）、安装在挂载板上的第一舵机（2-4-2）、由第一舵机驱使并可绕水平轴线摆动的滑槽连接条（2-4-3）、固定连接滑槽连接条的滑槽底板（2-4-4）、通过视觉相机支撑板（2-4-5）固定在滑槽底板上以采集草莓图像的视觉相机（2-4-6）、铰接在滑槽底板上的两个剪切夹指（2-4-8）以及安装在滑槽底板上并通过第一连杆组件驱动两个剪切夹指相向运动的第二舵机（2-4-11）；所述剪切夹指上嵌装有用于剪切草莓果柄的齿形刀片（2-4-9）；所述剪切夹指的剪切面开设有沿剪切夹指厚度方向布置的弧形凹槽（2-4-10）；

所述第一连杆组件包括中部与第二舵机的输出轴固定连接的传动片（2-4-12）以及一端铰接在传动片端部且另一端与对应的剪切夹指铰接的两个弧形圆片（2-4-13）；

所述草莓输送装置包括沿前后方向水平固定在机架上的第四直线模组（3-1）、固定在第四直线模组的滑台上的底座（3-2）、间隔距离竖直固定在底座上若干阶梯轴（3-3）、一一对应地套设在各阶梯轴外周的若干减震弹簧（3-4）以及分别放置在各减震弹簧上端以临时存放草莓的若干接果杯（3-5）；

所述果柄去除装置包括固定在机架上且横跨在第四直线模组上方的支撑架（5-1）、间隔竖直固定在支撑架上的若干第五直线模组（5-2）、一一对应地固定在各第五直线模组的滑台上且安装有旋转马达（5-4）的若干马达安装板（5-3）以及固定在各旋转马达的输出轴末端以切削草莓果柄的若干旋转刀片（5-5）；所述第五直线模组的数量与接果杯的数量相同且一一对应；

所述自动摆放装置包括沿前后方向水平固定在机架上且位于第四直线模组上方的第七直线模组（8-1）、竖直安装在第七直线模组的滑台上的双轴气缸（8-2）、固定在双轴气缸推杆末端的吸盘安装板（8-3）以及间隔距离固定在吸盘安装板上并连接有气泵（10）以便对去除果柄的草莓进行吸取的若干真空吸盘（8-4）；所述真空吸盘的数量与接果杯的数量相同且一一对应。

2.根据权利要求1所述的垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：所述行走底盘装置包括用于控制采收车左右转向的两个前轮和用于控制采收车前后行走的两个后轮；所述前轮包括固定在机架底部的支架（1-1）、竖直固定在支架上的前轮减速电机（1-2）、固定在前轮减速电机输出轴末端的前轮安装架（1-3）以及可绕水平轴线转动地定位在前轮安装架上的转向轮（1-4）；所述后轮包括固定在机架底部的后轮安装架（1-5）、可绕水平轴线转动地定位在后轮安装架上的行走轮（1-6）以及固定在后轮安装架上并通过链轮链条组件驱动行走轮旋转的后轮减速电机（1-7）。

3.根据权利要求2所述的垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：所述激光测距装置包括固定在机架上并横跨在第四直线模组上方的传感器安装架（4-1）以及间隔距离竖直固定在传感器安装架上的若干激光测距传感器（4-2）；所述激光测距传感器的数量与接果杯的数量相同且一一对应。

4.根据权利要求3所述的垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：所述自动落框装置包括固定在机架上的草莓框支承座（6-1）、沿前后方向水平布置且间隔距离转动安装在草莓框支承座上的两根传动轴（6-2）、对称设置在两根传动轴上以支撑草莓框的若干开合拨板（6-3）以及竖直安装在机架上并通过第二连杆组件驱动两根传动轴朝相反方向同步转动的开合气缸（6-4）；所述开合拨板的上下两端均朝草莓框的方向弯折，以支撑草莓框；

所述第二连杆组件包括中部固定连接在开合气缸推杆末端的气缸连接件（6-5）以及对称连接在气缸连接件两端的两个传动连杆（6-6）和两个传动轴固定件（6-7）；所述传动连杆的一端与气缸连接件相铰接，传动连杆的另一端铰接在传动轴固定件的其中一端；所述传动轴固定件的另一端与对应的传动轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：所述草莓框输送装置包括沿左右方向水平固定在机架上的第六直线模组（7-1）以及固定在第六直线模组的滑台上以接收和支撑草莓框的草莓框运输板（7-2）。

6.根据权利要求5所述的垄作式草莓全自动采收车，其特征在于：所述草莓框收集装置包括固定在机架上的收集架（9-1）、竖直安装在收集架上的第八直线模组（9-2）、安装在第八直线模组的滑台上的托板（9-3）、竖直固定在托板上的旋转电机（9-4）以及固定在旋转电机的输出轴末端以支撑草莓框的Y型承重条（9-5）。

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