CN115517076A - 一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人 - Google Patents

一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人 Download PDF

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徐忠华
刘玮
林鑫焱
郭俊
耿龙伟
黄轩宇
康远澍
陈红
高修乾
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23N—MACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
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    • A23N12/02—Machines for cleaning, blanching, drying or roasting fruits or vegetables, e.g. coffee, cocoa, nuts for washing or blanching
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    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Abstract

本发明公开了一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，包括自动化蔬菜采摘机器人，自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，行径导轨安装于蔬菜种植区域的间隙内且内部开设有若干组卡齿，采摘机器人架设于行径导轨上且由承载底座、驱动电机、驱动轮和控制台组成，驱动电机安装于承载底座的下方且动力输出端与驱动轮相连接，驱动轮内置于行径导轨内且与卡齿啮合，控制台架设于承载底座的顶部，调节式采摘臂包括机械臂和安装于机械臂内端的旋转升降器。本发明设计的自动化蔬菜采摘机器人可以实现对蔬菜的自动化检测、采摘以及清洗处理，大大提高了对蔬菜集中化采摘的效率。

Description

一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人
技术领域
本发明涉农业采摘机器人技术领域，具体为一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人。
背景技术
温室蔬菜大棚是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它出现使得人们可以吃到反季节蔬菜，一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果，温室蔬菜在生长成熟后需要进行集中式的采摘处理。
然而，现有的对于温室蔬菜大棚蔬菜采摘的方式存在以下的问题：(1)温室蔬菜大棚的蔬菜大多集中式种植，所以成熟的时间也大致相同，当蔬菜成熟后需要大规模的进行采摘处理，现有的对于大棚蔬菜采摘的方式主要通过工作人员进行采摘，劳动强度大并且效率较低，在采摘的过程中存在损伤蔬菜完整性的情况，影响后续的销售；(2)采摘后的蔬菜底部有时存在沾染泥土的情况，需要后续工作人员对蔬菜进行清洁处理，操作比较繁琐。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，解决了温室蔬菜大棚的蔬菜大多集中式种植，所以成熟的时间也大致相同，当蔬菜成熟后需要大规模的进行采摘处理，现有的对于大棚蔬菜采摘的方式主要通过工作人员进行采摘，劳动强度大并且效率较低，在采摘的过程中存在损伤蔬菜完整性的情况，影响后续的销售，以及采摘后的蔬菜底部有时存在沾染泥土的情况，需要后续工作人员对蔬菜进行清洁处理，操作比较繁琐，这一技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，包括自动化蔬菜采摘机器人，所述自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，所述行径导轨安装于蔬菜种植区域的间隙内且内部开设有若干组卡齿，所述采摘机器人架设于行径导轨上且由承载底座、驱动电机、驱动轮和控制台组成，所述驱动电机安装于承载底座的下方且动力输出端与驱动轮相连接，所述驱动轮内置于行径导轨内且与卡齿啮合，所述控制台架设于承载底座的顶部，所述调节式采摘臂包括机械臂和安装于机械臂内端的旋转升降器，所述旋转升降器安装于承载底座的边缘，所述采摘机构分设有若干组且均匀安装于机械臂上，所述采摘机构的内部内置有检测机构，所述清洗机构安装于承载底座的尾部且内部形成有清洗腔，所述清洗腔内均匀设置有若干组清洗辊且中部设置有横板。
作为本发明的一种优选方式，所述旋转升降器由电机一、齿轮一、齿轮二、托板、电动推杆一和连接板组成，所述电机一安装于承载底座上且动力输出端与齿轮一相连接，所述齿轮一与齿轮二啮合，所述齿轮二转动安装于承载底座上且上方通过金属杆与托板相连接，所述托板的上方与电动推杆一相连接，所述电动推杆一的动力输出端与连接板相连接，所述连接板延伸于机械臂的内端。
作为本发明的一种优选方式，所述连接板的下方还呈倾斜状设置有加固杆，所述加固杆的一端与机械臂的下方相连接且另一端与电动推杆一相连接。
作为本发明的一种优选方式，所述采摘机构由电机二、电动推杆二、机械爪和旋切器组成，所述电机二安装于机械臂上且动力输出端与电动推杆二相连接，所述电动推杆二的下端与机械爪相连接，所述旋切器安装于机械爪的一侧。
作为本发明的一种优选方式，所述旋切器包括L型支撑板和安装于L型支撑板下方的电机三，所述L型支撑板与机械爪的连接处设置有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端与L型支撑板的上端相连接，所述电机三的动力输出端安装有切割刀片。
作为本发明的一种优选方式，所述检测机构由3D视觉摄像头和颜色传感器组成，所述3D视觉摄像头和颜色传感器通过线路与控制台相连接。
作为本发明的一种优选方式，若干组所述清洗辊的一端均安装有传动齿轮，相邻两组所述传动齿轮啮合，位于一端的所述传动齿轮一侧设置有电机四，所述电机四的动力输出端与清洗辊相连接，所述清洁辊的表面安装有若干组清洁毛刷。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明设计了一种专门用于温室蔬菜大棚蔬菜采摘的机器人，该自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，当需要对蔬菜进行集中式采摘处理时，工作人员将采摘机器人架设于行径导轨上，采摘机器人顺着行径导轨进行移动，在行径的过程中采摘机器人两侧的调节式采摘臂展开并悬置于蔬菜种植区域的正上方，通过调节式采摘臂上的3D视觉摄像头以及颜色传感器对下方的蔬菜的规格以及色泽进行传感检测并判断蔬菜是否成熟，如果蔬菜成熟则通过采摘机构将蔬菜进行抓取并截断，完成采摘，反之则不予采摘，采摘完毕后调节式采摘臂转动并将采摘的蔬菜转动至清洗机构内，通过清洗机构内置的清洗辊对蔬菜的底部泥土进行清洁处理，通过上述的操作方式可以实现对蔬菜的自动化采摘处理，大大提高了蔬菜大棚蔬菜的集中化采摘效率。
2.本方案通过清洗机构内置的清洗辊对蔬菜的底部泥土进行高效清洁处理，便于工作人员将采摘清洗完的蔬菜进行收取，简化了对蔬菜操作的步骤。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明所述调节式采摘臂结构图；
图3为本发明的局部A结构图；
图4为本发明所述清洗辊结构图。
图中:1、行径导轨；2、卡齿；3、承载底座；4、驱动电机；5、驱动轮；6、控制台；7、机械臂；8、旋转升降器；9、检测机构；10、清洗腔；11、清洗辊；12、横板；13、电机一；14、齿轮一；15、齿轮二；16、托板；17、电动推杆一；18、连接板；19、加固杆；20、电机二；21、电动推杆二；22、机械爪；23、旋切器；24、L型支撑板；25、电机三；26、伺服电机；27、切割刀片；28、3D视觉摄像头；29、颜色传感器；30、传动齿轮；31、电机四；32、清洁毛刷。
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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，包括自动化蔬菜采摘机器人，自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨1、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，行径导轨1安装于蔬菜种植区域的间隙内且内部开设有若干组卡齿2，采摘机器人架设于行径导轨1上且由承载底座3、驱动电机4、驱动轮5和控制台6组成，驱动电机4安装于承载底座3的下方且动力输出端与驱动轮5相连接，驱动轮5内置于行径导轨1内且与卡齿2啮合，控制台6架设于承载底座3的顶部，调节式采摘臂包括机械臂7和安装于机械臂7内端的旋转升降器8，旋转升降器8安装于承载底座3的边缘，采摘机构分设有若干组且均匀安装于机械臂7上，采摘机构的内部内置有检测机构9，清洗机构安装于承载底座3的尾部且内部形成有清洗腔10，清洗腔10内均匀设置有若干组清洗辊11且中部设置有横板12。
进一步改进地，如图2所示：旋转升降器8由电机一13、齿轮一14、齿轮二15、托板16、电动推杆一17和连接板18组成，电机一13安装于承载底座3上且动力输出端与齿轮一14相连接，齿轮一14与齿轮二15啮合，齿轮二15转动安装于承载底座3上且上方通过金属杆与托板16相连接，托板16的上方与电动推杆一17相连接，电动推杆一17的动力输出端与连接板18相连接，连接板18延伸于机械臂7的内端，利用电机一13驱动齿轮一14转动，齿轮一14转动的过程中带动齿轮二15同步转动，齿轮二15在转动的过程中，达到对机械臂7转动调节的目的，并通过电动推杆一17可以对机械臂7的高度进行调节处理。
进一步改进地，如图2所示：连接板18的下方还呈倾斜状设置有加固杆19，加固杆19的一端与机械臂7的下方相连接且另一端与电动推杆一17相连接，提高机械臂7的稳定性。
进一步改进地，如图3所示：采摘机构由电机二20、电动推杆二21、机械爪22和旋切器23组成，电机二20安装于机械臂7上且动力输出端与电动推杆二21相连接，电动推杆二21的下端与机械爪22相连接，旋切器23安装于机械爪22的一侧，通过电动推杆二21对机械爪22的高度进行调节并进行采摘处理。
进一步改进地，如图3所示：旋切器23包括L型支撑板24和安装于L型支撑板24下方的电机三25，L型支撑板24与机械爪22的连接处设置有伺服电机26，伺服电机26的动力输出端与L型支撑板24的上端相连接，电机三25的动力输出端安装有切割刀片27，当需要对蔬菜进行采摘时，伺服电机26驱动L型支撑板24转动并使得下方的切割刀片27移动至蔬菜的根茎处，通过电机三25驱动切割刀片27转动，从而达到对蔬菜根部截断的目的，配合机械爪22对蔬菜进行抓取，达到采摘的目的。
进一步改进地，如图3所示：检测机构9由3D视觉摄像头28和颜色传感器29组成，3D视觉摄像头28和颜色传感器29通过线路与控制台6相连接，通过3D视觉摄像头28和颜色传感器29可以分别对蔬菜的规格以及色泽进行检测，进而判断蔬菜是否成熟，将获取的信息反馈至控制台6，通过控制台6控制采摘机构的运作。
具体地，若干组清洗辊11的一端均安装有传动齿轮30，相邻两组传动齿轮30啮合，位于一端的传动齿轮30一侧设置有电机四31，电机四31的动力输出端与清洗辊11相连接，清洁辊的表面安装有若干组清洁毛刷32，通过电机四31带动传动齿轮30转动，从而带动内侧的清洗辊11进行同步转动，通过清洗辊11的转动配合内部的水可以对架设于横板12上的蔬菜底部进行清洁处理。
在使用时：本发明设计的自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨1、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，当需要对蔬菜进行集中式采摘处理时，工作人员将采摘机器人架设于行径导轨1上，采摘机器人顺着行径导轨1进行移动，在行径的过程中采摘机器人两侧的调节式采摘臂利用电机一13驱动齿轮一14转动，齿轮一14转动的过程中带动齿轮二15同步转动，齿轮二15在转动的过程中，达到对机械臂7转动调节的目的，并通过电动推杆一17可以对机械臂7的高度进行调节处理，展开并悬置于蔬菜种植区域的正上方，通过调节式采摘臂上的3D视觉摄像头28以及颜色传感器29对下方的蔬菜的规格以及色泽进行传感检测并判断蔬菜是否成熟，如果蔬菜成熟则通过伺服电机26驱动L型支撑板24转动并使得下方的切割刀片27移动至蔬菜的根茎处，通过电机三25驱动切割刀片27转动，从而达到对蔬菜根部截断的目的，配合机械爪22对蔬菜进行抓取，达到采摘的目的，反之则不予采摘，采摘完毕后调节式采摘臂转动并将采摘的蔬菜转动至清洗机构内，通过清洗机构内置的清洗辊11对蔬菜的底部泥土进行清洁处理，通过上述的操作方式可以实现对蔬菜的自动化采摘处理，大大提高了蔬菜大棚蔬菜的集中化采摘效率。
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 (7)

1.一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，包括自动化蔬菜采摘机器人，其特征在于：所述自动化蔬菜采摘机器人包括行径导轨(1)、采摘机器人、调节式采摘臂、采摘机构和清洗机构，所述行径导轨(1)安装于蔬菜种植区域的间隙内且内部开设有若干组卡齿(2)，所述采摘机器人架设于行径导轨(1)上且由承载底座(3)、驱动电机(4)、驱动轮(5)和控制台(6)组成，所述驱动电机(4)安装于承载底座(3)的下方且动力输出端与驱动轮(5)相连接，所述驱动轮(5)内置于行径导轨(1)内且与卡齿(2)啮合，所述控制台(6)架设于承载底座(3)的顶部，所述调节式采摘臂包括机械臂(7)和安装于机械臂(7)内端的旋转升降器(8)，所述旋转升降器(8)安装于承载底座(3)的边缘，所述采摘机构分设有若干组且均匀安装于机械臂(7)上，所述采摘机构的内部内置有检测机构(9)，所述清洗机构安装于承载底座(3)的尾部且内部形成有清洗腔(10)，所述清洗腔(10)内均匀设置有若干组清洗辊(11)且中部设置有横板(12)。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：所述旋转升降器(8)由电机一(13)、齿轮一(14)、齿轮二(15)、托板(16)、电动推杆一(17)和连接板(18)组成，所述电机一(13)安装于承载底座(3)上且动力输出端与齿轮一(14)相连接，所述齿轮一(14)与齿轮二(15)啮合，所述齿轮二(15)转动安装于承载底座(3)上且上方通过金属杆与托板(16)相连接，所述托板(16)的上方与电动推杆一(17)相连接，所述电动推杆一(17)的动力输出端与连接板(18)相连接，所述连接板(18)延伸于机械臂(7)的内端。
3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：所述连接板(18)的下方还呈倾斜状设置有加固杆(19)，所述加固杆(19)的一端与机械臂(7)的下方相连接且另一端与电动推杆一(17)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：所述采摘机构由电机二(20)、电动推杆二(21)、机械爪(22)和旋切器(23)组成，所述电机二(20)安装于机械臂(7)上且动力输出端与电动推杆二(21)相连接，所述电动推杆二(21)的下端与机械爪(22)相连接，所述旋切器(23)安装于机械爪(22)的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：所述旋切器(23)包括L型支撑板(24)和安装于L型支撑板(24)下方的电机三(25)，所述L型支撑板(24)与机械爪(22)的连接处设置有伺服电机(26)，所述伺服电机(26)的动力输出端与L型支撑板(24)的上端相连接，所述电机三(25)的动力输出端安装有切割刀片(27)。
6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：所述检测机构(9)由3D视觉摄像头(28)和颜色传感器(29)组成，所述3D视觉摄像头(28)和颜色传感器(29)通过线路与控制台(6)相连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的温室果蔬采摘机器人，其特征在于：若干组所述清洗辊(11)的一端均安装有传动齿轮(30)，相邻两组所述传动齿轮(30)啮合，位于一端的所述传动齿轮(30)一侧设置有电机四(31)，所述电机四(31)的动力输出端与清洗辊(11)相连接，所述清洁辊的表面安装有若干组清洁毛刷(32)。
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CN116076236A (zh) * 2023-02-06 2023-05-09 福建省中科生物股份有限公司 一种蔬菜采收剪根机构及其使用方法

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