CN204466262U - 一种叶菜采收机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶菜采收机器人系统，采用如下两种技术方案：技术方案一，包括叶菜采收机子系统和叶菜物流子系统，所述的叶菜采收机子系统用于叶菜采收过程控制以及与叶菜物流子系统的交互，所述的叶菜物流子系统用于更换收集篮和运送盛满叶菜的收集篮；技术方案二，包括叶菜采收机子系统和物流平台，所述的叶菜采收子系统用于叶菜采收，所述的物流平台用于采收装置的换轨。采收和物流路线简单规范，性价比高，可用在新型温室叶菜采收，能很好适应新型温室叶菜智能搬运，同时叶菜采收机器人系统采用无线数传，可以远程操控，具有较好的动态性能，采收和运送实现自动化，节省人力，对温室规模化生产有重要推动作用。

Description

一种叶菜采收机器人系统

技术领域

本实用新型属于农业机器人领域，尤其涉及一种叶菜采收机器人系统，用于新型温室的叶菜采收及运送。

技术背景

我国大面积种植的蔬菜品种叶菜类蔬菜居多，叶菜类蔬菜不仅含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质等营养物质，而且适应性强，适合一年四季种植。目前新型日光温室具有很好的调控环境条件，日光温室种植生产的绿叶菜以它鲜、嫩的品质，深受广大消费者喜爱，市场需求量大，具有更好的经济价值。在改善了生产设施条件(设施菜田建设)，制定了生产的标准化程度之后，由于其投入成本低，生产效率高，新型绿叶菜植物工厂成为绿叶菜生产的主要栽培模式。

以绿叶菜蔬菜生产实际情况来看，最耗工费力的生产环节是采收。据叶菜生产的调查统计情况来看，每个熟练工每工(7.5小时)可采收的绿叶菜数量分别是：鸡毛菜86斤，芝麻菜28斤，色拉生菜(混播生菜，不带根)102斤，小菠菜(带根)97斤，采收数量较少；并且叶菜生产成本中仅劳动力成本就达到了生产总成本的50％以上。此外，人工采收还存在产品统一性和标准化程度不一致等缺点。

另一方面，人工采收速度慢也成为影响在特殊季节，尤其是在灾害性天气如梅雨天、台风、暴雨期等季节绿叶菜市场供应的一大瓶颈问题，绿叶菜长势良好，却因缺乏足够劳动力和较快速度采收手段而烂、损在田间。即使在天气良好阶段，有时因菜价低、采收劳动力成本高等原因影响，种植后放弃采收上市的情况也时有发生。

如何降低绿叶菜生产中的劳动力成本，提高绿叶菜采收效率，成为当前绿叶菜生产中迫切需要研究和解决的问题。开展绿叶菜的自动化采收作业和采收后的自动化物流系统，实现叶菜采收机器人则是其中不可缺少的重要装备和系统技术。目前，国内市场上尚无自动化的叶菜采收机器人，该发明可完成对蔬菜采收、搬运自动化工序，叶菜采收机器人对新型智能温室水平提高有着重要的意义。

发明内容

本实用新型针对新型温室叶菜类蔬菜采收的不足，提供一种叶菜采收机器人系统，对新型温室叶菜采收实现智能化具有重要意义。

本实用新型的一种叶菜采收机器人系统采用的技术方案：叶菜采收机子系统和叶菜物流子系统。所述的叶菜采收机子系统用于叶菜采收过程控制以及与叶菜物流子系统的交互；所述的叶菜物流子系统用于更换收集篮和运送盛满叶菜的收集篮。

所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统。所述的叶菜采收机械本体在平行轨道驱动行走，完成叶菜采收作业。所述的采收机控制系统包括磁感应模块、菜量检测模块、无线通讯模块、电机控制模块、状态显示模块、对接检测模块和换轨模块。所述的磁感应模块是叶菜采收机械本体上的磁性位置传感器检测安装在平行轨道上的小磁铁，小磁铁固定在轨道的边缘；叶菜采收机子系统与叶菜物流子系统通过无线通讯模块进行通讯；所述的菜量检测模块是安装在收集篮的红外对射传感器检测叶菜采收机械本体上收集篮的盛菜量；所述的电机控制模块是控制叶菜采收机子系统的各个电机适时工作；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜采收机子系统的工作状况；所述的对接检测模块是检测搬运小车是否与采收装置对接；所述的换轨模块是叶菜采收机械本体下水平轨道时，控制叶菜采收机械本体进行车轮转向换轨。

所述的叶菜物流子系统系统包括搬运小车和搬运小车控制系统。所述搬运小车在平行轨道驱动行走，完成叶菜收集篮更换。所述的搬运小车控制系统包括限位模块、电机驱动模块、无线通讯模块、状态显示模块和换轨模块；所述的限位模块检测到搬运小车与叶菜采收机械本体对接，搬运小车停止行进；所述的电机驱动模块是驱动搬运小车平稳行进并适时停止；叶菜物流子系统与叶菜采收机子系统通过无线通讯模块进行通讯；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜物流子系统的工作状况；所述的换轨模块是搬运小车下轨道时，控制搬运小车上进行车轮转向换轨。

一种叶菜采收机器人系统的该技术方案的工作过程：在新型温室中的叶菜类蔬菜到收获期时，操作人员启动叶菜采收机械本体，叶菜采收机械本体走上轨道对叶菜进行采收作业，随后操作人员启动搬运小车，搬运小车走上轨道并小车跟进叶菜采收机械本体；当采收机控制系统的菜篮检测模块检测到收集篮的叶菜已满，采收机控制系统的电机控制模块关闭叶菜采收机子系统的各个工作电机，叶菜采收机械本体停止采收叶菜；采收机控制系统的无线通讯模块给搬运小车发送 指令，搬运小车控制系统接收到指令，搬运小车就会接近并与叶菜采收机械本体完成对接；搬运小车控制系统的限位模块和采收机控制系统的对接检测模块同时获取对接信号，搬运小车控制系统和采收机控制系统协作更换叶菜收集篮；搬运小车返回将收集篮送回预定地，采收机控制系统的电机驱动控制模块控制叶菜采收机械本体继续前进采收作业；叶菜采收机械本体走到水平轨道尽头，采收机控制系统的磁感应模块检测安装在轨道上的小磁铁，叶菜采收机械本体准备走下轨道；叶菜采收机械本体走下轨道后，叶菜采收机械本体进行转向换轨；完成转向换轨后，叶菜采收机械本体在下一行水平轨道上进行采收作业；搬运小车将收集篮运回预定地点后，搬运小车走上原先轨道，再次跟进叶菜采收机械本体；若叶菜采收机械本体检测到小磁铁，叶菜采收机子系统通过无线通讯传给物流子系统信号，搬运小车根据此信号，搬运小车迅速走完原先轨道，经过转向换轨走上叶菜采收机械本体所在的轨道，再次跟进采收装置。

本实用新型的一种叶菜采收机器人系统还可采用的技术方案：叶菜采收机子系统和物流平台。所述的叶菜采收子系统用于叶菜采收；所述的物流平台用于采收装置的换轨。

所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统。所述的叶菜采收机械本体在平行轨道驱动行走，完成叶菜采收作业。所述的采收机控制系统包括位移测量模块、菜量检测模块、电机控制模块、限位模块和状态显示模块。所述的位移测量模块用于测量叶菜采收机械本体行进位移；所述的菜量检测模块检测叶菜采收机械本体上收集篮的盛菜量；所述的电机控制模块控制叶菜采收机子系统的各个电机适时工作；所述的限位模块控制叶菜采收机械本体轨道尽头停止行进；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜采收机子系统的工作状况。

所述的物流平台安装在地头上，可在叶菜种植区域的宽度方向上往返运动，物流平台将叶菜采收机械本体运送到水平轨道上。

本实用新型的一种叶菜采收机器人系统采用该的技术方案的工作过程：启动叶菜采收机械本体，叶菜采收机械本体在水平轨道上完成采收，位移检测模块记录叶菜采收机械本体的位移量；当采收机控制系统的菜篮检测模块检测到收集篮的叶菜已满，采收机控制系统的电机控制模块关闭各个工作电机，叶菜采收机械 本体停止采收叶菜；随后叶菜采收机械本体返回地头，操作人员更换收集篮，叶菜采收机械本体根据位移测量模块获取的位移量回到工作点继续采收作业；当采收机控制系统的限位模块碰到水平轨道尽头，叶菜采收机械本体返回地头；叶菜采收机械本体走上物流平台，物流平台将其运送到下一行轨道进行采收。

本实用新型的优点：采收和物流路线简单规范，性价比高，可用在新型温室叶菜采收，能很好适应新型温室叶菜自动搬运，同时叶菜采收机器人系统采用无线数传，可以远程操控，具有较好的动态性能，采收和运送实现自动化，节省人力，对温室规模化生产有重要推动作用。

附图说明

图1为叶菜采收机器人系统的方案一的原理图；

图2为叶菜采收机器人系统的方案一的应用示意图；

图3为叶菜采收机器人系统的方案二的原理图；

图4为叶菜采收机器人系统的方案二的应用示意图；

图中：1、小磁铁2、地头3、搬运小车4、采收装置5、物流平台

具体实施方式

以下结合附图进一步描述本实用新型，如图1所示，本实用新型的一种叶菜采收机器人系统采用的技术方案：叶菜采收机子系统和叶菜物流子系统。采收机控制系统通过无线通讯的方式与搬运小车控制系统进行信息交互，同时采收机控制系统和搬运小车控制系统各自采集信信息并发出相应的指令对各自模块进行控制。

如图2所示，所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统。所述的采收机控制系统进行采收作业过程的控制，采收机控制系统的磁性位置传感器通过RS232串口协议与控制器(TSM32)连接，磁性位置传感器安装在叶菜采收机械本体侧面的底部，能够检测到轨道上固定的小磁铁(1)，采收机控制系统指引搬运小车(3)；红外对射传感器通过RS232串口与控制器连接，能检测到收集篮的盛菜量；无线网络控制器通过RS485串口协议与控制器连接，各个驱动器通过DA模式与与控制器的I/O直接连接，操作按钮与状态显示模块通过I/O点与控制器连接，若叶菜采收机械本体工作正常，状态指示灯为绿色，反之，指示灯为红色；如果叶菜采收子系统的电量不足，TSM32自带的 低压检测电路就会检测到，控制器立即发出警报声，叶菜采收机械本体返回充电；所述的对接检测模块的行程开关通过I/O点与控制器连接，搬运小车与采收装置对接成功，行程开关输出一个电平信号给采收机控制系统。

如图2所示，所述的搬运小车控制系统是更换收集篮和运送收集篮的，搬运小车控制系统的无线网络控制器通过RS232串口协议与驱动控制器(TSM32)连接，可与采收装置进行无线传输；各个驱动器通过DA模式与驱动控制器的I/O连接，搬运小车的行程开关通过I/O点与驱动控制器连接，搬运小车与采收机控制系统对接成功，行程开关输出一个电平信号，驱动控制器控制搬运小车停止行进；操作按钮与状态显示模块通过I/O点与驱动控制器连接，若搬运小车工作正常，状态指示灯为绿色，反之，指示灯为红色；如果搬运小车的电量不足，TSM32自带的低压检测电路就会检测到，控制器立即发出警报声，搬运小车返回充电。

一种叶菜采收机器人系统的该技术方案的工作过程：在新型温室中的叶菜类蔬菜到收获期时，操作人员启动叶菜采收机械本体，叶菜采收机械本体走上轨道对叶菜进行采收作业，随后操作人员启动搬运小车，搬运小车走上轨道并小车跟进叶菜采收机械本体；当采收机控制系统的菜篮检测模块检测到收集篮的叶菜已满，采收机控制系统的电机控制模块关闭叶菜采收机子系统的各个工作电机，叶菜采收机械本体停止采收叶菜；采收机控制系统的无线通讯模块给搬运小车发送指令，搬运小车控制系统接收到指令，搬运小车就会接近并与叶菜采收机械本体完成对接；搬运小车控制系统的限位模块和采收机控制系统的对接检测模块同时获取对接信号，搬运小车控制系统和采收机控制系统协作更换叶菜收集篮；搬运小车返回将收集篮送回预定地，采收机控制系统的电机驱动控制模块控制叶菜采收机械本体继续前进采收作业；叶菜采收机械本体走到水平轨道尽头，采收机控制系统的磁感应模块检测安装在轨道上的小磁铁(1)，叶菜采收机械本体准备走下轨道；叶菜采收机械本体走下轨道后，叶菜采收机械本体进行转向换轨；完成转向换轨后，叶菜采收机械本体在下一行水平轨道上进行采收作业；搬运小车将收集篮运回预定地点后，搬运小车走上原先轨道，再次跟进叶菜采收机械本体；若叶菜采收机械本体检测到小磁铁，叶菜采收机子系统通过无线通讯传给物流子系统信号，搬运小车根据此信号，搬运小车迅速走完原先轨道，经过转向换轨走上叶菜采收机械本体所在的轨道，再次跟进采收装置。

如图3所示，本实用新型的一种叶菜采收机器人系统还可的采用的技术方案：叶菜采收机子系统和物流平台(5)。所述的叶菜采收子系统用于叶菜采收；所述的物流平台用于采收装置的换轨。

所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统。所述的采收机控制系统是由单片机最小控制系统通过解码接口联接红外对射感应器和旋转编码器，红外对射感受器获取收集篮的集菜量，旋转编码器获取叶菜采收机械本体的位移信息；单片机最小控制系统通过限位信号输入接口串接行程开关，单片机最小控制系统通过控制信号输出接口联接各个驱动器，控制各个驱动器适时启动或关闭。

如图4所示，本实用新型的一种叶菜采收机器人系统采用的该技术方案的工作过程：启动叶菜采收机械本体，叶菜采收机械本体在水平轨道上完成采收，位移检测模块记录叶菜采收机械本体的位移量；当采收机控制系统的菜篮检测模块检测到收集篮的叶菜已满，采收机控制系统的电机控制模块关闭各个工作电机，叶菜采收机械本体停止采收叶菜；随后叶菜采收机械本体返回地头，操作人员更换收集篮，叶菜采收机械本体根据位移测量模块获取的位移量回到工作点继续采收作业；当采收机控制系统的限位模块碰到水平轨道尽头，叶菜采收机械本体返回地头(2)；叶菜采收机械本体走上物流平台(5)，物流平台将其运送到下一行轨道进行采收。

Claims (2)

1.一种叶菜采收机器人系统，其特征在于包括叶菜采收机子系统和叶菜物流子系统；

所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统；所述的叶菜采收机械本体在平行轨道驱动行走，完成叶菜采收作业；所述的采收机控制系统包括磁感应模块、菜量检测模块、无线通讯模块、电机控制模块、状态显示模块、对接检测模块和换轨模块；所述的磁感应模块是叶菜采收机械本体上的磁性位置传感器检测安装在平行轨道上的小磁铁，小磁铁固定在轨道的边缘；叶菜采收机子系统与叶菜物流子系统通过无线通讯模块进行通讯；所述的菜量检测模块是安装在收集篮的红外对射传感器检测叶菜采收机械本体上收集篮的盛菜量；所述的电机控制模块是控制叶菜采收机子系统的各个电机适时工作；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜采收机子系统的工作状况；所述的对接检测模块是检测搬运小车是否与采收装置对接；所述的换轨模块是叶菜采收机械本体下水平轨道时，控制叶菜采收机械本体进行车轮转向换轨；

所述的叶菜物流子系统系统包括搬运小车和搬运小车控制系统；所述搬运小车在平行轨道驱动行走，完成叶菜收集篮更换，所述的搬运小车控制系统包括限位模块、电机驱动模块、无线通讯模块、状态显示模块和换轨模块；所述的限位模块检测到搬运小车与叶菜采收机械本体对接，搬运小车停止行进；所述的电机驱动模块是驱动搬运小车平稳行进并适时停止；叶菜物流子系统与叶菜采收机子系统通过无线通讯模块进行通讯；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜物流子系统的工作状况；所述的换轨模块是搬运小车下轨道时，控制搬运小车上进行车轮转向换轨。

2.一种叶菜采收机器人系统，其特征还在于包括叶菜采收机子系统和物流平台；

所述的叶菜采收机子系统包括叶菜采收机械本体和采收机控制系统；所述的叶菜采收机械本体在平行轨道驱动行走，完成叶菜采收作业；所述的采收机控制系统包括位移测量模块、菜量检测模块、电机控制模块、限位模块和状态显示模块；所述的位移测量模块用于测量叶菜采收机械本体行进位移；所述的菜量检测模块检测叶菜采收机械本体上收集篮的盛菜量；所述的电机控制模块控制叶菜采收机子系统的各个电机适时工作；所述的限位模块控制叶菜采收机械本体轨道尽头停止行进；所述的状态显示模块是变换指示灯颜色来显示叶菜采收机子系统的 工作状况；

所述的物流平台安装在地头上，可在叶菜种植区域的宽度方向上往返运动，物流平台将叶菜采收机械本体运送到水平轨道上。