CN207118318U - 一种采摘成熟无花果的智能机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采摘成熟无花果的智能机器人，属于机器人应用技术领域。从智能机器人前部的锂离子电池输出的电流通过导电线输入行驶控制装置，行驶控制装置控制电力驱动装置和行驶轮，使智能机器人在无花果园里一边行驶，一边摘果。智能机器人上的图像摄录仪向上方旋转摄录无花果的叶片、果实、枝条交错的多幅图像进行果实分布和榕果成熟度的分析，制订出机器采摘无花果的方案，遥控伺服电机和机器手臂的协同运转，用四轴机器手臂将采摘无花果器安装座运送到拟采摘的果实的面前，由安装在采摘无花果器安装座上的颜色传感器对各种颜色果皮的无花果与绿色叶片进行辨别，确认无花果的果实成熟后，伸出采摘无花果器采摘成熟的无花果放进装果箱。

Description

一种采摘成熟无花果的智能机器人

技术领域

本实用新型涉及一种采摘成熟无花果的智能机器人，属于机器人应用技术领域。

背景技术

无花果主要分布在新疆、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、陕西、四川等产区，成熟无花果含有苹果醋、脂肪酶、蛋白酶等营养物质，食用无花果既能摄取果实里的营养物质，又能治疗肠炎、痔疮、喉痛等疾病。近年来，科学家发现成熟的无花果中含有芳香物质苯甲醇，这种物质能增强机体抗病能力，可以预防多种癌症的发生。现代社会中，人们的防癌意识越来越强，无花果的防癌功能使无花果的市场销售量越来越大，无花果鲜食果实的销售价格也越来越高。无花果已经成为优质的农村致富项目。

无花果既可以加工，更适合鲜食。世界上已经培育出一批果实大、果色美、味道好、容易栽培的无花果鲜食新品种。无花果属于桑科榕属植物。无花果的绿色叶片大，多分枝。无花果的榕果单生在叶腋，果实在树枝上比较分散。无花果榕果的成熟期有2-3个月。单个榕果在成熟前的果皮颜色呈绿色，在榕果成熟的2-3天时间里，果实的体积迅速膨大到原来的2-4倍。果皮的颜色呈现出品种的特性，有些品种的果皮的颜色由绿色变成黄色，有些品种的果皮的颜色由绿色变成紫红色。成熟的无花果需要及时采摘，如果采摘不及时，成熟过度的无花果会变软、腐烂、脱落。农村中由于劳动力紧缺，不能派出青壮年进入无花果树林里、每天观察有多少无花果榕果进入了成熟期，因而造成采摘无花果的工作做得不实、不细、不勤。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，从而提供一种采摘成熟无花果的智能机器人。

采摘成熟无花果的智能机器人的长度是150公分到300公分，宽度是40公分到80公分，是一个狭长的、安装有动力装置的、可以自主在地面上向前进的智能机器人。在智能机器人的前部安装动力装置，在动力装置的内部安装锂离子电池，在锂离子电池的前面安装充电装置，充电装置通过导电线与锂离子电池连接，锂离子电池通过导电线向智能机器人内的全部用电器供电。在智能机器人的上面、在动力装置的后方安装电子计算机，在电子计算机的上面安装信息处理设备，在信息处理设备的上方安装信息接收天线，信息接收天线主要接收管理人员发出的遥控电信号和北斗卫星导航电信号，遥控电信号和北斗卫星导航电信号通过内置导电线分别输入信息处理设备，接着通过导电线输入电子计算机处理，遥控电信号输入电子计算机处理后发出遥控指令，指令旋转平台、图像摄录仪、伺服电机甲、采果机器手臂下段、伺服电机乙、采果机器手臂中段、伺服电机丙、采果机器手臂上段、伺服电机丁、采摘无花果器安装座、采摘无花果器执行遥控指令，按照遥控指令进行运转，北斗卫星导航电信号输入电子计算机处理后，发出导航指令，指令行驶控制装置执行北斗卫星导航电信号输入电子计算机处理后发出的导航指令，指令行驶控制装置执行导航指令，按照导航指令由行驶控制装置控制电力驱动装置和行驶轮的行驶。

在智能机器人的上面、在电子计算机的后方树立安装竖杆，在安装竖杆的中部上安装旋转平台，在旋转平台的上面安装图像摄录仪，旋转平台的旋转结合图像摄录仪的摄录，将分布在智能机器人上方的无花果的许多幅叶片、枝条、果实的图像摄录下来，并通过导电线、电子计算机、信息处理设备、信息接收天线将全部图像发送给管理人员。

在智能机器人的上面、在安装竖杆的后方安装伺服电机甲，在伺服电机甲的上面安装采果机器手臂下段，在采果机器手臂下段的上面安装伺服电机乙，在伺服电机乙的上面安装采果机器手臂中段，在采果机器手臂中段的上面安装伺服电机丙，在伺服电机丙的上面安装采果机器手臂上段，在采果机器手臂上段的上面安装伺服电机丁，在伺服电机丁的上面安装采摘无花果器安装座，在采摘无花果器安装座的上面安装采摘无花果器和颜色传感器。安装在采摘无花果器安装座上的颜色传感器能快速识别成熟的无花果的果实与叶片之间的颜色的差别，并将颜色的变化转换成电信号的变化，通过电子器件的运作，引导采摘无花果器安装座接近一个个无花果的果实，伸出采摘无花果器采摘成熟的无花果。由于无花果的果皮很薄，需要在采摘无花果器的夹具的内侧面上粘贴绒布，以防损伤果皮。伺服电机能将电压电信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，可使控制速度，位置精度非常准确。本实用新型中的这个安装有四个伺服电机的四轴机器手臂的内部有导电线连接供电器和用电器，四轴机器手臂的各个关节都有足够的自由度、活动自如，三段手臂动作配合；能将无花果树上层枝条、中层枝条和下层枝条上已经成熟的无花果的果实采摘得一干二净，一个不漏，比人工采摘既快又好。四轴机器手臂将采摘下来的无花果一个个按照顺序放进装果箱，在装果箱的下方安装有制冷风空调，用于降低装果箱中果实的果温。由于无花果的叶片肥大，无花果树林中光线暗淡，部分叶片会遮挡果实。在智能机器人的后壁上安装照明灯安装管架，在照明灯安装管架上安装照明灯，用照明灯发出的亮光使无花果树林明亮起来，在灯光的照明下颜色传感器能一个不漏的识别已成熟的无花果。在采摘无花果器安装座的前方，凡是被颜色传感器识别出来的成熟无花果，都会被伸出来的采摘无花果器采摘。

北斗卫星导航电信号经过电子计算机的处理，由电子计算机发出导航指令，引导智能机器人沿着无花果园里开挖的排水墑沟的两旁直线行驶，并通过行驶控制装置调控智能机器人的行驶速度，在成熟果实数量多的地段，机器采摘无花果的工作量大，智能机器人的行驶速度要慢一些，在成熟果实数量少的地段，机器采摘无花果的工作量小，智能机器人的行驶速度可以适当快一些。

智能机器人是一个信息共享的整体，安装竖杆的中部的旋转平台的旋转使安装在旋转平台上的图像摄录仪也旋转起来，图像摄录仪对准上面的无花果树的叶片、果实、枝条不断进行摄录，并将摄录出来的许多幅图像转换成电信号或数字通过导电线输入电子计算机处理和储存，电子计算机将图像信息通过导电线输入机器手臂、伺服电机、采摘无花果器安装座、采摘无花果器和颜色传感器，这些图像信息有益于准确发现成熟的无花果，并及时进行采摘。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

由智能机器人1、动力装置2、锂离子电池3、充电装置4、导电线5、电子计算机6、信息处理设备7、信息收发天线8、安装竖杆9、旋转平台10、图像摄录仪11、伺服电机甲12、采果机器手臂下段13、伺服电机乙14、采果机器手臂中段15、伺服电机丙16、采果机器手臂上段17、伺服电机丁18、采摘无花果器安装座19、采摘无花果器20、颜色传感器21、装果箱22、制冷风空调23、照明灯安装管架24、照明灯25、行驶控制装置26、前电力驱动装置27、前行驶轮28、中电力驱动装置29、中行驶轮30、后电力驱动装置31和后行驶轮32共同组成；

在智能机器人1的前部安装动力装置2，在动力装置2的内部安装锂离子电池3，在动力装置2的前面安装充电装置4，在智能机器人1的上面、从前向后依次安装电子计算机6、安装竖杆9、伺服电机甲12、装果箱22，在电子计算机6的上面安装信息处理设备7，在信息处理设备7的上面安装信息收发天线8，在安装竖杆9的中部上安装旋转平台10，在旋转平台10的上面安装图像摄录仪11，在伺服电机甲12的上面安装采果机器手臂下段13，在采果机器手臂下段13的上面安装伺服电机乙14，在伺服电机乙14的上面安装采果机器手臂中段15，在采果机器手臂中段15的上面安装伺服电机丙16，在伺服电机丙16的上面安装采果机器手臂上段17，在采果机器手臂上段17的上面安装伺服电机丁18，在伺服电机丁18的上面安装采摘无花果器安装座19，在采摘无花果器安装座19的上面安装采摘无花果器20和颜色传感器21，在装果箱22的下面安装制冷风空调23，在智能机器人1的后壁上安装照明灯安装管架24，在照明灯安装管架24上安装照明灯25，在智能机器人1内部的动力装置2的后面从前向后依次安装行驶控制装置26、前电力驱动装置27、中电力驱动装置29和后电力驱动装置31，在前电力驱动装置27的下面安装前行驶轮28，在中电力驱动装置29的下面安装中行驶轮30，在后电力驱动装置31的下面安装后行驶轮32；

充电装置4通过导电线5与锂离子电池3连接，锂离子电池3通过导电线5与电子计算机6连接，电子计算机6通过导电线5与信息处理设备7和信息收发天线8连接，锂离子电池3通过导电线5与制冷风空调23连接，锂离子电池3通过导电线5与照明灯25连接，电子计算机6通过导电线5与旋转平台10和图像摄录仪11连接，电子计算机6通过导电线5与行驶控制装置26连接，电子计算机6通过导电线5与伺服电机甲12、伺服电机乙14、伺服电机丙16、伺服电机丁18、采摘无花果器安装座19和采摘无花果器20连接，电子计算机6通过导电线5与颜色传感器21连接，锂离子电池3通过导电线5与行驶控制装置26连接，行驶控制装置26通过导电线5与前电力驱动装置27连接，行驶控制装置26通过导电线5与中电力驱动装置29连接，行驶控制装置26通过导电线5与后电力驱动装置31连接。

锂离子电池3是钴酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池。

颜色传感器21是RGB颜色传感器。

照明灯25是LED照明灯。

智能机器人1的长度是150公分到300公分。

智能机器人1的宽度是40公分到80公分。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：①提高了采摘无花果的工作效率，大幅度减少了漏摘成熟无花果的数量。②确保采摘无花果的果品质量，机器手臂将采摘下来的无花果轻轻地放进装果箱，减少了无花果的果皮的损伤。③保证了无花果园里的成熟无花果都能得到及时的采摘，减少了烂果和坏果，增加了果园的经济收入，缓解了采摘无花果的劳动力的不足。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

无花果的果实的结构比较特殊。无花果不是无花之果，无花果的花的形状是独有的。我们看到的无花果的表皮层其实是无花果的花托，无花果内部一丝一丝的小花挤在花托的内部，剖开无花果的榕果，可以看到没有成熟的花呈青绿色，没有香味，丝状小花挤在一起，没有成熟的无花果体积不大，果皮绿色，与果实周围的无花果绿叶的绿色很难区别颜色，采摘费力，不好食用。成熟的无花果的果皮由绿色变成品种特有的颜色。例如：紫色、红色、黄色，与果实周围的无花果的绿叶有显著的颜色区别。果内的聚花由未成熟时的青绿色转变成粉红色，并散发香气，吃起来味道甜。无花果的成熟特性决定了生产上要勤观察、勤采摘，并且要确保采摘质量。

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：

充足电的智能机器人的动力装置内的锂离子电池通过导电线向行驶控制装置供电，从行驶控制装置输出的电流和信息流通过导电线分别输入前电力驱动装置、中电力驱动装置和后电力驱动装置，前电力驱动装置驱动前行驶轮行驶，中电力驱动装置驱动中行驶轮行驶，后电力驱动装置驱动后行驶轮行驶。安装在智能机器人上面的安装竖杆上的图像摄录仪向上摄录，摄录无花果的叶片、果实、枝条相互交错的图像，如果旋转平台旋转或是智能机器人移位，图像摄录仪更加能从多个角度摄录到更多的图像，这些彩色的无花果图像通过导电线输入电子计算机，接着通过信息处理设备和信息收发天线发送给管理人员。管理人员审核图像中的无花果在树上的分布实况和无花果的成熟度实况，并发出遥控指令，遥控指令通过信息收发天线、信息处理设备、电子计算机和导电线输入伺服电机甲、采果机器手臂下段、伺服电机乙、采果机器手臂中段、伺服电机丙、采果机器手臂上段、伺服电机丁，并遥控电机的活动使采摘无花果器安装座接近拟采摘的无花果，经过颜色传感器对该果实的成熟度进行果实外表皮颜色的辨别，确认该果已经成熟，采摘无花果器便伸出夹具采摘该果，伺服电机和机器手臂迅速弯转，将该果实放进装果箱。

采摘无花果时，由于无花果的叶片大、叶片厚实，无花果园的中部和下部的通风条件差，果园里的白天温度经常达到20℃到30℃。无花果的适宜贮藏温度是：0℃时、三十天，5℃时、十五天。放进装果箱的无花果需要降温，才有利于运进冷库贮藏。从锂离子电池输出的电流通过导电线输入安装在装果箱下方的制冷风空调，由制冷风空调向上方吹出冷风来降低装果箱中的无花果的果实的温度。

现举出实施例如下：

实施例一：

钴酸锂锂离子电池供电的智能机器人行驶进入无花果鲜食品种名称为金傲芬的无花果园，准备采摘无花果的成熟榕果。果园管理人员发出的遥控指令通过信息收发天线、信息处理设备、电子计算机、导电线，遥控图像摄录仪摄录多幅无花果叶片、果实、枝条交错的图像，并反馈给果园管理人员。根据果园里金傲芬无花果的果实分布、果实成熟的实际情况，果园管理人员再次发出遥控指令，遥控伺服电机甲、采果机器手臂下段、伺服电机乙、采果机器手臂中段、伺服电机丙、采果机器手臂上段、伺服电机丁协同运转，将采无花果安装座推送到无花果的果实面前，安装在采摘无花果器安装座上的颜色传感器迅速区分出：果皮颜色为金黄色的金傲芬无花果与周围的绿色叶片在颜色上存在显著的差异，采摘无花果器得到颜色传感器确认无花果已成熟的信息，伸出夹具迅速摘下该无花果，按照遥控指令，伺服电机带动机器手臂灵活运转，将摘下的无花果放进装果箱。颜色传感器的快速识别加上采摘无花果器的精准采摘，以及机器手臂的灵活运转，很快就将一片金傲芬无花果园中的果皮颜色为金黄色的成熟无花果基本上采摘完毕，没有采摘一只果皮颜色为绿色的未成熟的无花果。

实施例二：

锰酸锂锂离子电池供电的智能机器人行驶进入无花果鲜食品种名称为波姬红的无花果园，准备采摘无花果的成熟榕果。果园管理人员发出的遥控指令通过信息收发天线、信息处理设备、电子计算机、导电线，遥控图像摄录仪摄录多幅无花果叶片、果实、枝条交错的图像，并反馈给果园管理人员。根据果园里波姬红无花果的果实分布、果实成熟的生产情况，果园管理人员第二次发出遥控指令，遥控伺服电机甲、采摘机器手臂下段、伺服电机乙、采果机器手臂中段、伺服电机丙、采果机器手臂上段、伺服电机丁协同运转，将采摘无花果器安装座推送到无花果的果实的面前，安装在采摘无花果器安装座上的颜色传感器迅速区分出：果皮颜色为鲜红色的无花果与周围的无花果的绿色叶片在颜色上存在显著的差异，采摘无花果器得到颜色传感器确认无花果已经成熟的信息，伸出夹具迅速摘下该无花果，按照遥控指令，伺服电机带动机器手臂灵活运转，将摘下的无花果放进装果箱。颜色传感器的快速识别加上采摘无花果器的精准采摘，以及机器手臂的灵活运转，很快就将一片波姬红无花果园中的果皮颜色为鲜红色的成熟无花果基本上采摘完毕，没有采摘一只绿色果皮的未成熟无花果。

Claims (6)

1.一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，由智能机器人（1）、动力装置（2）、锂离子电池（3）、充电装置（4）、导电线（5）、电子计算机（6）、信息处理设备（7）、信息收发天线（8）、安装竖杆（9）、旋转平台（10）、图像摄录仪（11）、伺服电机甲（12）、采果机器手臂下段（13）、伺服电机乙（14）、采果机器手臂中段（15）、伺服电机丙（16）、采果机器手臂上段（17）、伺服电机丁（18）、采摘无花果器安装座（19）、采摘无花果器（20）、颜色传感器（21）、装果箱（22）、制冷风空调（23）、照明灯安装管架（24）、照明灯（25）、行驶控制装置（26）、前电力驱动装置（27）、前行驶轮（28）、中电力驱动装置（29）、中行驶轮（30）、后电力驱动装置（31）和后行驶轮（32）共同组成；

在智能机器人（1）的前部安装动力装置（2），在动力装置（2）的内部安装锂离子电池（3），在动力装置（2）的前面安装充电装置（4），在智能机器人（1）的上面、从前向后依次安装电子计算机（6）、安装竖杆（9）、伺服电机甲（12）、装果箱（22），在电子计算机（6）的上面安装信息处理设备（7），在信息处理设备（7）的上面安装信息收发天线（8），在安装竖杆（9）的中部上安装旋转平台（10），在旋转平台（10）的上面安装图像摄录仪（11），在伺服电机甲（12）的上面安装采果机器手臂下段（13），在采果机器手臂下段（13）的上面安装伺服电机乙（14），在伺服电机乙（14）的上面安装采果机器手臂中段（15），在采果机器手臂中段（15）的上面安装伺服电机丙（16），在伺服电机丙（16）的上面安装采果机器手臂上段（17），在采果机器手臂上段（17）的上面安装伺服电机丁（18），在伺服电机丁（18）的上面安装采摘无花果器安装座（19），在采摘无花果器安装座（19）的上面安装采摘无花果器（20）和颜色传感器（21），在装果箱（22）的下面安装制冷风空调（23），在智能机器人（1）的后壁上安装照明灯安装管架（24），在照明灯安装管架（24）上安装照明灯（25），在智能机器人（1）内部的动力装置（2）的后面从前向后依次安装行驶控制装置（26）、前电力驱动装置（27）、中电力驱动装置（29）和后电力驱动装置（31），在前电力驱动装置（27）的下面安装前行驶轮（28），在中电力驱动装置（29）的下面安装中行驶轮（30），在后电力驱动装置（31）的下面安装后行驶轮（32）；

充电装置（4）通过导电线（5）与锂离子电池（3）连接，锂离子电池（3）通过导电线（5）与电子计算机（6）连接，电子计算机（6）通过导电线（5）与信息处理设备（7）和信息收发天线（8）连接，锂离子电池（3）通过导电线（5）与制冷风空调（23）连接，锂离子电池（3）通过导电线（5）与照明灯（25）连接，电子计算机（6）通过导电线（5）与旋转平台（10）和图像摄录仪（11）连接，电子计算机（6）通过导电线（5）与行驶控制装置（26）连接，电子计算机（6）通过导电线（5）与伺服电机甲（12）、伺服电机乙（14）、伺服电机丙（16）、伺服电机丁（18）、采摘无花果器安装座（19）和采摘无花果器（20）连接，电子计算机（6）通过导电线（5）与颜色传感器（21）连接，锂离子电池（3）通过导电线（5）与行驶控制装置（26）连接，行驶控制装置（26）通过导电线（5）与前电力驱动装置（27）连接，行驶控制装置（26）通过导电线（5）与中电力驱动装置（29）连接，行驶控制装置（26）通过导电线（5）与后电力驱动装置（31）连接。

2.根据权利要求1所述的一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，所述的锂离子电池（3）是钴酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，所述的颜色传感器（21）是RGB颜色传感器。

4.根据权利要求1所述的一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，所述的照明灯（25）是LED照明灯。

5.根据权利要求1所述的一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，所述的智能机器人（1）的长度是150公分到300公分。

6.根据权利要求1所述的一种采摘成熟无花果的智能机器人，其特征是，所述的智能机器人（1）的宽度是40公分到80公分。