CN207354908U - 一种草莓采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种草莓采摘机器人，属于农业机械领域。包括移动车体草莓采摘系统和草莓收集系统；移动车体上设置有伸缩杆第一驱动电机和控制中心；第一驱动电机用于驱动伸缩杆伸缩运动，所述控制中心用于控制移动车体移动和草莓采摘系统采摘草莓；草莓收集系统包括草莓收集筐，草莓收集筐设置于所述移动车体上；草莓采摘系统包括支架、若干爪片、若干刀片和刀片驱动电机；支架的一端与所述伸缩杆转动连接，支架的另一端上间隙设置爪片，刀片滑动设置于所述爪片内，刀片驱动电机用于驱动刀片切割草莓柄，爪片设置于草莓收集筐的上方。草莓采摘机器人够实现自动化的草莓采摘储存功能，减轻人工负担。

Description

一种草莓采摘机器人

技术领域

本实用新型涉及一种草莓采摘机器人，属于农业机械领域。

背景技术

在广大的农村，农业生产广泛采取多种经营，经济作物特别是水果的大量生产和投放市场，丰富了人民的膳食品种，提高了人民的生活质量。然而，全国很多地区在水果的采摘上依然主要靠人工进行，这耗费了极大的劳动量，成本高，效率低。

草莓是一种结果快，成熟早，易繁殖，周期短的浆果，柔软多汁。其常用的栽培方式是高垄栽培，垄沟很窄，一般在5-30厘米。草莓成熟期多集中在5、6月份，此时气温高，天气炎热；生长出来的草莓挂在垄两侧。

对于草莓一类的多汁植物，虽然目前的人工采摘能够较好的挑拣筛选符合成熟度且果肉完整的草莓，并能够较大地保证草莓在摘取、运输、存储过程中不被碰伤，但仍存在许多不容忽视的问题：

（1）人工采摘耗费大量的人力资源，劳动工作量大，成本高。

（2）草莓垄高20-30厘米，草莓果实挂在垄两侧，分布高低不均且总体偏低，因此要求人员弯腰摘取草莓。给人带来极大的不适感、劳累感和不便。

（3）草莓成熟期不一致，需要选择性采摘。用人工逐个采摘草莓的方法，花费时间高，效率低下且容易碰伤草莓；而人工一把摘下草莓再事后分拣挑选的方法，迫使扔掉很多青涩的草莓，造成巨大的浪费。

（4）由于草莓按垄种植，采摘时常两脚各占一个垄沟，或者都在一个垄沟，一般垄沟很窄为5-30厘米，容易发生站不稳而踩坏草莓植株的情况。

（5）草莓成熟期在炎热的夏季，不适宜大规模的人工采摘。通常的对策是在傍晚采摘，但不容易分辨草莓的果实成熟度且拉长了采摘周期。

因此，人工采摘浪费人力且劳动工作量大、劳动强度高、选择性采摘耗时大、草莓容易碰伤甚至造成青涩草莓的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型的能自动行进批量采摘、储存和运输的草莓采摘的机器人。以解决现有人工采摘草莓技术中劳动工作量大，劳动强度高，选择性采摘耗时大，草莓容易碰伤甚至造成青涩草莓的浪费等问题。

本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，包括移动车体、草莓采摘系统和草莓收集系统；所述移动车体上设置有伸缩杆、第一驱动电机和控制中心；所述第一驱动电机用于驱动伸缩杆伸缩运动，所述控制中心用于控制移动车体移动和草莓采摘系统采摘草莓；所述草莓收集系统包括草莓收集筐，所述草莓收集筐设置于所述移动车体上；所述草莓采摘系统包括支架、若干爪片、若干刀片和刀片驱动电机；所述支架的一端与所述伸缩杆转动连接，所述支架的另一端上间隙设置爪片，所述刀片滑动设置于所述爪片内，所述刀片驱动电机用于驱动刀片切割果柄，所述爪片设置于所述草莓收集筐的上方。

进一步，所述移动车体上还设置有可调节斜坡支撑结构，所述可调节斜坡支撑结构的一端与所述移动车体转动连接，所述伸缩杆设置于所述可调节斜坡支撑结构上。

进一步，所述支架上安装有若干颜色传感器，所述颜色传感器与相邻爪片之间的间隙相对应设置。

进一步，所述移动车体上还设置有若干可移动推除挡板，所述可移动推除挡板的一端与所述移动车体连接，另一端设置于相邻爪片之间的间隙处。

进一步，所述草莓收集筐设置为斜坡壁面，沿所述草莓收集筐的斜坡壁面还设置有缓冲网。

进一步，所述支架与所述伸缩杆通过连接轴转动连接。

进一步，所述爪片的边缘呈弧度设置；所述爪片表面还设置有保护层。

进一步，所述分爪片顶端设置有压力传感器。

本实用新型采用上述技术方案，能够达到的技术效果是：

（1）本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，通过控制中心控制，第一驱动电机驱动伸缩杆带动支架移动，使支架上的爪片间隙卡住草莓，通过刀片驱动电机驱动刀片对卡在间隙的果柄进行切割采摘，实现多个草莓同时摘取，被摘取的草莓滑落入草莓收集筐。该方法避免了机械手或人工摘取时触碰力度把握不当对柔软多汁的草莓的破坏，且干净利落，摘取方便。

（2）本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，在移动车体上还设置有可调节斜坡支撑结构，所述可调节斜坡支撑结构的一端与所述移动车体可调节转动连接，所述伸缩杆设置于所述可调节斜坡支撑结构上。通过调整可调节斜坡支撑结构的角度进一步对支架的角度调整，使支架上的爪片以完美的角度贴合在草莓垄坡上，有助于草莓卡到合适的位置以方便摘取。以便同一设备可以适用于不同坡度的草莓垄坡，增强了设备的普适性。

（3）本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，其在移动车体上设置可移动推除挡板，所述可移动推除挡板的一端与所述移动车体连接，另一端设置于相邻爪片之间的间隙处。在支架上设置有颜色传感器，与爪片的间隙对应，用以识别相邻爪片间隙卡住的草莓颜色，通过颜色传感器识别草莓颜色判断草莓成熟度。当草莓不符合成熟草莓颜色设置时，控制中心控制对应的可移动推除挡板把不应切割的青涩草莓的推除间隙，更替别的草莓到间隙，进行颜色传感器识别。当草莓符合成熟草莓颜色设置时，刀片驱动电机驱动对应爪片上的刀片切断果柄，直至没有草莓更替到间隙，实现选择性草莓的摘取。

（4）本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，其爪片的边缘呈弧度设置，爪片表面还设置有保护层，以实现爪片与草莓的软接触。进一步减少触碰力度不当对柔软多汁的草莓的破坏。

（5）本实用新型设计了一种草莓采摘机器人，进一步地，设置草莓收集筐为斜坡壁面，同时沿所述斜坡壁面设置缓冲网，草莓收集筐的斜坡壁面的设计不易使草莓磕碰出汁，缓冲网的设计使草莓柔性接触斜坡壁面，起到缓冲、降低草莓下落速度的作用。草莓经缓冲网缓冲后落到草莓收集筐中，实现自动化的草莓储存功能。

附图说明

图1为本实用新型所述草莓采摘机器人的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述草莓采摘机器人的草莓采摘系统示意图；

图3为本实用新型所述草莓采摘机器人的草莓收集系统示意图；

图4为本实用新型所述草莓采摘机器人的支架与爪片相关结构示意图；

1.移动车体；2.草莓采摘系统；3.草莓收集系统；4.伸缩杆；

5.第一驱动电机；6.控制中心；7.草莓收集筐；8.支架；9.爪片；

10.刀片；11.刀片驱动小电机；12.可调节斜坡支撑结构；

13.颜色传感器；14.可移动推除挡板；15.连接轴；16缓冲网；

17.第二驱动电机；

具体实施方式

以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施方式1

本实施方式中所述草莓采摘机器人，如图-1到图-4所示，包括移动车体1、草莓采摘系统2和草莓收集系统3；所述移动车体1上设置有伸缩杆4、第一驱动电机5和控制中心6；所述第一驱动电机5用于驱动伸缩杆4伸缩运动，所述控制中心6用于控制车体移动和草莓采摘系统2采摘草莓，进一步地，所述控制中心6优选为STM32单片机编程控制；所述草莓收集系统3,包括草莓收集筐7，所述草莓收集筐7设置于所述移动车体1上；所述草莓采摘系统2包括支架8、若干爪片9、若干刀片10和刀片驱动电机11；所述支架8的一端与所述伸缩杆4转动连接，本实施方式中优选所述支架8与所述伸缩杆4通过连接轴15转动连接，所述支架8的另一端上间隙设置爪片9，所述刀片10滑动设置于所述爪片9内，所述刀片驱动电机11用于驱动刀片10切割草莓柄，所述爪片9设置于所述草莓收集筐7的上方，本实施方式中优选所述爪片9的边缘呈弧度设置，进一步还可以优选在所述爪片9表面还设置保护层。

上述实施方式在使用时，控制中心6控制移动车体1沿垄沟行进一个采摘单元距离，移动车体1沿垄沟行进方式可以选择寻迹传感器引导，也可以采用固定路线引导，或同时采用寻迹传感器和固定路线引导吧，本实施方式优选采用寻迹传感器引导；控制中心6进一步控制第一驱动电机5驱动伸缩杆4移动到程序设定位置，伸缩杆4带动支架8移动，支架8带动爪片9移动，同时第一驱动电机5驱动支架8转动，支架8带动爪片9转动到程序设定位置，爪片9的间隙可以同时卡住多个草莓；通过刀片驱动电机11控制爪片9内的刀片10滑动，切断果柄同时实现多个草莓的摘取。草莓采摘机器人控制中心6采用STM32单片机编程，控制草莓采摘机器人自动行进草莓、采摘和收集过程。整个采摘过程中接触草莓的部件都采用柔性设计，避免采摘过程造成水果碰撞出汁，进而腐烂的现象。采摘流程自动化、智能化程度高，省去了人工识别的介入，减少了人力资源的投入，降低了劳动工作量，降低了成本。也避采摘人员踩踏草莓事故的发生。

实施方式2

作为上述实施方式的进一步优选方案，如图1到图4所示，本实施方式中与上述实施方式的区别在于，所述移动车体1上还设置有可调节斜坡支撑结构 12，所述可调节斜坡支撑结构12的一端与所述移动车体1转动连接，所述伸缩杆4设置于所述可调节斜坡支撑结构12上。

上述实施方式在使用时，通过调整斜坡支撑结构12可以进行角度调整，实现伸缩杆4角度变化以调整支架8上的爪片9的移动角度，使其以完美的角度切合在草莓垄坡上，有助于草莓卡到合适的位置以方便摘取。因此同一设备可以适用于不同坡度的草莓垄坡，增强了设备的普适性。

实施方式3

作为上述实施方式的进一步优选方案，如图1到图4所示，本实施方式中与上述实施方式的区别在于，所述支架8上安装有若干颜色传感器13，所述颜色传感器13与爪片9之间的间隙相对应设置；所述移动车体1上还设置有若干可移动推除挡板14，所述可移动推除挡板14的一端与所述移动车体1连接，另一端设置于所述爪片9之间的间隙处。

上述实施方式在使用时，通过颜色传感器13识别草莓颜色来判断草莓成熟度。当草莓不符合成熟草莓颜色设置时，控制中心6控制对应的可移动推除挡板14向垄坡方向移动，把不应切割的青涩草莓的推除间隙，更替别的草莓到间隙进行颜色传感器识别。当草莓符合成熟草莓颜色设置时，刀片驱动电机11驱动对应爪片9上的刀片10切断果柄。直到没有符合成熟草莓颜色设置的草莓更替到间隙。以此方式实现草莓的选择性摘取。

实施方式4

作为上述实施方式的进一步优选方案，如图1到图4所示所示，本实施方式中与上述实施方式的区别在于，所述分爪片9顶端设置有压力传感器。

上述实施方式在使用时，第一驱动电机5驱动控制支架8通过连接轴15沿伸缩杆4转动；控制中心6通过设置在爪片9顶端上的压力传感器感应压力值,从而控制第一驱动电机5驱动支架8的转动位置，判断是否触碰到沟垄。同时第一驱动电机5驱动伸缩杆4伸出，伸缩杆4带动支架8上升；支架8上的爪片9将垄边上挂着的草莓卡在相邻爪片9的各个间隙上；然后进一步进行采摘操作。

实施方式5

作为上述实施方式的进一步优选方案，本实施方式中与上述实施方式的区别在于，所述草莓收集筐7设置为斜坡壁面，沿所述草莓收集筐7的斜坡壁面还设置有缓冲网16。

上述实施方式在使用时，草莓收集筐7的斜坡壁面的设计不易使草莓磕碰出汁。缓冲网16的设计使草莓柔性接触斜坡壁面，起到缓冲、降低草莓下落速度的作用。草莓经缓冲网16缓冲后落到到草莓收集筐7中，实现自动化的草莓储存功能。

上述所有实施方式中所述移动车体1可以为任意可实现自动移动的车体，本实用新型中优选将移动车体的移动方式选择为，在移动车体上设置第二驱动电机17，通过第二驱动电机17驱动轮子，移动草莓采摘机器人。

上述实施方式中所述草莓采摘机器人采摘草莓的步骤如下：

（1）将草莓采摘机器人安置在所要摘取草莓的垄间土地上，手动调节可调节斜坡支撑结构12使草莓采摘机器人的采摘系统与垄坡面相适应，便于沿垄坡顺畅行走。

（2）启动草莓采摘机器人，控制中心6控制第二驱动电机17带动移动车体1沿垄间道路前进一个采摘单元，停止行进。

（3）控制中心6控制第一驱动电机5驱动支架8的向垄坡方向转动，当爪片9顶端的压力传感器碰撞到垄坡后，停止支架8转动；同时使伸缩杆4移动适当高度，带动支架8上升，使草莓落在爪片9的间隙内。

（4）控制中心6启动颜色传感器13进行识别，通过草莓颜色来判断草莓成熟度。当草莓不符合成熟草莓颜色设置时，控制中心6控制对应的可移动推除挡板14移动，把不应切割的青涩草莓的推除间隙，更替别的草莓到间隙进行颜色传感器识别。当草莓符合成熟草莓颜色设置时，刀片驱动电机11驱动对应爪片9上的刀片10切断果柄。直到没有符合成熟草莓颜色设置的草莓更替到间隙。重复上述步骤，直到间隙中没有符合成熟草莓颜色设置的草莓。

（5）控制中心6控制颜色传感器13，判断当前所有间隙没有符合成熟草莓颜色设置的草莓后，反向旋转支架8，使支架8离开垄坡，同时控制伸缩杆4下降。

（6）控制中心6启动第二驱动电机17，移动一个采摘单元，重复进行上述操作步骤。

（7）草莓收集筐7被装满后暂停机器，更换新的草莓收集筐7。

（8）一排垄坡采摘完后推动机器人到另一待采摘垄坡，重复上述过程。

Claims (8)

1.一种草莓采摘机器人，包括移动车体（1）、草莓采摘系统（2）和草莓收集系统（3）；其特征在于，所述移动车体（1）上设置有伸缩杆（4）、第一驱动电机（5）和控制中心（6）；所述第一驱动电机（5）用于驱动伸缩杆（4）伸缩运动，所述控制中心（6）用于控制移动车体（1）移动和草莓采摘系统（2）采摘草莓；

所述草莓收集系统（3）包括草莓收集筐（7），所述草莓收集筐（7）设置于所述移动车体（1）上；

所述草莓采摘系统（2）包括支架（8）、若干爪片（9）、若干刀片（10）和刀片驱动电机（11）；所述支架（8）的一端与所述伸缩杆（4）转动连接，所述支架（8）的另一端上间隙设置爪片(9)，所述刀片(10)滑动设置于所述爪片(9)内，所述刀片驱动电机（11）用于驱动刀片（10）切割草莓柄，所述爪片（9）设置于所述草莓收集筐（7）的上方。

2.根据权利要求1所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述移动车体（1）上还设置有可调节斜坡支撑结构（12），所述可调节斜坡支撑结构（12）的一端与所述移动车体（1）转动连接，所述伸缩杆（4）设置于所述可调节斜坡支撑结构（12）上。

3.根据权利要求1-2任一所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述支架（8）上安装有若干颜色传感器（13），所述颜色传感器（13）与相邻爪片(9)之间的间隙相对应设置。

4.根据权利要求3所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述移动车体（1）上还设置有若干可移动推除挡板（14），所述可移动推除挡板(14)的一端与所述移动车体（1）连接，另一端设置于相邻爪片(9)之间的间隙处。

5.根据权利要求1或2或4所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述草莓收集筐(7)设置为斜坡壁面，沿所述草莓收集筐（7）的斜坡壁面还设置有缓冲网（16）。

6.根据权利要求5所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述支架（8）与所述伸缩杆（4）通过连接轴（15）转动连接。

7.根据权利要求6所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述爪片(9)的边缘呈弧度设置；所述爪片(9)表面还设置有保护层。

8.根据权利要求7所述草莓采摘机器人，其特征在于，所述爪片（9）顶端设置有压力传感器。