CN213718787U - 一种菊花采摘车 - Google Patents

Abstract

一种菊花采摘车，包括主平台，所述主平台的尾端顶面安装箱体，所述箱体的内部顶部安装有收集仓、内部安装有电池轮，所述主平台的尾端底面安装有后轮组件，所述主平台的前端连接有前置架，所述前置架的底部安装有前轮组件，所述后轮组件、前轮组件呈三轮车形式设置；所述主平台的顶部安装有菊花采摘执行机构；所述主平台的底部纵向中线处安装有输送轨道架，所述输送轨道架的内部安装有输送带，所述输送带连通至收集仓；本实用新型工作速度根据人工控制和菊花密度进行智能调节，不要求采摘人员对菊花采摘的熟练程度，更没有体能要求，大大降低劳动强度，进而节省采摘成本，并且增高了菊花采摘后的品质，增加收益。

Description

一种菊花采摘车

技术领域

本实用新型属于农业设备技术领域，特别涉及一种菊花采摘车。

背景技术

菊花是一种大宗常用中药材,为菊科菊属的多年生宿根草本植物。具有散风清热、平肝明目、清热解毒等功效，既可以作为茶日常饮用，也是一种中药。作为茶药兼用的菊花在近些年发展迅猛,种植面积越来越大。由于顶层花与底层花的距离较大,导致采摘条件复杂,根据菊花后续加工和生产要求,采摘后的菊花花朵上不能带着过长花柄和采摘后的菊花含杂率不能太高,所以目前基本为人工采收或者手持式的菊花采摘器，采摘成本高且采摘时间过长会导致采摘人员腰酸背痛。又有全自动的，类似于联合收割机，将整株菊花除去，由于菊花开花时间不一致，花期较短，不及时采摘影响菊花品质，并且采摘只需要菊花不需要整株除去。菊花的采摘人工成本成为严重制约菊花产业发展的重要因素,所以迫切需要智能菊花采摘车。所以对于菊花智能采摘的机械的研究与设计仍将继续。模仿人工采摘菊花,有三种方法能实现大规模机械采摘,一种是旋转梳齿、一种是往复式梳齿、一种是链耙。往复式梳齿和链耙都结构复杂,不适合大田大规模生产,唯有旋转梳齿的效率最高,但现有设计方案并不实用,大多将收集用的传送带或收集器置于旋转梳齿的下面,妨碍了旋转梳齿采摘菊花。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种菊花采摘车，具体技术方案如下：

一种菊花采摘车，包括主平台，所述主平台的尾端顶面安装箱体，所述箱体的内部顶部安装有收集仓、内部安装有电池轮，所述主平台的尾端底面安装有后轮组件，所述主平台的前端连接有前置架，所述前置架的底部安装有前轮组件，所述后轮组件、前轮组件呈三轮车形式设置；所述主平台的顶部安装有菊花采摘执行机构；所述主平台的底部纵向中线处安装有输送轨道架，所述输送轨道架的内部安装有输送带，所述输送带连通至收集仓。

进一步的，所述输送轨道架包括水平段和倾斜段，所述水平段平行置于菊花采摘执行机的底部，所述水平段和倾斜段之间呈45°夹角，所述倾斜段向上延伸至收集仓的入口处；所述水平段、倾斜段的连接处安装有压紧轴承，所述压紧轴承贴合于输送带的拐角处。

进一步的，所述输送轨道架的侧壁间隔安装有多个挡板，所述挡板置于输送带的两侧。

进一步的，所述菊花采摘执行机构三轴移动组件和机械爪，所述三轴移动组件安装于主平台的顶面，所述三轴移动组件设有多组，每组三轴移动组件的底部均安装有多个机械爪，各个所述机械爪呈纵向阵列设有两列，两列机械爪对称分布于输送带的两侧。

进一步的，所述三轴移动组件包括X轴螺杆组件、Y轴螺杆组件以及Z轴齿轮齿条组件，所述Z轴齿轮齿条组件安装于Y轴螺杆组件上，所述Y轴螺杆组件安装于X轴螺杆组件上，所述Z轴齿轮齿条组件的底端连接机械爪。

进一步的，所述主平台的顶面安装有顶支架，所述顶支架置于三轴移动组件的顶部，所述三轴移动组件与主平台位于同一纵向中线处，所述顶支架的顶面安装有菊花识别定位模块，所述菊花识别定位模块间隔置于三轴移动组件的顶部，所述前置架的顶部安装有遥控行驶模块。

进一步的，所述机械爪包括角度电机、安装板、开合电机、螺杆、套管、第一连杆、第二连杆、夹爪；所述角度电机安装于Z轴齿轮齿条组件的底端，所述角度电机的输出端连接于安装板的一端，所述安装板的另一端底面设有开合电机，所述开合电机的输出端连接螺杆，所述螺杆的外壁螺纹套装有套管，所述套管的外壁对称转动连接第一连杆，所述第一连杆的底端设有夹爪，所述第二连杆的一端转动连接至螺杆的底端、另一端滑动装配于第一连杆的内壁。

本实用新型的有益效果是：集控制行驶、识别、采摘、收集于一体，工作高度根据菊花所在位置自动调节，工作速度根据人工控制和菊花密度进行智能调节，不要求采摘人员对菊花采摘的熟练程度，更没有体能要求，大大降低劳动强度，进而节省采摘成本，并且增高了菊花采摘后的品质，增加收益。

附图说明

图1示出了本实用新型的菊花采摘车的结构示意图；

图2示出了本实用新型的车架结构示意图；

图3示出了本实用新型的A处放大结构示意图；

图4示出了本实用新型的机械爪结构示意图；

图5示出了本实用新型的采摘车动作流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种菊花采摘车，包括主平台1，所述主平台1的尾端顶面安装箱体6，所述箱体6的内部顶部安装有收集仓7、内部安装有电池仓8，所述主平台1的尾端底面安装有后轮组件9，所述主平台1的前端连接有前置架10，所述前置架10的底部安装有前轮组件11，所述后轮组件9、前轮组件11呈三轮车形式设置；所述主平台1的顶部安装有菊花采摘执行机构；所述主平台1的底部纵向中线处安装有输送轨道架4，所述输送轨道架4的内部安装有输送带5，所述输送带10连通至收集仓8；

前轮组件包括前轮U形架、联轴器、传动轴、舵机；前轮U形架通过联轴器和传动轴与舵机联结，前轮通过舵机实现转向，前轮安装在U形架上，U形架安装在前置架上；后轮组件包括后轮、直流直角电机，后置两轮通过直流直角电机驱动带自锁装置的减速器驱动后车轮，后轮电机通过挡板固定在后轮车架上；电池仓作为全车动力源；

如图2所示，所述输送轨道架4包括水平段和倾斜段，所述水平段平行置于菊花采摘执行机的底部，所述水平段和倾斜段之间呈45°夹角，所述倾斜段向上延伸至收集仓7的入口处；所述水平段、倾斜段的连接处安装有压紧轴承，所述压紧轴承贴合于输送带5的拐角处；

所述输送轨道架4的侧壁间隔安装有多个挡板，所述挡板置于输送带5的两侧；输送带上每隔25cm有高为5cm的挡板以防传送过程中菊花滑落；压紧轴承使得输送带具有一定的张紧度；输送带的驱动端为电机，电机电性连接电机控制驱动模块；输送带的水平段用以接收菊花，倾斜段用以向上将菊花输送到收集仓；

如图1所示，所述菊花采摘执行机构三轴移动组件和机械爪3，所述三轴移动组件安装于主平台1的顶面，所述三轴移动组件设有多组，每组三轴移动组件的底部均安装有多个机械爪3，各个所述机械爪3呈纵向阵列设有两列，两列机械爪3对称分布于输送带5的两侧；机械爪能够从两侧抓取菊花，采摘完毕后，两侧的菊花再转移至中部的输送带上，实现自动抓取转移；三轴移动组件能够带动机械爪移动至菊花的上方；机械爪能够摘下菊花；

所述三轴移动组件包括X轴螺杆组件201、Y轴螺杆组件202以及Z轴齿轮齿条组件203，所述Z轴齿轮齿条组件安装于Y轴螺杆组件上，所述Y轴螺杆组件安装于X轴螺杆组件上，所述Z轴齿轮齿条组件的底端连接机械爪；X轴螺杆组件、Y轴螺杆组件以及Z轴齿轮齿条组件上均有电机，X轴电机带动螺杆转动，即可实现Y轴螺杆组件移动；Y轴电机带动螺杆转动即可带动Z轴齿轮齿条组件移动；Z轴电机带动齿轮转动，进而带动齿条上下运动；

如图4所示，所述机械爪3包括角度电机301、安装板302、开合电机303、螺杆304、套管305、第一连杆306、第二连杆307、夹爪308；所述角度电机301安装于Z轴齿轮齿条组件203的底端，所述角度电机301的输出端连接于安装板302的一端，所述安装板302的另一端底面设有开合电机303，所述开合电机303的输出端连接螺杆304，所述螺杆304的外壁螺纹套装有套管305，所述套管305的外壁对称转动连接第一连杆306，所述第一连杆306的底端设有夹爪308，所述第二连杆307的一端转动连接至螺杆304的底端、另一端滑动装配于第一连杆306的内壁；螺杆与套管、第一连杆、第二连杆的配合能够实现夹爪的开闭，角度电机带动安装板转动，即可实现夹爪在采摘时转动至输送带的两侧，避免输送带影响采摘，采摘完毕后，角度电机再带动夹爪转至输送带上，实现下料。

所述主平台1的顶面安装有顶支架13，所述顶支架13置于三轴移动组件的顶部，所述三轴移动组件与主平台1位于同一纵向中线处，所述顶支架13的顶面安装有菊花识别定位模块14，所述菊花识别定位模块14间隔置于三轴移动组件的顶部，所述前置架10的顶部安装有行驶模块12；

行驶模块包括遥控行驶模块和自动驾驶模块；

遥控行驶模块包括遥控手柄、遥控接收器、舵机驱动模块和电机控制模块。电机控制模块包括单片机和驱动器；遥控接收器安装在平台上，遥控手柄传出信号，由遥控接收器接收，再通过舵机驱动模块和电机控制模块从而达到控制平台车的转向角度和前进后退的目的；

自动驾驶模块包括北斗导航接收器、激光雷达、舵机驱动模块和电机控制模块。北斗导航接收器、激光雷达均安装在前置架内；雷达接收器接收卫星信号传送给北斗输出经纬度以确定采摘车所处位置。激光雷达探测周围障碍物的方位；传输信号给车载计算主机经过处理并规划出行驶路线然后把信号传输给驱动模块和电机控制模块从而达到控制平台车的转向角度和前进后退的目的。

行驶模块有自动驾驶模式和遥控行驶两种工作模式；减少人工的操作，使得采摘车可以根据导航定位和车载计算主机自动规划的路线行驶，并对路径上达到可采摘标准的菊花进行采摘，遇到路况较复杂的菊花田地，也可以进行人工的遥控，并对路径上的菊花进行采摘；

菊花识别定位模块包括双目摄像头和车载计算主机；双目摄像头安装在顶支架上，车载计算主机安装在主平台，双目摄像头拍摄到菊花传输给车载计算主机，然后通过车载计算主机中的库识别是否可以采摘，并定位出坐标；

本实用新型在实施时：

北斗导航输出采摘车所在位置，传输给车载计算主机，作为采摘车的起始坐标，再在车载计算主机上输入终点坐标，使得车辆可以自动的从起始点到达终点，并对路径中达到可采摘标准的菊花进行采摘。在此过车程中若有障碍物，可以通过激光雷达的避障功能进行避障。

若田地路况较为复杂，自动驾驶功能行驶不能达到所需要求时，可进行遥控行驶操作，提高工作效率。使用遥控行驶模式时，人工操作遥控手柄发出信号，然后通过遥控接收器接收信号并转换成电信号传输给电机控制驱动模块和舵机控制驱动模块以达到平台车前进和后退以及转向的目的。

菊花采摘车通过自动驾驶模式或者遥控行驶模式启动时，电机驱动控制模块驱动控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和机械爪角度电机转动，驱动X轴螺旋传动机构、Y轴的螺旋传动机构、Z轴的齿轮齿条传动机构以及转动机械爪，使得机械爪回到起始位置。其中Y轴的螺旋传动机构电机与丝杠的连接用的是齿轮与正时皮带。当菊花采摘车在种植菊花的田地里进行行驶，每隔300μs双目摄像头拍摄一张照片，传输到车载计算主机，采用颜色特征、灰度阈值和几何形状特性等识别方法，将其与已有数据库信息进行对比，识别菊花是否达到采摘标准，若达到采摘标准。利用视觉、位置、力传感器等传感器，通过多信息融合技术来增强对环境的感知识别能力，确定作业对象的颜色、形状大小及其与机械采摘手臂的相对距离，车载计算主机计算出菊花所在坐标，并输给菊花采摘执行机构中的电机驱动控制模块，并按照采摘模块的优先级，使得电机驱动控制模块驱动控制相应的X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和角度电机转动，驱动X轴和Y轴的螺旋传动机构、Z轴的齿轮齿条传动机构以及转动机械爪，使得机械爪到达车载计算主机所计算出的菊花所在坐标；

此时，机械爪中的电机被控制驱动，开合电机带动螺杆转动，在内外螺纹配合下，套管向下运动，进而下压两个第一连杆，第二连杆从底部反向支撑第一连杆，两个第一连杆分开进而带动夹爪分开，上述动作在下移时完成；夹爪抓取菊花，完全张开之后2s后，开合电机带动螺杆反转，两个夹爪闭合，利用爪顶的刀刃，切断菊花根部，完成抓取；

完成抓取之后菊花采摘执行机构中的电机驱动控制模块，控制角度电机带动安装板转动，使得夹爪连通菊花转动至输送带上，然后夹爪再次张开，菊花落入到输送带上；

当菊花采摘车，当车载计算主机将菊花所在坐标传输给菊花采摘执行机构时，同一时间，车载计算主机传输信号给输送带模块，使得输送带驱动控制模块驱动输送带电机运转。菊花采摘执行机构采摘菊花完成之后，并使得菊花落入到一直运转的输送带中，菊花随着输送带的运转，收集到收集仓。

收集仓内设有可拆卸的收集包，当菊花收集到一定程度时，拆卸收集包并再将一个新的收集包装到收集仓内，设有可拆卸收集包的目的是为了减少菊花的装卸次数，提升菊花的品质。

双目摄像头拍摄照片，传输到车载计算主机，车载计算主机识别菊花没有达到采摘的标准，则结束，重新回到双目摄像头拍摄照片，传输到车载计算主机，直到能够识别出有达到可采摘标准的菊花时，再进行菊花坐标的获取。

若一个采摘过程完成之后双目摄像头拍摄照片，传输到车载计算主机，识别出有达到可采摘标准的菊花时，继续获取菊花坐标重复以上流程，直到该区域的菊花采摘完毕。双目摄像头拍摄照片，传输到车载计算主机，识别出该区域没有菊花时，机械爪回归到起始位置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种菊花采摘车，其特征在于：包括主平台，所述主平台的尾端顶面安装箱体，所述箱体的内部顶部安装有收集仓、内部安装有电池轮，所述主平台的尾端底面安装有后轮组件，所述主平台的前端连接有前置架，所述前置架的底部安装有前轮组件，所述后轮组件、前轮组件呈三轮车形式设置；所述主平台的顶部安装有菊花采摘执行机构；所述主平台的底部纵向中线处安装有输送轨道架，所述输送轨道架的内部安装有输送带，所述输送带连通至收集仓。

2.根据权利要求1所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述输送轨道架包括水平段和倾斜段，所述水平段平行置于菊花采摘执行机的底部，所述水平段和倾斜段之间呈45°夹角，所述倾斜段向上延伸至收集仓的入口处；所述水平段、倾斜段的连接处安装有压紧轴承，所述压紧轴承贴合于输送带的拐角处。

3.根据权利要求2所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述输送轨道架的侧壁间隔安装有多个挡板，所述挡板置于输送带的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述菊花采摘执行机构三轴移动组件和机械爪，所述三轴移动组件安装于主平台的顶面，所述三轴移动组件设有多组，每组三轴移动组件的底部均安装有多个机械爪，各个所述机械爪呈纵向阵列设有两列，两列机械爪对称分布于输送带的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述三轴移动组件包括X轴螺杆组件、Y轴螺杆组件以及Z轴齿轮齿条组件，所述Z轴齿轮齿条组件安装于Y轴螺杆组件上，所述Y轴螺杆组件安装于X轴螺杆组件上，所述Z轴齿轮齿条组件的底端连接机械爪。

6.根据权利要求5所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述主平台的顶面安装有顶支架，所述顶支架置于三轴移动组件的顶部，所述三轴移动组件与主平台位于同一纵向中线处，所述顶支架的顶面安装有菊花识别定位模块，所述菊花识别定位模块间隔置于三轴移动组件的顶部，所述前置架的顶部安装有行驶模块。

7.根据权利要求5所述的一种菊花采摘车，其特征在于：所述机械爪包括角度电机、安装板、开合电机、螺杆、套管、第一连杆、第二连杆、夹爪；所述角度电机安装于Z轴齿轮齿条组件的底端，所述角度电机的输出端连接于安装板的一端，所述安装板的另一端底面设有开合电机，所述开合电机的输出端连接螺杆，所述螺杆的外壁螺纹套装有套管，所述套管的外壁对称转动连接第一连杆，所述第一连杆的底端设有夹爪，所述第二连杆的一端转动连接至螺杆的底端、另一端滑动装配于第一连杆的内壁。

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