CN217722084U - 百香果采收智能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种百香果采收智能车，包括安装有控制系统的行走机构、升降驱动机构、执行机构、收集机构；升降驱动机构安装在行走机构上，且在移动端安装有放置板；放置板上安装有视觉系统和机械臂；执行机构包括安装在机械臂末端的电动夹爪，电动夹爪的固定端安装有伸缩杆，伸缩杆的伸缩端安装有刀片；收集机构包括安装在放置板上的漏斗和安装在行走机构上的收集箱；漏斗底部固接有软管组件，软管组件底部与收集箱之间安装有输送带组件；控制系统与行走机构、升降驱动机构、视觉系统、机械臂、电动夹爪、伸缩杆、输送带组件电性连接。本实用新型可实现对百香果的自动采收，机械化程度高，采收效率高，操作便捷，省时省力，成本低。

Description

百香果采收智能车

技术领域

本实用新型涉及农业机械技术领域，特别是涉及百香果采收智能车。

背景技术

现有的百香果采摘主要采用人工作业，首先需要人工登高，拿剪刀采收百香果后放入采收篮中，再将采收篮的百香果放入收集筐中，人工作业量大、劳动强度高、采收效率低，且人工登高作业存在安全风险。

公开号为CN213427083U的中国专利公开了一种百香果采摘装置，包括箱体、转动丝杠、移动块、电动升缩杆、进料口、伸缩网、刀刃等结构，该装置在采摘时，需要人工目视百香果位置，定位需采摘百香果，再需要人工推动箱体移动到目标位置进行采摘，采摘过程机械化程度低；其次，该装置的进料口设置在刀刃下方，对百香果有一定的遮挡，不便于刀刃接近百香果位置，采收不便捷，且该装置无法对百香果进行夹持，增加刀刃对果梗的切割难度，降低采收效率。

为此，提出一种百香果采收智能车。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供百香果采收智能车，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供百香果采收智能车，包括行走机构；

升降驱动机构，所述升降驱动机构安装在所述行走机构上，所述升降驱动机构的移动端安装有放置板；所述放置板上安装有视觉系统和机械臂；

执行机构，所述执行机构包括安装在所述机械臂末端的电动夹爪，所述电动夹爪的固定端安装有伸缩杆，所述伸缩杆的伸缩端安装有刀片；

收集机构，所述收集机构包括漏斗、收集箱；所述漏斗安装在所述放置板上，所述漏斗底部固接有软管组件，所述软管组件底部与所述收集箱之间安装有输送带组件；所述收集箱安装在所述行走机构上；

控制系统，所述控制系统安装在所述行走机构上，所述控制系统与所述行走机构、所述升降驱动机构、所述视觉系统、所述机械臂、所述电动夹爪、所述伸缩杆、所述输送带组件均电性连接。

优选的，所述升降驱动机构包括：

支架，所述支架安装在所述行走机构上，所述支架相对的两侧壁上安装有滑轨，两所述滑轨内滑动连接有滑块；

滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件顶部安装在所述支架顶壁上，底部伸入至所述支架内，所述滚珠丝杠组件上滑动套设有丝杠螺母；所述滚珠丝杠组件与所述控制系统电性连接；

其中，所述丝杠螺母与所述放置板固接，两所述滑块固接在所述放置板的两端。

优选的，所述滚珠丝杠组件包括固定安装在所述支架顶壁上的第一电机，所述第一电机的输出轴上固定安装有丝杠；所述丝杠伸入至所述支架内，且底端通过第一轴承座安装在所述行走机构的顶面上；所述丝杠螺母滑动套设在所述丝杠上；所述第一电机与所述控制系统电性连接。

优选的，所述输送带组件包括固定安装在所述行走机构上的皮带输送机，所述皮带输送机进料端的机架上固定安装有挡料板，所述挡料板上开设有安装孔；所述收集箱位于所述皮带输送机的出料端；所述皮带输送机与所述控制系统电性连接；

所述软管组件包括软管；所述软管一端通过喉箍与所述漏斗底部固接，另一端伸入至所述安装孔内。

优选的，所述电动夹爪包括安装在所述机械臂末端的夹爪电机，所述夹爪电机与所述控制系统电性连接，所述夹爪电机的输出端固定安装有两夹爪，所述夹爪电机上安装有所述伸缩杆；所述刀片位于所述夹爪上方。

优选的，所述视觉系统包括固定安装在所述放置板上的双目相机，所述双目相机与所述控制系统电性连接。

优选的，所述放置板包括与所述丝杠螺母固接的工型连接板；所述工型连接板上固接有放置台，所述双目相机、所述机械臂和所述漏斗均安装在所述放置台上；两所述滑块固接在所述工型连接板的两端。

优选的，两所述夹爪相对的侧壁上均固接有橡胶垫。

优选的，所述行走机构包括与所述控制系统电性连接的智能车；所述智能车顶部固接有承载座，所述支架、所述丝杠、所述皮带输送机、所述控制系统、所述收集箱均安装在所述承载座上。

本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型在行走机构和视觉系统的协助下向前行驶，视觉系统定位识别百香果位置，并将位置信息传输给控制系统，无需人工定位和推动行驶，操作便捷，降低人工作业量；

本实用新型的控制系统根据得到的百香果位置信息控制升降驱动机构和机械臂来调节电动夹爪和伸缩杆的高度和位置，使电动夹爪精准夹持百香果，伸缩杆伸出，刀片对夹持的百香果果梗切割，被夹持的百香果的切割难度小，采收效率高；采摘后的百香果投入到漏斗中，经软管组件、输送带组件，最终被收集到收集箱中；

本实用新型采收过程的自动化程度高，操作方便，省时省力，人工成本低，采收效率高，同时具有易于推广应用等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型百香果采收智能车的结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型中升降驱动机构的结构示意图；

图4为本实用新型中执行机构的结构示意图；

图5为本实用新型中漏斗和软管组件的结构示意图；

图6为本实用新型中皮带输送机的结构示意图；

其中，1、智能车；2、第一电机；3、机械臂；4、双目相机；5、夹爪电机；6、夹爪；7、橡胶垫；8、伸缩杆；9、刀片；10、滑轨；11、支架；12、滑块；13、丝杠；14、丝杠螺母；15、工型连接板；16、放置台；17、皮带输送机；18、挡料板；19、漏斗；20、软管；21、收集箱；22、第一轴承座；23、安装孔；24、喉箍；25、承载座；26、第一固定件；27、漏斗托板；28、第二轴承座；29、联轴器；30、第二固定件；31、机架；32、传送带；33、第二电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-6，本实用新型提供百香果采收智能车，包括：

行走机构；行走机构包括与控制系统电性连接的智能车1；智能车1顶部固接有承载座25，支架11、丝杠13、皮带输送机17、控制系统、收集箱21均安装在承载座25上；智能车1底盘的型号为硕宝智能Q4的阿克曼转向AGV智能车，其四轮为差速结构，因百香果的果园人行区的面积有限，当采收车需要在人行区拐弯时，可进行原地90°或180°转动，且转向高速平稳，确保装置行走转向的稳定性，智能车1内设有第一控制器(图中未示出)，第一控制器与控制系统电性连接；

升降驱动机构，升降驱动机构安装在行走机构上，升降驱动机构的移动端安装有放置板；放置板上安装有视觉系统和机械臂3；视觉系统包括固定安装在放置板上的双目相机4，双目相机4与控制系统电性连接；放置板包括与丝杠螺母14固接的工型连接板15；工型连接板15上固接有放置台16，双目相机4、机械臂3和漏斗19均安装在放置台16上；两滑块12固接在工型连接板15的两端；

百香果是一种藤蔓植物，一般能生长到六米及以上，本实用新型中的升降驱动机构和机械臂3的升降高度按照百香果的生长高度设置，便于百香果的采摘；放置台16水平设置，双目相机4和机械臂3固定安装在放置台16顶面上，漏斗19通过漏斗托板27固定安装在放置台16一侧；双目相机4的镜头朝向需采摘的百香果一侧，双目相机4对百香果位置进行定位拍照，将照片信息传输给控制系统；考虑果园通道空间有限及百香果的分布情况等因素；本实施例中，机械臂3为关节坐标型六轴机械臂，自由度为6个，机械臂3的型号优选为GLUON-2L6-4L3；升降驱动机构是调节执行机构在进行采摘作业时高度的重要部件之一，旨在增大执行机构的采摘范围；机械臂3可以对执行机构的高度和位置进行精准调整；机械臂3内设有第二控制器(图中未示出)，第二控制器与控制系统电性连接；

执行机构，执行机构包括安装在机械臂3末端的电动夹爪，电动夹爪的固定端安装有伸缩杆8，伸缩杆8的伸缩端安装有刀片9；电动夹爪包括安装在机械臂3末端的夹爪电机5，夹爪电机5与控制系统电性连接，夹爪电机5的输出端固定安装有两夹爪6，夹爪电机5上安装有伸缩杆8；刀片9位于夹爪6上方；两夹爪6相对的侧壁上均固接有橡胶垫7；

双目相机4、刀片9、夹爪6位于智能车1的同侧，机械臂3第六轴通过连接法兰与夹爪电机5连接，夹爪电机5型号为增广智能的RM-MGBD-11-20微型平行夹爪电机，夹爪电机5内设有第三控制器，第三控制器与控制系统电性连接；夹爪电机5的驱动源为电缸，夹持中心不受被夹持对象的直径变化的影响，夹持力度适中，可避免百香果被夹伤；夹爪电机5的导轨上滑动连接有移动滑块，夹爪6固定安装在移动滑块上，通过移动滑块在导轨上的滑动，从而带动两夹爪6做开合运动，两夹爪6相互靠近时对百香果进行夹持，相互远离时松开百香果；橡胶垫7通过螺栓固定安装在夹爪6上，两橡胶垫7相对的侧壁上开设有V型凹槽，夹爪6夹持百香果时，橡胶垫7在百香果夹持处形成缓冲，避免百香果被夹伤；伸缩杆8通过第二固定件30直接安装在夹爪电机5的机身上；刀片9与伸缩杆8前端通过第一固定件26相连接；刀片9外观形状为半圆形；

由于百香果的果梗较为粗硬，因此采用夹持切割法来完成对百香果的采摘，控制系统控制夹爪电机5启动，使两夹爪6张开夹持百香果，然后驱动伸缩杆8做伸缩运动，使刀片9对果柄进行切割完成采摘工作，采摘结束后驱动机械臂3运动，使夹爪6位于漏斗19正上方，张开夹爪6，百香果掉落进入漏斗19中；被夹持的百香果切割难度小，采摘效率高；

收集机构，收集机构包括漏斗19、收集箱21；漏斗19安装在放置板上，漏斗19底部固接有软管组件，软管组件底部与收集箱21之间安装有输送带组件；收集箱21安装在行走机构上；软管组件可以对百香果进行缓冲，减少百香果的损伤率；漏斗19和软管组件跟随升降驱动机构做升降运动，使得漏斗19和夹爪6的位置同步调整，当百香果切割完毕需要投放到漏斗19中时，可以减少夹爪6的移动距离，使夹爪6快速便捷的将百香果投放到漏斗19中，从而大幅度减少夹爪6和伸缩杆8的停歇时间，提高采摘工作效率；漏斗19设置在放置台16一侧，不干涉夹爪6和刀片9对百香果的夹持切割，采摘操作便捷；

控制系统，控制系统安装在行走机构上，控制系统与行走机构、升降驱动机构、视觉系统、机械臂3、电动夹爪、伸缩杆8、输送带组件均电性连接；控制系统包括PLC控制器(图中未示出)和控制面板(图中未示出)，PLC控制器型号为AS228P-A，控制面板型号为PP865，控制系统和智能车1上的第一控制器、第一电机2、双目相机4、机械臂3上的第二控制器、夹爪电机5上的第三控制器、伸缩杆8、第二电机33均电性连接；通过操控控制面板，将PLC控制器的指令信息输送给各个执行部位，完成机械化采收工作。

进一步优化方案，升降驱动机构包括：

支架11，支架11安装在行走机构上，支架11相对的两侧壁上安装有滑轨10，两滑轨10内滑动连接有滑块12；支架11材料为铝型材，支架11包括一个顶板，顶板四角处分别固接有支板，支板底端固定安装在承载座25上，两滑轨10安装在两支板相对的侧壁上，滑轨10为内置双轴心导轨，滑块12为滚轮滑块，具有防尘的优点，可适应户外作业尘土多的环境，保证滑块12在滑轨10内稳定滑动；

滚珠丝杠组件，滚珠丝杠组件顶部安装在支架11顶壁上，底部伸入至支架11内，滚珠丝杠组件上滑动套设有丝杠螺母14；滚珠丝杠组件与控制系统电性连接；

其中，丝杠螺母14与放置板固接，两滑块12固接在放置板的两端；丝杠螺母14在滚珠丝杠组件上滑动时，滑块12对丝杠螺母14的运动方向进行限位。

进一步优化方案，滚珠丝杠组件包括固定安装在支架11顶壁上的第一电机2，第一电机2的输出轴上固定安装有丝杠13；丝杠13伸入至支架11内，且底端通过第一轴承座22安装在行走机构的顶面上；丝杠螺母14滑动套设在丝杠13上；第一电机2与控制系统电性连接；

丝杠13顶端转动连接有第二轴承座28，第二轴承座28固定安装在支架11上，丝杠13底端转动连接有第一轴承座22，第一轴承座22固定安装在行走机构的顶面上；第一电机2的输出轴与丝杠13顶端通过联轴器29连接；如此设置，使得第一电机2带动丝杠13转动，丝杠螺母14在丝杠13上进行上下移动，从而带动放置台16上下移动，进而带动位于放置台16上的机械臂3、双目相机4、漏斗19上下移动。

进一步优化方案，输送带组件包括固定安装在行走机构上的皮带输送机17，皮带输送机17进料端的机架上固定安装有挡料板18，挡料板18上开设有安装孔23；收集箱21位于皮带输送机17的出料端；皮带输送机17与控制系统电性连接；皮带输送机17包括机架31、传送带32、第二电机33；机架31固定安装在承载座25上，第二电机33固定安装在机架31上，机架31的低端和高端处分别转动连接有传输辊，第二电机33的输出轴与其中一个传输辊固接，两个传输辊上传送有传送带32；第二电机33与控制系统电性连接，控制系统控制第二电机33启动，第二电机33驱动其中一个传输辊转动，通过传送带32带动另一个传输辊转动，从而使传送带32传送；机架31倾斜设置，进料端位于低端，出料端位于高端，挡料板18安装在机架31的低端处，挡料板18为盒体形状，挡料板18相对的两侧板固定安装在机架31两端，挡料板18靠近机架31低端的侧板的底端与传送带32滑动连接，防止百香果掉落，挡料板18远离机架31低端的侧板的底端与传送带32之间有一定间距，可以让百香果通过；挡料板18顶板上开设有安装孔23；

软管组件包括软管20；软管20一端通过喉箍24与漏斗19底部固接，另一端伸入至安装孔23内；软管20为PVC软管，软管20设有弯曲段，从漏斗19下落的百香果按照弯曲路径滑落，对百香果进行缓冲，软管20的下端直接卡进安装孔23，当百香果从软管20下端出来时进入传送带32上，挡料板18可以防止百香果掉落到皮带输送机17之外的地方；如此设置，使得百香果通过软管20滑落到传送带32低端处，传送带32再将百香果运输到收集箱21中，当收集箱21百香果装满时，直接搬走更换新的收集箱21，操作方便；

承载座25上安装有蓄电池(图中未示出)，蓄电池为第一电机2、第二电机33、夹爪电机5、伸缩杆8、智能车1、机械臂3、双目相机4、PLC控制器和控制面板统提供电力支持。

工作过程：本实用新型的百香果采收智能车在使用时，可以在智能车1和双目相机4的协助下向前行驶，并由控制系统控制智能车1转向，双目相机4对百香果拍照，将照片信息传输给控制系统，控制系统根据百香果位置信息控制智能车1停止，并控制第一电机2启动，第一电机2带动丝杠13转动，丝杠螺母14在丝杠13上进行上下移动，从而带动放置台16上下移动，进而带动位于放置台16上的机械臂3、双目相机4、漏斗19上下移动，将机械臂3上升到指定高度后，控制系统控制机械臂3对夹爪电机5和伸缩杆8的位置进行精准调整，且控制夹爪电机5启动，使两夹爪6张开夹持百香果，然后驱动伸缩杆8做伸缩运动，使刀片9对果柄进行切割完成采摘工作，采摘结束后控制系统驱动机械臂3运动，使夹爪6位于漏斗19正上方，张开夹爪6，百香果掉落进入漏斗19中，使得百香果通过软管20滑落到传送带32的低端处，传送带32再将百香果运输到收集箱21中，当收集箱21百香果装满时，直接搬走更换新的收集箱21；当采摘完果园通道内一侧的百香果后，智能车1前进至果园的人行区，掉头返回，采摘通道另一侧的百香果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.百香果采收智能车，其特征在于，包括：

行走机构；

升降驱动机构，所述升降驱动机构安装在所述行走机构上，所述升降驱动机构的移动端安装有放置板；所述放置板上安装有视觉系统和机械臂(3)；

执行机构，所述执行机构包括安装在所述机械臂(3)末端的电动夹爪，所述电动夹爪的固定端安装有伸缩杆(8)，所述伸缩杆(8)的伸缩端安装有刀片(9)；

收集机构，所述收集机构包括漏斗(19)、收集箱(21)；所述漏斗(19)安装在所述放置板上，所述漏斗(19)底部固接有软管组件，所述软管组件底部与所述收集箱(21)之间安装有输送带组件；所述收集箱(21)安装在所述行走机构上；

控制系统，所述控制系统安装在所述行走机构上，所述控制系统与所述行走机构、所述升降驱动机构、所述视觉系统、所述机械臂(3)、所述电动夹爪、所述伸缩杆(8)、所述输送带组件均电性连接。

2.根据权利要求1所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述升降驱动机构包括：

支架(11)，所述支架(11)安装在所述行走机构上，所述支架(11)相对的两侧壁上安装有滑轨(10)，两所述滑轨(10)内滑动连接有滑块(12)；

滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件顶部安装在所述支架(11)顶壁上，底部伸入至所述支架(11)内，所述滚珠丝杠组件上滑动套设有丝杠螺母(14)；所述滚珠丝杠组件与所述控制系统电性连接；

其中，所述丝杠螺母(14)与所述放置板固接，两所述滑块(12)固接在所述放置板的两端。

3.根据权利要求2所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述滚珠丝杠组件包括固定安装在所述支架(11)顶壁上的第一电机(2)，所述第一电机(2)的输出轴上固定安装有丝杠(13)；所述丝杠(13)伸入至所述支架(11)内，且底端通过第一轴承座(22)安装在所述行走机构的顶面上；所述丝杠螺母(14)滑动套设在所述丝杠(13)上；所述第一电机(2)与所述控制系统电性连接。

4.根据权利要求3所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述输送带组件包括固定安装在所述行走机构上的皮带输送机(17)，所述皮带输送机(17)进料端的机架上固定安装有挡料板(18)，所述挡料板(18)上开设有安装孔(23)；所述收集箱(21)位于所述皮带输送机(17)的出料端；所述皮带输送机(17)与所述控制系统电性连接；

所述软管组件包括软管(20)；所述软管(20)一端通过喉箍(24)与所述漏斗(19)底部固接，另一端伸入至所述安装孔(23)内。

5.根据权利要求1所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述电动夹爪包括安装在所述机械臂(3)末端的夹爪电机(5)，所述夹爪电机(5)与所述控制系统电性连接，所述夹爪电机(5)的输出端固定安装有两夹爪(6)，所述夹爪电机(5)上安装有所述伸缩杆(8)；所述刀片(9)位于所述夹爪(6)上方。

6.根据权利要求4所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述视觉系统包括固定安装在所述放置板上的双目相机(4)，所述双目相机(4)与所述控制系统电性连接。

7.根据权利要求6所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述放置板包括与所述丝杠螺母(14)固接的工型连接板(15)；所述工型连接板(15)上固接有放置台(16)，所述双目相机(4)、所述机械臂(3)和所述漏斗(19)均安装在所述放置台(16)上；两所述滑块(12)固接在所述工型连接板(15)的两端。

8.根据权利要求5所述的百香果采收智能车，其特征在于：两所述夹爪(6)相对的侧壁上均固接有橡胶垫(7)。

9.根据权利要求4所述的百香果采收智能车，其特征在于：所述行走机构包括与所述控制系统电性连接的智能车(1)；所述智能车(1)顶部固接有承载座(25)，所述支架(11)、所述丝杠(13)、所述皮带输送机(17)、所述控制系统、所述收集箱(21)均安装在所述承载座(25)上。

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