CN219478573U - 一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业器械的技术领域，且公开了一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，包括铝金车身支架，铝金车身支架包括有导向轮、组合行走支架、承重轮一、承重轮二、驱动链轮以及履带总成，组合行走支架设置在铝金车身支架外部的两侧，导向轮转动连接在组合行走支架的外部，承重轮一和承重轮二分别转动连接在组合行走支架外部的上下两侧，驱动链轮活动套接在导向轮、承重轮一以及承重轮二的外部，铝金车身支架的外部设置有螺旋输送装置，螺旋输送装置远离铝金车身支架的一端设置有果实分配装置，相对于传统自动采摘机器的功能结构单一，本机器集采摘清洗消毒烘干分类包装一体，能很好地实现一体化，大大提高了工作效率。

Description

一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机

技术领域

本实用新型涉及农业器械的技术领域，具体为一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机。

背景技术

果蔬采摘机器人研究始于20世纪60年代的美国,采用的收获方式主要有机械震摇式和气动震摇式,其缺点是果实易损,效率不高。此后,随着电子技术和科学技术的发展,特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的成熟,采摘机器人的研究和开发技术得到了快速发展，国内对一体化番茄采摘机器人的研究有一定的成果,但大多还停留在研究阶段,而这些采摘机器人一般体积比较大,适用范围较小，且多使用低自由度机械臂采摘，对番茄识别程度低，制作成本比较高,智能化程度不是很高,并且一体化程度低，距离完全应用在实际农业中还有一定的差距。

为了解决上述问题，申请公布号CN2020211410137.5的实用新型专利公开了一种全自动番茄自动采摘运输一体化机器人，包括采摘车和运输车，运输车上设有收集装置，采摘车上设有无损采摘装置和输出端伸至收集装置的传送装置，吸附式无损采摘装置的锥形保护外壳一次只将一个番茄套住，真空吸盘开始扭转时不会碰伤到附近的果实，同时网兜装置采用柔性绳织网，可大大降低对番茄表面的冲击力，但上述采摘机依旧存在一些不足，上述采摘机仅包含采摘运输卸货功能，不能对番茄进一步进行包装处理，同时采摘效率低，只能一颗一颗采摘，且采摘范围较窄。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机。

(二)技术方案

本实用新型提供如下技术方案：一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，包括铝金车身支架，铝金车身支架包括有导向轮、组合行走支架、承重轮一、承重轮二、驱动链轮以及履带总成，组合行走支架设置在铝金车身支架外部的两侧，导向轮转动连接在组合行走支架的外部，承重轮一和承重轮二分别转动连接在组合行走支架外部的上下两侧，驱动链轮活动套接在导向轮、承重轮一以及承重轮二的外部，铝金车身支架的外部设置有螺旋输送装置，螺旋输送装置远离铝金车身支架的一端设置有果实分配装置。

优选的，所述果实分配装置为箱体状，果实分配装置内部的下侧设置有带式输送机一，果实分配装置的下方转动连接有车轮，果实分配装置的下表面固定连接有下视探头。

优选的，所述果实分配装置内的中心部位设置有锥形漏斗二，锥形漏斗二的上方设置有输料管，输料管的外部设置有压力传感器一，输料管的上方设置有高频震动器，锥形漏斗二的上方设置有升降杆,升降杆与锥形漏斗二之间设置有筛料板，筛料板的上方设置有压力传感器二。

优选的，所述果实分配装置的内部固定安装有分配罐，分配罐的内部设置有进料口，进料口的下方设置有带式输送机四。

优选的，所述果实分配装置外部的两侧分别设置有两个前车箱和两个后车厢，果实分配装置的外部固定安装有充电器。

优选的，所述果实分配装置内部的上方安装有压力式金属板，压力式金属板的上方设置有红外感应器,压力式金属板的上方还设置有若干个直热式烘干机，直热式烘干机的下方设置有带式输送机三，带式输送机三的下方设置有超声波震动筛选器，压力式金属板的上方设置有带式输送机二。

优选的，所述铝金车身支架的上端固定安装有锥形漏斗一，锥形漏斗一的内部固定镶嵌有静电农药喷头。

优选的，所述铝金车身支架的内部设置有中央清洁装置，中央清洁装置包括有水箱、螺旋输送装置以及真空水泵组成，水箱固定连接在铝金车身支架的内部，水箱与真空水泵通过设置水管进行连接，螺旋输送装置的内部转动连接有螺旋叶片，螺旋叶片的表面附着有带特制刷毛。

优选的，所述铝金车身支架外部的四角均设置有抓取装置，抓取装置包括有前端关节，前端关节的一端传动连接有关节一，关节一的内部设置有锥齿轮,锥齿轮的外部设置有内置电机，锥齿轮内设置有同步带，同步带远离锥齿轮的一侧设置有关节二，关节二远离同步带的一端传动连接有关节三，关节三远离关节二的一端传动连接有驱动关节，关节二与关节三之间设置有CCD红外摄像头，驱动关节远离关节三的一端安装有若干个柔性机械爪，每个柔性机械爪的外部均设置有前端传感器。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，具备以下有益效果：

1、该一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，相对于传统自动采摘机器的功能结构单一，无法满足多方位的工作需要，本机器集采摘清洗消毒烘干分类包装一体，能很好地实现一体化，大大提高了工作效率。

2、该一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，相对于传统的采摘机器采用人工操控采摘，人工成本高，而且工作时间短，受天气影响大，而本装置人工成本低，而且工作效率高，可自动识别果实的状态，精准性高，受天气影响较小，可全天候工作。

3、该一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，通过搭配了末端执行器和视觉的联合采摘系统，具有优秀的图像处理技术，机械臂上的摄像头能在瞬间捕捉信息，并处理信息，迅速的作出相应的反应，由于具有优秀的视觉系统和处理系统，大大降低了采摘果实时对果实产生伤害的可能性，具有包装保鲜功能，保持了果实的新鲜度，减少果实的损伤，质量下降等可能性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的正面剖视结构示意图；

图3为本实用新型图2中A处的局部放大结构示意图；

图4为本实用新型抓取机构的局部结构示意图；

图5为本实用新型图2中B处的局部放大结构示意图。

图中：1、导向轮；2、组合行走支架；3、承重轮一；4、承重轮二；5、驱动链轮；6、履带总成；7、水箱；8、铝金车身支架；9、锥形漏斗一；10、静电农药喷头；11、真空水泵；13、螺旋输送装置；14、带特制刷毛；15、螺旋叶片；16、水管；17、车轮；18、带式输送机一；19、锥形漏斗二；20、压力式金属板；21、红外感应器；22、直热式烘干机；23、带式输送机二；24、超声波震动筛选器；25、带式输送机三；26、分配罐；27、进料口；28、带式输送机四；29、前端关节；30、关节一；31、锥齿轮；32、同步带；33、关节二；34、关节三；35、驱动关节；36、柔性机械爪；37、前端传感器；38、CCD红外摄像头；39、内置电机；40、压力传感器一；41、输料管；42、高频震动器；43、升降杆；44、筛料板；45、压力传感器二；46、前车箱；47、后车厢；48、果实分配装置；49、下视探头；50、充电器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示，需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

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。

请参阅图1-图5，本实用新型提供技术方案：一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，包括铝金车身支架8，铝金车身支架8包括有导向轮1、组合行走支架2、承重轮一3、承重轮二4、驱动链轮5以及履带总成6，组合行走支架2设置在铝金车身支架8外部的两侧，导向轮1转动连接在组合行走支架2的外部，承重轮一3和承重轮二4分别转动连接在组合行走支架2外部的上下两侧，驱动链轮5活动套接在导向轮1、承重轮一3以及承重轮二4的外部，铝金车身支架8的外部设置有螺旋输送装置13，螺旋输送装置13远离铝金车身支架8的一端设置有果实分配装置48。

果实分配装置48为箱体状，果实分配装置48内部的下侧设置有带式输送机一18，果实分配装置48的下方转动连接有车轮17，果实分配装置48的下表面固定连接有下视探头49。

果实分配装置48内的中心部位设置有锥形漏斗二19，锥形漏斗二19的上方设置有输料管41，输料管41的外部设置有压力传感器一40，输料管41的上方设置有高频震动器42，锥形漏斗二19的上方设置有升降杆43,升降杆43与锥形漏斗二19之间设置有筛料板44，筛料板44的上方设置有压力传感器二45。

果实分配装置48的内部固定安装有分配罐26，分配罐26的内部设置有进料口27，进料口27的下方设置有带式输送机四28。

果实分配装置48外部的两侧分别设置有两个前车箱46和两个后车厢47，果实分配装置48的外部固定安装有充电器50。

果实分配装置48内部的上方安装有压力式金属板20，压力式金属板20的上方设置有红外感应器21,压力式金属板20的上方还设置有若干个直热式烘干机22，直热式烘干机22的下方设置有带式输送机三25，带式输送机三25的下方设置有超声波震动筛选器24，压力式金属板20的上方设置有带式输送机二23。

铝金车身支架8的上端固定安装有锥形漏斗一9，锥形漏斗一9的内部固定镶嵌有静电农药喷头10。

铝金车身支架8的内部设置有中央清洁装置，中央清洁装置包括有水箱7、螺旋输送装置13以及真空水泵11组成，水箱7固定连接在铝金车身支架8的内部，水箱7与真空水泵11通过设置水管16进行连接，螺旋输送装置13的内部转动连接有螺旋叶片15，螺旋叶片15的表面附着有带特制刷毛14。

铝金车身支架8外部的四角均设置有抓取装置，抓取装置包括有前端关节29，前端关节29的一端传动连接有关节一30，关节一30的内部设置有锥齿轮31,锥齿轮31的外部设置有内置电机39，锥齿轮31内设置有同步带32，同步带32远离锥齿轮31的一侧设置有关节二33，关节二33远离同步带32的一端传动连接有关节三34，关节三34远离关节二33的一端传动连接有驱动关节35，关节二33与关节三34之间设置有CCD红外摄像头38，驱动关节35远离关节三34的一端安装有若干个柔性机械爪36，每个柔性机械爪36的外部均设置有前端传感器37。

CCD红外摄像头38会通过图像捕捉适配器卡捕捉到番茄的三维定位与颜色色度以及果实的三维建模，分析出番茄的成熟度，位置，形态特征，以及区分各个番茄的分布，将得到的图像信息传输到机械的中央分析系统，包括光学分析及色彩分析，以VisionAssistant作为前端图像处理软件,将Vision Assistant生成的图像在中央上进行集成应用，分析计算出最佳的采摘方式、位置与时机。

将分析出的信息编译后传输到末端执行器，末端执行器得到路径规划后，控制着机械臂的移动，通过X轴Y轴Z轴的移动，将机械臂移动到分析出的结束位置，将柔性机械爪36对准番茄的中心，控制驱动系统将柔性机械爪36向番茄方向推进，舵机输出扭矩实现上下左右四个夹指在运动导轨上做相对运动，驱动柔性机械爪36抓住番茄，内置电机39驱动其旋转，摘下番茄，驱动内置电机39，通过同步带32、锥齿轮31等传动手段驱动前端关节29，关节一30，关节二33，关节三34，由前端传感器37与视觉系统中的CCD红外摄像头38判断柔性机械爪36是否接触触碰到番茄果实，再驱动内置电机，将机械爪上的柔性机械爪36收紧，由柔性机械爪36内侧正方形的槽内置的前端传感器37判断，是否到达设定值，如果达到内置电机39会驱动关节35旋转并弹出内置刀片切除根茎与果实之间的连接刀片末端装有弹簧，弹簧末端嵌入于长方形滑槽之中，被长方形滑槽内测的正方形小突起压缩，在执行指令传达到后，小突起收缩，使小刀片弹出，完成分离。分离后切割电机停转；末端执行器驱动机械臂运动，并保持四机械爪保持稳定不动将番茄取下，并放置到机械车中心的锥形漏斗一9中去，舵机反转夹指松开番茄，完成番茄的采摘。

如图2所示，锥形漏斗一9为了使果实能在重力作用下自动向下面管道运输，并完成一定的排序，上端被设计成圆锥形，下端则设计成较为平缓的圆锥形，锥形漏斗一9底座以焊接与螺纹链接的方式被固定在车身上方，锥形漏斗一9底部以水管16的方式与螺旋输送装置13相连，接着锥形漏斗一9上的漫反射光电开关感应器感应到有果实经过时，漫反射光电开关将会触发静电农药喷头10，静电农药喷头10以榫卯的链接方式每隔130°均匀地镶嵌在四周的漏斗壁上，静电农药喷头10内的高压静电发生器驱动液压调节阀、空气压缩机、气压调节阀，带动液泵，从喷头喷出雾状的消毒液，将果实进行消毒，在果实经过后，漫反射光电开关感应器又会自动关闭，使静电农药喷头10停止运作，避免消毒液向外泄露，随后果实在进入锥形漏斗一9的漏斗孔中后，漏斗由漏斗底部传输管进入到螺旋式输送机13的进料口中，再由进料口进入螺旋输送装置13体内，内置电机39会扭动螺旋叶片15轴承来驱动螺旋叶片15，并且内置电机39内转速感应器会控制合适转速，使得螺旋叶片15可以起到搅动水流到足以冲洗果实的程度，与水箱7链接处的真空水泵11会运作抽取水箱7中的水进入到螺旋式输送装置13中，驱动电机驱动螺旋叶片15转动时，而螺旋输送装置13处的螺旋叶片15及附在叶片上的带特制刷毛14会搅动番茄与水流向前移动，螺旋叶片15及带特制刷毛14在往前输送果实的同时也会果实进行全方位的清洗，在螺旋输送装置13与后面收纳车厢的连接处，水流会由水管16流入另一条水管16中，并流入到水箱7中去循环利用，即可用来清洗果实也可选择用于灌溉，而番茄果实则由螺旋叶片15输送到螺旋输送装置13外壳下部下料口，果实从下料口进到水管16，顺着水管16输送到收纳车厢中进行进一步的加工。

果实由管道输送到收纳车厢后会落在带式输送机三25上，多电机驱动头部双驱动滚筒，带动输送带运动，在感应器感应到番茄之后，驱动电机驱动软启动装置，使输送机开始运转，并且单片机对干燥装置发出指令，首先对电热丝通电，在通电情况下，电热丝很快就会升高到指定温度，之后对微型鼓风机进行通电，通过鼓风机将电热丝产生的热量吹至番茄，实现干燥处理，干燥室内采取一侧风道进风，另一侧风道回风两种给风方式循环交替运行的方式，有效增加了热空气的流动与扰动，两侧风道同时会即使排除干燥箱内多余热量，防止箱内过热，两侧的直热式烘干机22会将果实上的水分烘干，并将果实通过带式输送机输送到后方的压力式金属板20上，当果实总量达到设定的重量时，压力式金属板20会向下倾斜45°，将番茄倾倒在下方由柔性材料制作而成的斜坡上，柔性斜坡连接在箱体外壳及超声波震动筛选器间，番茄顺着斜坡滚落到超声波震动筛选器24中的集料架上。集料架是具有一定大小的集料筛孔的，超声波震动筛选器24上长方形内嵌式的压力传感器二45会检测集料架上果实总质量，在收集到达到设定重量的番茄后，驱动电机会驱动升降杆43将超声波震动筛选器24抬起一定高度，高频震动器42工作带动筛料板44震动，从而能够对番茄进行筛选，掉落到下方的锥形漏斗二19中，而震动完成后，高频震动器42会将集料架倾斜45°，将剩余番茄倒入后方的锥形漏斗中

果实分配装置48中的压力传感器二45会在达到设定重量时，将分配罐26移出，分配罐26底部的板会向下打开将果实倒入包装盒中，并将其封上一层保鲜膜，将果实按重量依次分配到由前车箱46在带式输送带一18作用下及超声波震动器带24的集料架作用下运送过来的小盒子里，并将其运送到后车厢47内，从而完成果实的简易包装，后备箱搭载了制冷室，保持小番茄的新鲜度。

CCD红外摄像头38配合相应的照明系统会对路况进行实时监测，并由机器人下端多组下视探头49测量落差高度，将数据输入到控制终端，与系统设定的安全高度进行相应的比对，实现对机器人的保护。

当机器人完成全过程清理之后，会自动前往搜寻充电桩的位置进行充电，充电器50与充电桩的充电极片相互接触，实现对设备的充电。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，包括铝金车身支架(8)，其特征在于：所述铝金车身支架(8)包括有导向轮(1)、组合行走支架(2)、承重轮一(3)、承重轮二(4)、驱动链轮(5)以及履带总成(6)，组合行走支架(2)设置在铝金车身支架(8)外部的两侧，导向轮(1)转动连接在组合行走支架(2)的外部，承重轮一(3)和承重轮二(4)分别转动连接在组合行走支架(2)外部的上下两侧，驱动链轮(5)活动套接在导向轮(1)、承重轮一(3)以及承重轮二(4)的外部，铝金车身支架(8)的外部设置有螺旋输送装置(13)，螺旋输送装置(13)远离铝金车身支架(8)的一端设置有果实分配装置(48)。

2.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述果实分配装置(48)为箱体状，果实分配装置(48)内部的下侧设置有带式输送机一(18)，果实分配装置(48)的下方转动连接有车轮(17)，果实分配装置(48)的下表面固定连接有下视探头(49)。

3.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述果实分配装置(48)内的中心部位设置有锥形漏斗二(19)，锥形漏斗二(19)的上方设置有输料管(41)，输料管(41)的外部设置有压力传感器一(40)，输料管(41)的上方设置有高频震动器(42)，锥形漏斗二(19)的上方设置有升降杆(43),升降杆(43)与锥形漏斗二(19)之间设置有筛料板(44)，筛料板(44)的上方设置有压力传感器二(45)。

4.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述果实分配装置(48)的内部固定安装有分配罐(26)，分配罐(26)的内部设置有进料口(27)，进料口(27)的下方设置有带式输送机四(28)。

5.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述果实分配装置(48)外部的两侧分别设置有两个前车箱(46)和两个后车厢(47)，果实分配装置(48)的外部固定安装有充电器(50)。

6.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述果实分配装置(48)内部的上方安装有压力式金属板(20)，压力式金属板(20)的上方设置有红外感应器(21),压力式金属板(20)的上方还设置有若干个直热式烘干机(22)，直热式烘干机(22)的下方设置有带式输送机三(25)，带式输送机三(25)的下方设置有超声波震动筛选器(24)，压力式金属板(20)的上方设置有带式输送机二(23)。

7.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述铝金车身支架(8)的上端固定安装有锥形漏斗一(9)，锥形漏斗一(9)的内部固定镶嵌有静电农药喷头(10)。

8.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述铝金车身支架(8)的内部设置有中央清洁装置，中央清洁装置包括有水箱(7)、螺旋输送装置(13)以及真空水泵(11)组成，水箱(7)固定连接在铝金车身支架(8)的内部，水箱(7)与真空水泵(11)通过设置水管(16)进行连接，螺旋输送装置(13)的内部转动连接有螺旋叶片(15)，螺旋叶片(15)的表面附着有带特制刷毛(14)。

9.根据权利要求1所述的一体化式番茄采摘加工及打药灌溉智能农机，其特征在于：所述铝金车身支架(8)外部的四角均设置有抓取装置，抓取装置包括有前端关节(29)，前端关节(29)的一端传动连接有关节一(30)，关节一(30)的内部设置有锥齿轮(31),锥齿轮(31)的外部设置有内置电机(39)，锥齿轮(31)内设置有同步带(32)，同步带(32)远离锥齿轮(31)的一侧设置有关节二(33)，关节二(33)远离同步带(32)的一端传动连接有关节三(34)，关节三(34)远离关节二(33)的一端传动连接有驱动关节(35)，关节二(33)与关节三(34)之间设置有CCD红外摄像头(38)，驱动关节(35)远离关节三(34)的一端安装有若干个柔性机械爪(36)，每个柔性机械爪(36)的外部均设置有前端传感器(37)。