单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法技术

本发明专利技术公开了单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法。人工或地面运行机器设备在采摘搬运过程中因地形复杂容易造成葡萄损坏。本发明专利技术采用的采摘喷药方法包括葡萄架、运送架、采摘车和运送车。葡萄架包括采摘吊轨组和葡萄框架。运送架包括运送框架、固定梁、运送轨道和限位器。运送车包括运送车基座、滑动组件、运送吊轨、运送转轴、运送车驱动件和主动滚子。采摘车包括采摘驱动机构、采摘手臂、托架、葡萄篮和药箱。采摘驱动机构包括小车基座、滑台组件、行进转轴、主动轮、从动轮、行进驱动件、旋转驱动件和升降驱动件。本发明专利技术在葡萄架和运送架上端架设轨道，使采摘车和运送车在轨道上悬空运行，机动性较高。

【技术实现步骤摘要】
单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法
本专利技术属于农业机械
，具体涉及一种单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法。
技术介绍
葡萄的枝蔓比较柔软，栽培时需要搭架，主要架式分为篱架和棚架两大类型。篱架式架面与地面垂直，形似篱笆故称篱架。篱架又分为单篱架和双臂篱架，单篱架每行设一个架面，优点是通风透光好，便于田间管理和机械化耕作、采收、喷药等被广泛应用。缺点是葡萄支架通常采用水泥柱，牢固性不强。葡萄因具有较高的营养价值、药用价值和经济价值，其消费需求逐年增加。但随着葡萄种植产业的规模化发展，葡萄种植产业正在迈向现代农业，生产与管理方式向自动化、智能化转型。人工采摘葡萄与果树喷药需要大量的劳动力，劳动强度大，人员管理繁琐，增加农户的成本。为了提高土地与空间的利用效率，大多数农户在葡萄园套种其它作物，使得人工或地面运行机器设备不宜进行葡萄采摘与果树喷药操作。而且葡萄皮薄多汁，人工或地面运行机器设备在搬运途中因地形复杂容易造成葡萄损坏。因此，需要一种自动化水平高、功能多样、适用于复杂地形的农业机械设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法。本专利技术采用的采摘喷药装置包括葡萄架、运送架、采摘车和运送车。所述的葡萄架包括采摘吊轨组和葡萄框架。所述的葡萄框架包括采摘横梁和n根葡萄支架，2≤n≤50。n根葡萄支架沿垂直葡萄地垄向的方向依次等间隔排列设置，且顶端均与采摘横梁固定。所述的葡萄框架共有m个，3≤m≤20。m个葡萄框架沿葡萄地的垄向依次等距排列设置。采摘吊轨组由两根沿葡萄地垄向设置的采摘吊轨组成。两根采摘吊轨均与采摘横梁固定。采摘吊轨组共有n-1个。同一葡萄框架内任意两根相邻葡萄支架之间均有一个采摘吊轨组。n-1个采摘吊轨组对应n-1个采摘通道。所述的运送架包括运送框架、固定梁、运送轨道和限位器。所述的运送框架包括运送横梁和n根运送支架。n根运送支架的顶端均与运送横梁固定。其中一个位于最外端的葡萄框架为两用葡萄框架。固定梁的一端与运送横梁固定,另一端与两用葡萄框架内采摘横梁固定。两根沿垂直葡萄地垄向的方向设置的运送轨道均与固定梁固定。所述的限位器共有n-1个。n-1个限位器均与其中一根运送轨道固定。同一运送框架内任意两根相邻的运送支架之间均有一个限位器。所述的限位器包括限位架、第一限位块和第二限位块。第一限位块及第二限位块均与限位架构成滑动副。第一限位块由第一电动推杆驱动。第二限位块由第二电动推杆驱动。第一限位块的内侧面与第二限位块的内侧面相对且间隔设置。第一限位块的内侧面及第二限位块的内侧面上均嵌有压力传感器。所述的运送车包括运送车基座、滑动组件、运送吊轨、运送转轴、运送车驱动件和主动滚子。运送车基座顶部的四个角上设置有滑动组件。滑动组件包括U形架和从动滚子。从动滚子的内端支承在U形架上。其中两个滑动组件上的从动滚子与其中一根运送轨道滚动接触。另两个滑动组件上的从动滚子与另一根运送轨道滚动接触。运送转轴支承在运送车基座的顶部。运送转轴的两端与两个主动滚子分别固定。两个主动滚子与两根运送轨道分别滚动接触。运送转轴由运送车驱动件驱动。两根运送吊轨均与运送车基座的底部固定。运送吊轨的横截面与采摘吊轨的横截面相同。运送吊轨与采摘吊轨等高设置。所述的采摘车包括采摘驱动机构、采摘手臂、托架、葡萄篮和药箱。所述的采摘驱动机构包括小车基座、滑台组件、行进转轴、主动轮、从动轮、行进驱动件、旋转驱动件和升降驱动件。垫板与小车基座构成转动副，并由旋转驱动件驱动。所述的滑台组件包括滑块、上顶板、下底板和光轴。两根光轴的顶端均与上顶板固定，底端均与下底板固定。滑台组件内的滑块的两侧均固定有安装支架座。上顶板与垫板固定。滑块与两根光轴构成滑动副，并由升降驱动件驱动。所述的行进转轴支承在小车基座的底部，并由行进驱动件驱动。两个主动轮与行进转轴的两端分别固定。两个从动轮同轴设置，且均支承在小车基座的底部。两个主动轮与两个从动轮分别在行进转轴的轴线方向上对齐。所述的托架包括葡萄篮托盘、药箱托盘和固定架。药箱托盘及两个葡萄篮托盘均固定在固定架上。药箱托盘位于两个葡萄篮托盘之间。固定架的顶部与滑台组件内的下底板固定。两个葡萄篮托盘上均放置有葡萄篮。药箱托盘上放置有药箱。所述的采摘手臂包括舵盘、舵机、机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机、第一肢节、第二肢节和末端执行组件。第一肢节的一端与舵盘铰接。第一肢节由机械臂第一电机驱动。第一肢节的另一端与第二肢节的一端铰接，第二肢节由机械臂第二电机驱动。所述的末端执行组件包括机械爪、剪断件、摄像头、农药喷嘴和支座。支座与第二肢节远离第一肢节的那端铰接。支座由机械臂第三电机驱动。两个摄像头均固定在支座上。农药喷嘴固定在支座上。农药喷嘴上设置有水管接口。所述的机械爪包括爪体和张合驱动件。爪体包括爪架和爪勾。爪架呈半圆环形。爪架与两根爪勾的顶端固定。爪体共有两个。两个爪体的爪架内端均与支座铰接。两个爪体由张合驱动件驱动。剪断件包括定刀、动刀和剪断驱动件。定刀的内端与支座固定。动刀的内端与定刀的内端铰接。动刀靠近定刀的那侧设置有刃口。动刀由剪断驱动件驱动。所述的采摘手臂共有两个。两个采摘手臂内的舵盘与两个安装支架座分别构成转动副。两个舵盘由两个舵机分别驱动。该单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法包括采摘方法和喷药方法。采摘方法具体如下：步骤一、运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。将1赋值给i。步骤二、旋转驱动件驱动滑块到达上极限位置，行进驱动件驱动采摘车到达第i个采摘通道内的两根采摘吊轨上。步骤三、驱动滑块向下滑动，两个摄像头持续拍摄。若其中一个摄像头的拍摄范围内出现葡萄串后，旋转驱动件停止运动，与该摄像头对应的采摘手臂作为工作采摘手臂。采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得葡萄串的果柄处于定刀与动刀之间。并进入步骤四。若滑块到达下极限位置，则进入步骤九。步骤四、工作采摘手臂上爪体驱动件驱动两个爪体合紧。爪体上的爪勾勾住葡萄串。步骤五、工作采摘手臂上剪断驱动件运动，使得定刀与动刀合紧，剪断连接葡萄串的果柄。步骤六、工作采摘手臂上剪断驱动件驱动动刀复位。工作采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得被机械爪夹住的葡萄串进入工作采摘手臂对应的葡萄篮。步骤七、工作采摘手臂上爪体驱动件驱动两个爪体张开。机械爪松开的葡萄串。之后，采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得采摘手臂复位。进入步骤八。步骤八、执行步骤三至七。步骤九、旋转驱动件驱动滑块到达上极限位置。若采摘车与第i个采摘通道内采摘吊轨远离运送架那端的端面距离小于a，则行进驱动件驱动采摘车到达两根运送吊轨上，并执行步骤十。否则，行进驱动件驱动采摘车沿采摘吊轨上向远离运送架的方向行进a距离，并执行步骤三至八，0.2m≤a≤1m。步骤十、若i小于2，则运送车驱动件运动，使得两根运送吊轨与第i+1个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。之后，将i增大1，并执行步骤二至九。若i等于2，则采摘结束。喷药方法具体如下：步骤一、运送车驱动件运动，使得两根运送吊轨与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。将赋值给i。步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法，其特征在于：采用的采摘喷药装置包括葡萄架、运送架、采摘车和运送车；所述的葡萄架包括采摘吊轨组和葡萄框架；所述的葡萄框架包括采摘横梁和n根葡萄支架，2≤n≤50；n根葡萄支架沿垂直葡萄地垄向的方向依次等间隔排列设置，且顶端均与采摘横梁固定；所述的葡萄框架共有m个，3≤m≤20；m个葡萄框架沿葡萄地的垄向依次等距排列设置；采摘吊轨组由两根沿葡萄地垄向设置的采摘吊轨组成；两根采摘吊轨均与采摘横梁固定；采摘吊轨组共有n‑1个；同一葡萄框架内任意两根相邻葡萄支架之间均有一个采摘吊轨组；n‑1个采摘吊轨组对应n‑1个采摘通道；所述的运送架包括运送框架、固定梁、运送轨道和限位器；所述的运送框架包括运送横梁和n根运送支架；n根运送支架的顶端均与运送横梁固定；其中一个位于最外端的葡萄框架为两用葡萄框架；固定梁的一端与运送横梁固定,另一端与两用葡萄框架内采摘横梁固定；两根沿垂直葡萄地垄向的方向设置的运送轨道均与固定梁固定；所述的限位器共有n‑1个；n‑1个限位器均与其中一根运送轨道固定；同一运送框架内任意两根相邻的运送支架之间均有一个限位器；所述的限位器包括限位架、第一限位块和第二限位块；第一限位块及第二限位块均与限位架构成滑动副；第一限位块由第一电动推杆驱动；第二限位块由第二电动推杆驱动；第一限位块的内侧面与第二限位块的内侧面相对且间隔设置；第一限位块的内侧面及第二限位块的内侧面上均嵌有压力传感器；所述的运送车包括运送车基座、滑动组件、运送吊轨、运送转轴、运送车驱动件和主动滚子；运送车基座顶部的四个角上设置有滑动组件；滑动组件包括U形架和从动滚子；从动滚子的内端支承在U形架上；其中两个滑动组件上的从动滚子与其中一根运送轨道滚动接触；另两个滑动组件上的从动滚子与另一根运送轨道滚动接触；运送转轴支承在运送车基座的顶部；运送转轴的两端与两个主动滚子分别固定；两个主动滚子与两根运送轨道分别滚动接触；运送转轴由运送车驱动件驱动；两根运送吊轨均与运送车基座的底部固定；运送吊轨的横截面与采摘吊轨的横截面相同；运送吊轨与采摘吊轨等高设置；所述的采摘车包括采摘驱动机构、采摘手臂、托架、葡萄篮和药箱；所述的采摘驱动机构包括小车基座、滑台组件、行进转轴、主动轮、从动轮、行进驱动件、旋转驱动件和升降驱动件；垫板与小车基座构成转动副，并由旋转驱动件驱动；所述的滑台组件包括滑块、上顶板、下底板和光轴；两根光轴的顶端均与上顶板固定，底端均与下底板固定；滑台组件内的滑块的两侧均固定有安装支架座；上顶板与垫板固定；滑块与两根光轴构成滑动副，并由升降驱动件驱动；所述的行进转轴支承在小车基座的底部，并由行进驱动件驱动；两个主动轮与行进转轴的两端分别固定；两个从动轮同轴设置，且均支承在小车基座的底部；两个主动轮与两个从动轮分别在行进转轴的轴线方向上对齐；所述的托架包括葡萄篮托盘、药箱托盘和固定架；药箱托盘及两个葡萄篮托盘均固定在固定架上；药箱托盘位于两个葡萄篮托盘之间；固定架的顶部与滑台组件内的下底板固定；两个葡萄篮托盘上均放置有葡萄篮；药箱托盘上放置有药箱；所述的采摘手臂包括舵盘、舵机、机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机、第一肢节、第二肢节和末端执行组件；第一肢节的一端与舵盘铰接；第一肢节由机械臂第一电机驱动；第一肢节的另一端与第二肢节的一端铰接，第二肢节由机械臂第二电机驱动；所述的末端执行组件包括机械爪、剪断件、摄像头、农药喷嘴和支座；支座与第二肢节远离第一肢节的那端铰接；支座由机械臂第三电机驱动；两个摄像头均固定在支座上；农药喷嘴固定在支座上；农药喷嘴上设置有水管接口；所述的机械爪包括爪体和张合驱动件；爪体包括爪架和爪勾；爪架呈半圆环形；爪架与两根爪勾的顶端固定；爪体共有两个；两个爪体的爪架内端均与支座铰接；两个爪体由张合驱动件驱动；剪断件包括定刀、动刀和剪断驱动件；定刀的内端与支座固定；动刀的内端与定刀的内端铰接；动刀靠近定刀的那侧设置有刃口；动刀由剪断驱动件驱动；所述的采摘手臂共有两个；两个采摘手臂内的舵盘与两个安装支架座分别构成转动副；两个舵盘由两个舵机分别驱动；该单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法包括采摘方法和喷药方法；采摘方法具体如下：步骤一、运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接；将1赋值给i；步骤二、旋转驱动件驱动滑块到达上极限位置，行进驱动件驱动采摘车到达第i个采摘通道内的两根采摘吊轨上；步骤三、驱动滑块向下滑动，两个摄像头持续拍摄；若其中一个摄像头的拍摄范围内出现葡萄串后，旋转驱动件停止运动，与该摄像头对应的采摘手臂作为工作采摘手臂；采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得葡萄串的果柄处于定刀与动刀之间；并进入步骤四；若滑块到达下极限位置，则...

【技术特征摘要】
1.单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法，其特征在于：采用的采摘喷药装置包括葡萄架、运送架、采摘车和运送车；所述的葡萄架包括采摘吊轨组和葡萄框架；所述的葡萄框架包括采摘横梁和n根葡萄支架，2≤n≤50；n根葡萄支架沿垂直葡萄地垄向的方向依次等间隔排列设置，且顶端均与采摘横梁固定；所述的葡萄框架共有m个，3≤m≤20；m个葡萄框架沿葡萄地的垄向依次等距排列设置；采摘吊轨组由两根沿葡萄地垄向设置的采摘吊轨组成；两根采摘吊轨均与采摘横梁固定；采摘吊轨组共有n-1个；同一葡萄框架内任意两根相邻葡萄支架之间均有一个采摘吊轨组；n-1个采摘吊轨组对应n-1个采摘通道；所述的运送架包括运送框架、固定梁、运送轨道和限位器；所述的运送框架包括运送横梁和n根运送支架；n根运送支架的顶端均与运送横梁固定；其中一个位于最外端的葡萄框架为两用葡萄框架；固定梁的一端与运送横梁固定,另一端与两用葡萄框架内采摘横梁固定；两根沿垂直葡萄地垄向的方向设置的运送轨道均与固定梁固定；所述的限位器共有n-1个；n-1个限位器均与其中一根运送轨道固定；同一运送框架内任意两根相邻的运送支架之间均有一个限位器；所述的限位器包括限位架、第一限位块和第二限位块；第一限位块及第二限位块均与限位架构成滑动副；第一限位块由第一电动推杆驱动；第二限位块由第二电动推杆驱动；第一限位块的内侧面与第二限位块的内侧面相对且间隔设置；第一限位块的内侧面及第二限位块的内侧面上均嵌有压力传感器；所述的运送车包括运送车基座、滑动组件、运送吊轨、运送转轴、运送车驱动件和主动滚子；运送车基座顶部的四个角上设置有滑动组件；滑动组件包括U形架和从动滚子；从动滚子的内端支承在U形架上；其中两个滑动组件上的从动滚子与其中一根运送轨道滚动接触；另两个滑动组件上的从动滚子与另一根运送轨道滚动接触；运送转轴支承在运送车基座的顶部；运送转轴的两端与两个主动滚子分别固定；两个主动滚子与两根运送轨道分别滚动接触；运送转轴由运送车驱动件驱动；两根运送吊轨均与运送车基座的底部固定；运送吊轨的横截面与采摘吊轨的横截面相同；运送吊轨与采摘吊轨等高设置；所述的采摘车包括采摘驱动机构、采摘手臂、托架、葡萄篮和药箱；所述的采摘驱动机构包括小车基座、滑台组件、行进转轴、主动轮、从动轮、行进驱动件、旋转驱动件和升降驱动件；垫板与小车基座构成转动副，并由旋转驱动件驱动；所述的滑台组件包括滑块、上顶板、下底板和光轴；两根光轴的顶端均与上顶板固定，底端均与下底板固定；滑台组件内的滑块的两侧均固定有安装支架座；上顶板与垫板固定；滑块与两根光轴构成滑动副，并由升降驱动件驱动；所述的行进转轴支承在小车基座的底部，并由行进驱动件驱动；两个主动轮与行进转轴的两端分别固定；两个从动轮同轴设置，且均支承在小车基座的底部；两个主动轮与两个从动轮分别在行进转轴的轴线方向上对齐；所述的托架包括葡萄篮托盘、药箱托盘和固定架；药箱托盘及两个葡萄篮托盘均固定在固定架上；药箱托盘位于两个葡萄篮托盘之间；固定架的顶部与滑台组件内的下底板固定；两个葡萄篮托盘上均放置有葡萄篮；药箱托盘上放置有药箱；所述的采摘手臂包括舵盘、舵机、机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机、第一肢节、第二肢节和末端执行组件；第一肢节的一端与舵盘铰接；第一肢节由机械臂第一电机驱动；第一肢节的另一端与第二肢节的一端铰接，第二肢节由机械臂第二电机驱动；所述的末端执行组件包括机械爪、剪断件、摄像头、农药喷嘴和支座；支座与第二肢节远离第一肢节的那端铰接；支座由机械臂第三电机驱动；两个摄像头均固定在支座上；农药喷嘴固定在支座上；农药喷嘴上设置有水管接口；所述的机械爪包括爪体和张合驱动件；爪体包括爪架和爪勾；爪架呈半圆环形；爪架与两根爪勾的顶端固定；爪体共有两个；两个爪体的爪架内端均与支座铰接；两个爪体由张合驱动件驱动；剪断件包括定刀、动刀和剪断驱动件；定刀的内端与支座固定；动刀的内端与定刀的内端铰接；动刀靠近定刀的那侧设置有刃口；动刀由剪断驱动件驱动；所述的采摘手臂共有两个；两个采摘手臂内的舵盘与两个安装支架座分别构成转动副；两个舵盘由两个舵机分别驱动；该单篱架葡萄园自动化采摘喷药方法包括采摘方法和喷药方法；采摘方法具体如下：步骤一、运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接；将1赋值给i；步骤二、旋转驱动件驱动滑块到达上极限位置，行进驱动件驱动采摘车到达第i个采摘通道内的两根采摘吊轨上；步骤三、驱动滑块向下滑动，两个摄像头持续拍摄；若其中一个摄像头的拍摄范围内出现葡萄串后，旋转驱动件停止运动，与该摄像头对应的采摘手臂作为工作采摘手臂；采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得葡萄串的果柄处于定刀与动刀之间；并进入步骤四；若滑块到达下极限位置，则进入步骤九；步骤四、工作采摘手臂上爪体驱动件驱动两个爪体合紧；爪体上的爪勾勾住葡萄串；步骤五、工作采摘手臂上剪断驱动件运动，使得定刀与动刀合紧，剪断连接葡萄串的果柄；步骤六、工作采摘手臂上剪断驱动件驱动动刀复位；工作采摘手臂上的机械臂第一电机、机械臂第二电机、机械臂第三电机转动，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云，王子睿，洪凡，宋玉庚，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33