【技术实现步骤摘要】
本技术属于农业机械领域,具体涉及颗粒状果实或作物的采摘装置,尤其是涉及一种用于枸杞的智能采摘装置以及使用该采摘装置的智能采摘方法。
技术介绍
枸杞既是传统名贵中药材,又是一种营养滋补品。据官方统计,仅2012年的甘肃地区,枸杞产量高达3.5万吨。由于枸杞果实成熟时水分含量很高和果皮娇嫩等特点,收集时很容易损伤;如果出现损伤,不仅会影响其外观色泽,还会降低药用价值。因此,需要采用柔性收集的方式,将枸杞果连同果把一起摘下。由于枸杞生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点,目前生产中采用的简单的手持式枸杞采摘器、采摘头和震动式采摘机。专利技术专利申请201010272425公布了一种“手持式枸杞采摘机”,这种设备仍然需要采摘人员的参与,对于提高枸杞采摘的自动化非常有限。同时,该设备是对一串枸杞枝条进行采摘,极易容易将未成熟的枸杞一起采摘,对于提高枸杞的质量和产量非常不利。专利技术专利201320182557.2公开了一种“升降式果实采摘机”,该采摘机中的升降装置包括设置于车架上的底板,设置于所述底板中央、并相嵌套的至少两个套设在油缸套内的伸缩油缸,用于操纵所述伸缩油缸的升降操纵台,设置于所述底板两侧的升降支架。该采摘机存在的问题是:(1)该升降装置柔性较差,只能升降,需要依靠调整整个机具的方向来改变方向;(2)采用液压进行升降,整体升降装置过于庞大,使用不灵活,成本高。综上所述,现有技术中,还未出现成熟的基于机器视觉的枸杞采摘装置;即使当前处于实验阶段并未申请专利的机器视觉采摘装置,依照现有的调研发现,利用机器视觉和采摘机 ...
【技术保护点】
智能辨识枸杞采摘装置,包括机架(12)以及设置在机架(12)上的电源系统、控制系统、驱动系统、机器视觉系统、枸杞采摘机械手(1)、枝条定位机械手(2)、枸杞采摘头以及果实收集装置;所述控制系统通过驱动系统与机器视觉系统、枸杞采摘机械手(1)、枝条定位机械手(2)、枸杞采摘头以及果实收集装置分别相连;所述机器视觉系统包括高位视觉系统(7)、低位视觉系统(8)和视觉升降系统(10);所述高位视觉系统(7)通过视觉升降系统(10)与机架(12)相连;其特征在于:所述机器视觉系统还包括设置在机架(12)上的滑台升降系统(9),所述低位视觉系统(8)、视觉升降系统(10)、枸杞采摘机械手(1)以及枝条定位机械手(2)均通过电动转盘(11)设置在滑台升降系统(9)上,进而与机架(12)相连;所述控制系统通过驱动系统与滑台升降系统(9)、视觉升降系统(10)、电动转盘(11)、枸杞采摘机机械手(1)、枝条定位机械手(2)分别相连;所述滑台升降系统(9)包括滑台I(9‑1)和方形台面(9‑2),所述方形台面(9‑2)通过滑台I(9‑1)与机架(12)连接;所述滑台I(9‑1)包括滑台主体(9‑1a)、 ...
【技术特征摘要】
1.智能辨识枸杞采摘装置,包括机架(12)以及设置在机架(12)上的电源系统、控制系统、驱动系统、机器视觉系统、枸杞采摘机械手(1)、枝条定位机械手(2)、枸杞采摘头以及果实收集装置;所述控制系统通过驱动系统与机器视觉系统、枸杞采摘机械手(1)、枝条定位机械手(2)、枸杞采摘头以及果实收集装置分别相连;所述机器视觉系统包括高位视觉系统(7)、低位视觉系统(8)和视觉升降系统(10);所述高位视觉系统(7)通过视觉升降系统(10)与机架(12)相连;其特征在于:所述机器视觉系统还包括设置在机架(12)上的滑台升降系统(9),所述低位视觉系统(8)、视觉升降系统(10)、枸杞采摘机械手(1)以及枝条定位机械手(2)均通过电动转盘(11)设置在滑台升降系统(9)上,进而与机架(12)相连;所述控制系统通过驱动系统与滑台升降系统(9)、视觉升降系统(10)、电动转盘(11)、枸杞采摘机机械手(1)、枝条定位机械手(2)分别相连;所述滑台升降系统(9)包括滑台I(9-1)和方形台面(9-2),所述方形台面(9-2)通过滑台I(9-1)与机架(12)连接;所述滑台I(9-1)包括滑台主体(9-1a)、滑块I(9-1b)、步进电机(9-1c)、主动齿轮(9-1d)和从动齿条(9-1e);所述滑台主体(9-1a)固定在机架(12)上,所述滑台主体(9-1a)的内部两侧嵌有两条从动齿条(9-1e),所述滑台主体(9-1a)上设有滑块I(9-1b),并通过滑块I(9-1b)与方形台面(9-2)连接;所述滑块I(9-1b)上固定设置步进电机(9-1c)和3-5个主动齿轮(9-1d),所述主动齿轮(9-1d)固定在步进电机(9-1c)的轴上,所述主动齿轮(9-1d)与从动齿条(9-1e)相错啮合。
2.根据权利要求1所述的智能辨识枸杞采摘装置,其特征在于:所述电动转盘(11)包括旋台(11-1)、盘体(11-2)、轴承(11-3)、联轴器(11-4)和伺服电机(11-5);所述盘体(11-2)和伺服电机(11-5)设置在方形台面(9-2)上,所述旋台(11-1)通过轴承(11-3)和盘体(11-2)连接,所述伺服电机(11-5)通过联轴器(11-4)与盘体(11-2)连接;所述视觉升降系统(10)包括升降导轨(10-1)、滑台II(10-2)、滑块II(10-3)、L型角码(10-4)、丝杠(10-5)、联轴器(10-6)和步进电机(10-7);所述滑台II(10-2)与丝杠(10-5)活动相连并沿升降导轨(10-1)运动,所述L型角码(10-4)通过滑块II(10-3)与滑台II(10-2)固定连接;所述步进电机(10-7)通过联轴器(10-6)与丝杠(10-5)相连。
3.根据权利要求1或2所述的智能辨识枸杞采摘装置,其特征在于:所述高位视觉系统(7)包括相机I(7-1)和滑轮双轴光杠滑台I(7-2);所述滑轮双轴光杠滑台I(7-2)包括滑台本体I(7-2a)、双轴光杠I(7-2b)、滑轮轴承I(7-2c)和滑台滑块I(7-2d);所述相机I(7-1)的底座通过滑台滑块I(7-2d)和滑轮双轴光杠滑台I(7-2)连接,所述滑台本体I(7-2a)通过L型角码I(10-4)与视觉升降系统(10)的滑块II(10-3)连接;所述滑台本体I(7-2a)内部两侧设置有双轴光杠I(7-2b),滑轮轴承I(7-2c)通过内部轴承固定在滑台滑块I(7-2d)上,滑台滑块I(7-2d)安装在滑台本体I(7-2a)上;所述低位视觉系统(8)包含相机II(8-1)和滑轮双轴光杠滑台II(8-2);所述滑轮双轴光杠滑台II包括滑台本体II(8-2a)、双轴光杠II、滑轮轴承II、滑台滑块II和L型角码II(8-2f)组成;所述相机II的底座直接和滑台本体II(8-2a)连接,所述滑台本体II(8-2a)通过L型角码II(8-2f)连接在前置定位杆(13-1)上;所述滑台本体II(8-2a)内部两侧设置有双轴光杠II,滑轮轴承II通过内部轴承固定在滑台滑块II上,滑台滑块II安装在滑台本体II(8-2a)上;所述机器视觉系统还包括激光传感器(29)组成的激光传感矩阵。
4.根据权利要求1所述的智能辨识枸杞采摘装置,其特征在于:所述枸杞采摘装置还包括定位杆(13),所述定位杆(13)包括前置定位杆(13-1)和后置定位杆(13-2);所述视觉升降系统(10)固定在后置定位杆(13-2)的末端,所述后置定位杆(13-2)的首端固定在旋台(11-1)的边缘;所述低位视觉系统(8)固定在前置定位杆(13-1)的末端,所述前置定位杆(13-1)的首端固定在旋台(11-1)边缘;所述低位视觉系统(8)与视觉升降系统(10)设置在旋台(11-1)的同一轴线上;所述枸杞采摘机械手(1)和枝条定位机械手(2)各包含一套六自由度机械手;所述枸杞采摘机机械手(1)和枝条定位机械手(2)并排放置在旋台(11-1)的中心轴线上。
5.根据权利要求1所述的智能辨识枸杞采摘装置,其特征在于:所述枸杞采摘头包括采摘头壳体(14)以及设置在采摘头壳体(14-1)内部的主辊轮(18)、传动系统(16)和副辊轮(19);所述主辊轮(18)包括正转主辊轮(18-1)和反转主辊轮(18-2),所述正转主辊轮(18-1)和反转主辊轮(18-2)相向转动;所述副辊轮包括正转副辊轮(19-1)和反转副辊轮(19-2),所述正转副辊轮(19-1)和反转副辊轮(19-2)相向转动;所述正转副辊轮(19-1)设置在正转主辊轮(18-1)的上方,所述反转副辊轮(19-2)设置在反转主辊轮(18-2)的上方;所述驱动系统通过传动系统(16)带动主辊轮(18)和副辊轮(19)的转动以实现枸杞的采摘。
6.根据权利要求5所述的智能辨识枸杞采摘装置,其特征在于:所述传动系统包括梅花弹性联轴器(16-1)、第一传动轴(16-2)、给正转副辊轮(19-1)和正转主辊轮(18-1)提供动力的正向传动装置(16-3)、给反转副辊轮(19-2)和反转主辊轮(18-2)提供动力的反向传动装置(16-4);
所述正向传动装置(16-3)包括正旋蜗杆(16-3a)、第二传动轴I(16-3b)、正旋涡轮(16-3c)、第一级传动皮带轮I(16-3e)、传动过渡轴I(16-3f)、第二级传动皮带轮I(16-3g)、第三传动轴I(16-3h);所述反向传动装置(16-4)包括反旋蜗杆(16-4a)、第二传动轴II(16-4b)、反旋涡轮(16-4c)、第一级传动皮带轮II(16-4e)、传动过渡轴II(16-4f)、第二级传动皮带轮II(16-4g)、第三传动轴II(16-4h);
所述传动系统的连接方式为:所述梅花弹性联轴器(16-1)的一端与外接电机输出轴相连接,另一端与...
【专利技术属性】
技术研发人员:李娟,岳丹松,范继臣,陈晶,郭亭亭,闫法兵,田志超,
申请(专利权)人:青岛农业大学,青海芊芊农牧科技开发有限公司,
类型:新型
国别省市:山东;37
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