一种拔取式萝卜收获机器人制造技术

本发明专利技术公布了一种拔取式萝卜收获机器人，包括主框架和分别与主框架连接的行走机构、拔取机构、传输机构、切叶机构、感知机构、驱动机构、控制机构和电池箱，所述行走机构设置在主框架的下端用以支撑机器人行走，所述拔取机构设置在主框架前端且与传输机构相邻设置，所述传输机构设置在主框架内，且所述传输机构为自下向上倾斜设置，所述切叶机构设置在传输机构后端，所述感知机构设置在所述拔取机构前端，所述驱动机构包含设置在不同机构中的多个驱动电机，所述控制机构用于控制机器人动作，所述电池箱用于给机器人供电。提出了一种无需挖掘辅助的单纯拔取式萝卜收获机器人。

A Pull-out Radish Harvesting Robot

【技术实现步骤摘要】
一种拔取式萝卜收获机器人
本专利技术涉及农业装备
，具体涉及一种拔取式萝卜收获机器人。
技术介绍
一个国家的经济、科技水平与自然条件将直接影响其农业机械化水平。我国农业正面临劳动力短缺和人力成本不断上涨的困境，智能化作业装备成为我国农机装备技术研究中急需解决的问题。我国的萝卜、大蒜、莴苣、白菜等作物的种植面积大、收获机械化率非常低，收获装备技术不能满足实际生产作业的需求，仍然以传统的人工收获方式为主。虽然少数地区使用萝卜收获机进行采收，但是现有的萝卜采收机几乎只能在我国极少数地区进行胡萝卜的收获作业，很难对白萝卜这类作物进行有效收获。而且，这类装备大多需要外部提供动力，即使像久保田胡萝卜收获机这类自走式装备，仍然需要操作人员持续操纵装备，以对准作物植株行进行采收作业，其操作难度大，漏收率和破损率较高，收获效率不高。依赖人工进行收获作业这种现状，将严重影响种植户的经济效益，从而制约我国萝卜产业的健康发展。而现有的机械化收获技术主要存在如下几个方面的不足：首先，大多数收获装备为侧挂式收获机械，需要外部提供动力，外部动力多由拖拉机来提供，拖拉机的重量较大，会对土壤形成巨大压力，破坏土壤结构，不利于作物生长。其次，无论是侧挂式还是自走式收获机械，都需要操作人员时刻操纵拖拉机或收获机以对准收获对象进行采收作业，加大了操作难度，而且也增加了操作员的劳动强度。尤其在长期作业时，不仅会使得操作人员倍感疲劳，而且，也容易导致收获机械漏收和损伤率上升。鉴于此，一些农机企业和研究机构试图通过研制无人驾驶拖拉机来应对，显然，问题的关键不在于外部动力的自动化，而在于收获机械的自动化。第三，现有采收装备多为挖掘式收获机械。采用挖掘的方法进行萝卜的收获，必将对动力提出很高的要求，特别对白萝卜这类扎入土壤很深的作物，需要非常强大的动力才能将其从土壤中挖掘出来，即使一些从垄旁进行挖掘的改进方法，仍然需要强大的动力。而且，这种方法还存在易伤作物的内在局限性。最后，现有装备几乎为不可变形的固定式采收机构。我国种植萝卜的农艺不够规范，垄宽、株距不标准、不一致，作物植株露出地面部分长短不一、随机偏离垄中心，萝卜扎入地下的深度不一致，土壤的松软状况存在很大差别，萝卜的拔取难度与气温、收获时间、品种、生长时间等存在较大关联，等等。面对这些实际生产作业条件，固定式、不可动态变化的机械将无法进行高效收获。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述不足问题，本专利技术提出了一种无需挖掘辅助的单纯拔取式萝卜收获机器人。其包括主框架和分别与主框架连接的行走机构、拔取机构、传输机构、切叶机构、感知机构、驱动机构、控制机构和电池箱，所述行走机构设置在主框架的下端用以支撑机器人行走，所述拔取机构设置在主框架前端且与传输机构相邻设置，所述传输机构设置在主框架内，且所述传输机构为自下向上倾斜设置，所述切叶机构设置在传输机构后端，所述感知机构设置在所述拔取机构前端，所述驱动机构包含设置在不同机构中的多个驱动电机，所述控制机构用于控制机器人动作，所述电池箱用于给机器人供电。所述行走机构包括行走支撑板、行走动力电机、减速机、行走主动轮、导向轮、支重轮、履带、前端支撑件和后端支撑件，前端支撑件下端固定连接于行走支撑板，前端支撑件的上端与主框架固定连接，后端支撑件下端与行走支撑板固定连接，后端支撑件上端与主框架固定连接，行走动力电机的轴与减速机连接，减速机的出轴上连接有行走主动链轮，行走主动链轮下端设有行走从动链轮，并且行走主动链轮和行走从动链轮上套设有动力链条，行走主动轮固定在行走支撑板后端上方，导向轮固定在行走支撑板前端上方，支重轮安装在行走支撑板下方，履带套设在行走主动轮、导向轮和支重轮上。所述拔取机构包括两只拔取臂，与拔取臂对应的拔取执行器，以及拔取固定架；所述拔取臂包括大臂和小臂，大臂套设在小臂外，大臂上设有用于驱动小臂移动的小臂驱动电机，所述拔取执行器与拔取小臂下端连接，所述大臂可滑动设置在所述拔取固定架中间，所述拔取固定架两端分别设有拔取驱动电机，所述拔取驱动电机的轴套设有拔取主动轮，所述拔取驱动电机下端设有拔取从动轮，所述拔取主动轮和拔取从动轮上套设有拔取传输皮带，且两只拔取臂的相背一侧通过拔取滚珠丝杆分别连接拔取从动轮；所述执行器支架为前低后高的结构，使得拔取执行器前端离底面低而后端离底面高。所述传输机构包括传输夹持机构、两个相同且相对设置的连接机构、左右移动机构和上下移动机构；所述连接机构的下端分别与传输夹持机构的两端上部连接，所述连接机构的上端分别与上下移动机构两侧连接；所述左右移动机构设置在与传输夹持机构两端上部连接的两个连接机构之间的上部，并与连接机构和上下移动机构连接。所述切叶机构包括可伸缩的左夹持传送机构和右夹持传送机构，以及切叶装置，切叶装置设置在右夹持传送机构上，所述切叶装置包括锯片、架臂、第一主动轮和第一从动轮，所述锯片、架臂的一端和第一从动轮通过轮轴依次贯穿连接，第一主动轮和第一从动轮上套设有切叶皮带，所述第一主动轮下端设有与第一主动轮的轴连接的第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在右夹持机构上，所述架臂的另一端固定在右夹持传送机构上。所述感知机构包括分别设置在主框架前端两侧的激光扫描仪和前端视觉传感器，以及安装于主框架后端的后端视觉传感器和计算模块。本专利技术的有益效果是：本专利技术将拔取与传输环节分离，重点强化了拔取机构的夹持能力和拔取效果，实现了无需挖掘辅助情况下的单纯拔取式萝卜采收，从而大幅降低了收获装备的总能耗。其次，拔取与传输机构可动态调整其空间位置，重点强化了拔取机构的形态可变能力，实现了自动调整拔取机构的左右、上下位置及开合状态，不仅能够自动对准植株进行动态拔取，而且，还能动态调整拔取方式和着力点，进一步提升了拔取能力。这种能力实现了拔取机构的动态变形，大幅提升了对多种农艺的适应能力。第三，本专利技术实现了自主行走。不再需要外部动力，大大减轻了收获装备的总重量，既有效节约了能耗，又减少了收获装备对土壤的破坏。第四，本专利技术对萝卜实现了自动拔取操作和自动跟随植株行的能力，从而大幅降低操作人员的劳动强度，解放了操作人员的双手，实现了萝卜收获的自动化。具体的说，本专利技术具备自动拔取能力、空间和视觉感知能力，自主规划、决策能力与自主控制能力，因此，它能够根据实际作业环境，自主选择合适的拔取方式，并自动进行动态自适应的拔取作业，不仅无需操作人员操纵拔取机构对准植株进行采收，而且，还会根据植株行的实际走向自适应地跟随植株行自主行进，能够有效适应萝卜的生长环境、收获条件和多变的种植情况。在几乎无需人工干预的情况下，本专利技术能够准确、高效、连续地自动进行萝卜收获作业，适应我国根茎或块茎类作物的高效自动化收获需求。附图说明图1是本专利技术的结构示意图一；图2是本专利技术的结构示意图二；图3是本专利技术的结构示意图三；图4是本专利技术的拔取机构的结构示意图一；图5是本专利技术的拔取机构的结构示意图二；图6是本专利技术的行走机构的结构示意图一；图7是本专利技术的行走机构的结构示意图二；图8是本专利技术的传输机构的结构示意图一；图9是本专利技术的传输机构的结构示意图二；图10是本专利技术的切叶机构的结构示意图一；图11是本专利技术的切叶机构的结构示意图二图12是本专利技术的切叶机构的结构示意图三；图13是实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拔取式萝卜收获机器人，其特征在于，其包括主框架和分别与主框架连接的行走机构、拔取机构、传输机构、切叶机构、感知机构、驱动机构、控制机构和电池箱，所述行走机构设置在主框架的下端用以支撑机器人行走，所述拔取机构设置在主框架前端且与传输机构相邻设置，所述传输机构设置在主框架内，且所述传输机构为自下向上倾斜设置，所述切叶机构设置在传输机构后端，所述感知机构设置在所述拔取机构前端，所述驱动机构包含设置在不同机构中的多个驱动电机，所述控制机构用于控制机器人动作，所述电池箱用于给机器人供电。

【技术特征摘要】
1.一种拔取式萝卜收获机器人，其特征在于，其包括主框架和分别与主框架连接的行走机构、拔取机构、传输机构、切叶机构、感知机构、驱动机构、控制机构和电池箱，所述行走机构设置在主框架的下端用以支撑机器人行走，所述拔取机构设置在主框架前端且与传输机构相邻设置，所述传输机构设置在主框架内，且所述传输机构为自下向上倾斜设置，所述切叶机构设置在传输机构后端，所述感知机构设置在所述拔取机构前端，所述驱动机构包含设置在不同机构中的多个驱动电机，所述控制机构用于控制机器人动作，所述电池箱用于给机器人供电。2.根据权利要求1所述的一种拔取式萝卜收获机器人，其特征在于，所述行走机构包括行走支撑板、行走动力电机、减速机、行走主动轮、导向轮、支重轮、履带、前端支撑件和后端支撑件，前端支撑件下端固定连接于行走支撑板，前端支撑件的上端与主框架固定连接，后端支撑件下端与行走支撑板固定连接，后端支撑件上端与主框架固定连接，行走动力电机的轴与减速机连接，减速机的出轴上连接有行走主动链轮，行走主动链轮下端设有行走从动链轮，并且行走主动链轮和行走从动链轮上套设有动力链条，行走主动轮固定在行走支撑板后端上方，导向轮固定在行走支撑板前端上方，支重轮安装在行走支撑板下方，履带套设在行走主动轮、导向轮和支重轮上。3.根据权利要求1所述的一种拔取式萝卜收获机器人，其特征在于，所述拔取机构包括两只拔取臂，与拔取臂对应的拔取执行器，以及拔取固定架；所述拔取臂包括大臂和小臂，大臂套设在小臂外，大臂上设有用于驱动小臂移动的小臂驱动电机，所述拔取执行器与拔取小臂下...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨钦涌，杨金明，
申请(专利权)人：重庆智田科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50