一种用于竞赛的果实收获机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，包括行走底盘及设置在所述行走底盘上的收集装置、采摘装置和果实检测装置；所述采摘装置通过升降机构设置在所述行走底盘上，且位于所述收集装置的上方，采摘时所述收集装置的收集爪与果树的下部树干配合。所述收集装置包括收集箱和两个相对设置地收集爪；所述采摘装置包括固定杆和转动杆，所述固定杆和所述转动杆均呈U形或V形或半圆环形，所述固定杆和所述转动杆的空腔内分别设置有毛刷板，所述毛刷板上的半圆形缺口边缘均布有毛刷；所述固定杆和所述转动杆可相对转动地对接连接在一起，所述两半圆形缺口在同一平面内时对接形成圆孔。实用新型专利技术结构简单，可操作性强。

A fruit harvesting robot for competition

【技术实现步骤摘要】
一种用于竞赛的果实收获机器人
本技术属于农业机器人竞赛
，具体涉及一种用于竞赛的果实收获机器人。
技术介绍
随着科技的发展，农业机械智能化程度不断提高，水果采摘过程中，使用机器人代替人工已经成为现代农业发展的趋势。果园生产季节性强，人工抓取采收果实的传统收获方式劳动强度大、生产效率低、劳动力密集，是制约果品市场竞争力提高的瓶颈因素。当前，果实收获自动化、机械化仍是果园生产机械化的薄弱环节，广大果农迫切需求先进的果实采摘机械。而“中国农业机器人大赛”的目的是鼓励在果实收获机器人方面的创新，以实现高效、智能、自主收获为目标，关键点在于果实识别以及机构设计等。果园果实收获机器人项目是中国农业机器人大赛的重要项目，比赛场地布局如图1所示，场地最外圈2400mm*2400mm的矩形为场地围栏，场地的四个直角处的400mm*400mm的矩形为果实收获机器人出发返回区，场地中的六个148mm*148mm的矩形为模拟果树放置区。模拟果树为商品拼接模型，树枝与树干相互插接，要求以强力胶固定，参考形状及尺寸如图2所示，共计6棵。模拟果树底座以双面布基胶带固定于比赛场地指定位置。每棵模拟果树上吊挂六个同色的模拟果实，一个树枝吊挂一个模拟果实。模拟果实的颜色有红色和绿色两种，红色表明该棵模拟果树的果实成熟，可以采摘，绿色表明该棵模拟果树的果实未成熟，不能采摘。场地围栏中的三条竖线7和两条横线8为机器人行走参考线。
技术实现思路
本技术设计了一种用于竞赛的果实收获机器人，旨在满足比赛要求、实现果实采摘，进一步促进果实采摘机器人的研发，为果实采摘机器人的研发提供依据。为了实现上述目的，本技术公开了：一种用于竞赛的果实收获机器人，包括行走底盘及设置在所述行走底盘上的收集装置、采摘装置和果实检测装置；所述采摘装置通过升降机构设置在所述行走底盘上，且位于所述收集装置的上方，采摘时所述收集装置的收集爪与果树的下部树干配合。进一步，所述行走底盘包括底板和设置在所述底板四角的车轮，所述底板呈“凹”形，所述收集爪位于所述“凹”形底板的缺口上方。进一步，所述收集装置包括收集箱和两个相对设置的收集爪；所述收集箱是顶部和前侧敞开的半包围结构，所述两个收集爪左右对称的设置在所述收集箱的前端且可相对所述收集箱在水平面内转动；所述收集爪的底部高于所述收集箱底部，且前高后低形成倾斜面。进一步，所述收集爪通过相对应的舵机与所述收集箱转动连接。进一步，所述收集爪的本体是一块竖直设置的板结构，所述板结构的一端底部向所述收集爪内侧延伸出圆弧形底板，所述圆弧形底板周边均布有若干塑料片；所述板结构的上端纵向地设置有两块锯齿形挡板，其中一块锯齿形挡板竖直向上，另一块锯齿形挡板倾斜向上；所述板结构的一端端部设置有向所述收集爪内侧延伸的锯齿形塑料挡片，所述板结构的另一端与所述收集箱转动连接。进一步，所述采摘装置包括固定杆和转动杆，所述固定杆和所述转动杆均呈U形或V形或半圆环形，所述固定杆和所述转动杆的空腔内分别设置有毛刷板，所述毛刷板上的半圆形缺口边缘均布有毛刷；所述固定杆和所述转动杆可相对转动地对接连接在一起，所述两半圆形缺口在同一平面内时对接形成圆孔。进一步，所述固定杆和所述转动杆的对接连接处设置有舵机。进一步，所述采摘装置的固定杆与所述升降机构的升降台固接。进一步，所述升降机构包括承载架、升降带和升降台，所述升降带通过所述承载架设置在所述行走底盘上，所述升降台中部与所述升降带连接，所述升降台两端分别套装在所述承载架的两根支撑杆上，所述升降带带动所述升降台沿所述承载架的支撑杆上下移动；所述升降带由电机驱动。进一步，所述果实检测装置包括光电开关和摄像头，所述光电开关设置在所述行走底盘的底板上，所述摄像头设置在所述采摘装置的固定杆上。初始状态时，收集爪处于合拢状态，采摘装置的转动杆和固定杆相互垂直，并随升降台一同处于最低位置。工作开始后，机器人开始沿着机器人行走参考线行走移动，当果实检测装置检测到果实成熟的果树的位置时，机器人停止行进并向果树横移，同时收集爪的舵机控制相应收集爪张开，升降带转动，带动升降台移动，进而带动采摘装置向上移动至一定高度；当果树下部树干进入两收集爪形成的中间空位时，机器人停止横移，随后收集爪合拢，同时通过相应舵机控制转动杆旋转，待转动杆和固定杆处于同一水平面后，果树正位于毛刷板围成的圆孔下方，升降带带动采摘装置下降,同时毛刷随着转动杆和固定杆自上而下移动，果树树干可以从毛刷间隙中穿过，而果实被周围毛刷刷下，收集爪和收集箱收获被毛刷刷下来的果实。随后，升降台和采摘装置在升降带的带动下，向上移动，当采摘装置到达一定高度脱离果树后，转动转动杆至和固定杆垂直，然后，机器人后退，果树的树干可从收集爪的间隙中出去（由于收集爪上的塑料片和塑料挡片具有弹性），待机器人离开果树后，收集爪进一步合拢以防止果实从收集箱中掉落，采集装置在升降带和升降台带动下，向下移动至最低位置；最后，机器人返回机器人行走参考线继续沿线行进。按此过程遍历比赛场地中的六棵果树，进而收获果实，最后回到终止区。该用于竞赛的果实收获机器人具有以下有益效果：（1）技术结构简单，可操作性强，能识别果实颜色，使机器人平稳运行并顺利收获果实。（2）本技术公开了一种全新的采摘方式，特别适合一些树形或植株较小、果实不怕摔的农业果实采摘，效率高；同时，本技术为促进果实采摘机器人的研发做出了贡献，为果实采摘机器人的研发提供了实验依据。附图说明图1：本技术实施方式中比赛场地布局图；图2：本技术实施方式中模拟果树的结构示意图；图3：本技术实施方式中用于竞赛的果实收获机器人的结构示意图；图4：本技术实施方式中采摘装置的结构示意图；图5：本技术实施方式中收集爪的结构示意图；图6：本技术实施方式中收集装置的俯视图；图7：本技术实施方式中升降机构的结构示意图。附图标记说明：1—行走底盘；11—车轮；12—底板；2—收集装置；21—收集箱；22—收集爪；222—塑料片；223—塑料挡片；3—采摘装置；31—固定杆；32—转动杆；33—毛刷板；4—升降机构；41—承载架；411—支撑杆；42—升降带；43—升降台；44—电机；5—光电开关；6—摄像头；7、8—机器人行走参考线。具体实施方式下面结合附图，对本技术做进一步说明：图3至图7示出了本技术用于竞赛的果实收获机器人的具体实施方式。图3是本实施方式中用于竞赛的果实收获机器人的结构示意图；图4是本实施方式中采摘装置的结构示意图；图5是本实施方式中收集爪的结构示意图；图6是本实施方式中收集装置的俯视图；图7是本实施方式中升降机构的结构示意图。如图3所示，本实施方式中的用于竞赛的果实收获机器人，包括行走底盘1及设置在行走底盘1上的收集装置2、采摘装置3和果实检测装置；采摘装置3通过升降机构4设置在行走底盘1上，且位于收集装置2的上方，采摘时收集装置2的收集爪22与果树的下部树干配合。优选地，行走底盘1包括底板12和设置在底板12四角的车轮11，底板12呈“凹”形，收集爪22位于“凹”形底板的缺口上方，如图3所示。本实施例中，底板12由铝板制成。优选地，收集装置2包括收集箱21和两个相对设置地收集爪22；收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，包括行走底盘及设置在所述行走底盘上的收集装置、采摘装置和果实检测装置；所述采摘装置通过升降机构设置在所述行走底盘上，且位于所述收集装置的上方，采摘时所述收集装置的收集爪与果树的下部树干配合。

【技术特征摘要】
1.一种用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，包括行走底盘及设置在所述行走底盘上的收集装置、采摘装置和果实检测装置；所述采摘装置通过升降机构设置在所述行走底盘上，且位于所述收集装置的上方，采摘时所述收集装置的收集爪与果树的下部树干配合。2.根据权利要求1所述的用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，所述行走底盘包括底板和设置在所述底板四角的车轮，所述底板呈“凹”形，所述收集爪位于所述“凹”形底板的缺口上方。3.根据权利要求1或2所述的用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，所述收集装置包括收集箱和两个相对设置的收集爪；所述收集箱是顶部和前侧敞开的半包围结构，所述两个收集爪左右对称的设置在所述收集箱的前端且可相对所述收集箱在水平面内转动；所述收集爪的底部高于所述收集箱底部，且前高后低形成倾斜面。4.根据权利要求3所述的用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，所述收集爪通过相对应的舵机与所述收集箱转动连接。5.根据权利要求3所述的用于竞赛的果实收获机器人，其特征在于，所述收集爪的本体是一块竖直设置的板结构，所述板结构的一端端底部向所述收集爪内侧延伸出圆弧形底板，所述圆弧形底板周边均布有若干塑料片；所述板结构的上端纵向地设置有两块锯齿形挡板，其中一块锯齿形挡板竖直向上，另一块锯齿形挡板倾斜向上；所述板结构的一端端部设置有向所述收集爪内侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新景，石鑫东，乔欣，高研，唐云松，李昕宇，孙霁阳，翟胜杭，祝铠甲，杨龙飞，刘利，史颖刚，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61