一种蒜薹采收智能机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种蒜薹采收智能机器人，属于农业智能装备领域；该机器人包括采收装置、移动平台、控制系统和动力系统；采收装置为一个或多个，位于移动平台的前端，每个采收装置包括三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件和蒜薹容器；三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件，以及移动平台、动力系统均与控制系统连接。本实用新型专利技术将人工智能与机械设计巧妙结合，模拟人工采收蒜薹的作业过程，通过识株、夹株、捋株、扎薹、提薹、送薹、行进等步骤，实现大蒜植株的高速识别定位和蒜薹的精准快速采收；使用该机器人进行蒜薹采收作业，采收数量可量化，采收进度可预期，采收质量能保障。

An intelligent robot for garlic bolt harvesting

【技术实现步骤摘要】
一种蒜薹采收智能机器人
本技术涉及一种蒜薹采收智能机器人，属于农业智能装备

技术介绍
蒜薹是大蒜植株上抽出的花茎，作为一种常见蔬菜，是大蒜产业的主要产品之一。蒜薹采收是大蒜生产中必不可少的作业环节，其季节性强，收获时间短而集中。长期以来，广大蒜农主要依靠手工方式或简易工具抽取蒜薹，作业效率低，劳动强度大，生产成本高，采收质量参差不齐难以保障，蒜薹及蒜头产量、质量均受到严重制约。针对上述问题，国内相关人员进行了研究尝试，并提出了多种方案，但仍存在较多问题。中国专利申请CN102057810A公开了一种自动化蒜薹收割机，由机架、抽薹部件、圆角矩形导轨、划割部件、存放箱、啮刮整合部件、动力装置及多个传动单元构成，其被推动前进时，划割部件将包裹蒜薹的大蒜外皮割破，下部的啮刮整合部件将蒜薹的底端挤压断，顶部的抽薹部件随之抽取蒜薹并送至存放箱，该技术易造成大蒜植株采后倒伏，影响蒜头后期生长。中国专利申请CN106941868A公开了一种蒜薹收获机，将蒜茎切割后再去除蒜皮，未考虑蒜头的继续生长；中国专利申请CN103609251A公开了一种蒜苔收获机，使用拖拉机牵引，并通过夹持输送机构夹持蒜苔，易导致大蒜茎秆断裂或整株拔出，另外拖拉机在田间行驶对大蒜种植规格、畦宽等有特定要求，否则容易压坏蒜苗；中国专利申请CN107455077A公开了一种蒜薹收获机，存在蒜秆部位重复针扎、多次切割的问题，易导致蒜株扎断影响生长；中国专利申请CN104663121B公开了一种蒜薹自动采收机械装置，采用机械臂和末端执行机构，通过夹持提拽蒜薹、纵向剖切蒜苗植株、横向切断蒜薹的方法实现采收作业，但未提及或实现该装置的移动载体平台，也未提及或实现大蒜植株个体的识别定位方法，因此该方案不具实际意义。总之，国内仍未见在蒜薹采收方面的成熟方案和实用化装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种采收质量高、适用于蒜薹自动化采收的蒜薹采收智能机器人。本技术采用以下技术方案：一方面，本技术提供一种蒜薹采收智能机器人，包括采收装置、移动平台、控制系统和为机器人提供动力的动力系统；所述移动平台为移动车体，所述动力系统、控制系统均位于所述移动平台上方，所述采收装置为一个或多个，以平齐或交错方式位于所述移动平台的前端，多个采收装置可进行并行式联合作业，提高采收效率；每个采收装置包括三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件和蒜薹容器；所述三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件，以及移动平台、动力系统均与所述控制系统连接。优选的，该蒜薹采收智能机器人还包括遥控器，所述遥控器与所述控制系统通过无线通信方式连接，实现对机器人的手动遥控，或者，所述遥控器直接与机器人的各组件之间通过无线通讯，实现遥控控制；移动平台优选采用高脚三轮或四轮车体，车轮采用实心橡胶窄胎，以适应在大蒜田间环境下行走，优选前轮为驱动轮，后轮为转向轮，分别由电机提供动力，电机均连接至控制系统并受控制系统及遥控器控制；本技术的动力系统主要包括发电机、蓄电池、气泵和电机等，用于为各种装置和组件提供能源动力，蓄电池优选采用铅酸或锂电等，除可由发电机充电外，也可接受市电充电；本技术的控制系统是以嵌入式计算机(ARM等)为核心的软件算法和硬件板卡的集合体，具有采集、控制、通信等功能，主要负责采收装置的运行管理(识株、夹株、捋株、扎薹、提薹、送薹等自动化操作)、移动平台(车体行进及方向调控)、动力系统的分配和调节、机器人状态显示(通过多功能信号器)等，通过控制系统统筹协调各组件工作状态并对机器人进行集中控制，具体控制原理及过程不是本技术的重点，此处不再详述，可参照现有技术；在本技术中，可以采用一套采收装置配一个单独的蒜薹容器，也可以是多套采收装置共用一个统一的蒜薹容器，无论哪种方式均不构成对本技术的限制。优选的，所述蒜薹采收智能机器人还包括用于指示机器人工作状态的多功能信号器，采收装置、控制系统、动力系统、多功能信号器均集成安装在移动平台上，机器人通过移动平台实现行进和转向，所述多功能信号器也与所述控制系统连接。本技术的机器人具有两种工作模式：遥控模式和作业模式，默认处于遥控模式下。人手持遥控器遥控机器人到达起始作业地点(畦头)，并在遥控器上将机器人工作模式切换为作业模式，此时机器人在控制系统的控制下进行自动采收和自主行进，在此过程中多功能信号器的黄灯闪烁；机器人持续作业，到达畦尾时自动停止并自行切换为遥控模式，此时多功能信号器的绿灯闪烁，人通过遥控器遥控机器人转向另一畦，在遥控器上切换为作业模式，机器人继续采收作业，作业完成后，人遥控机器人到达指定位置停放。本技术的机器人，在作业模式下，移动平台的行进方向由控制系统确定或由人工通过遥控器调整，行进速度则完全由控制系统决定，控制系统会根据采收装置的工作状态自行决定机器人是匀速行进还是按一定步长间歇行进，并决定匀速行进的速度或间歇行进的步长；在遥控器模式下，移动平台的行进及转向完全由人工通过遥控器遥控。优选的，所述蒜薹容器位于移动平台上的前方位置，所述蒜薹容器上固定设置有一底座，所述三维立体滑台位于所述底座上。优选的，所述三维立体滑台包括X轴平杆、Y轴平杆和Z轴立杆，所述X轴平杆为一对，对称固定于所述底座的两端，一对X轴平杆上均设置有能够沿其滑动的X轴滑块，所述Y轴平杆固定于所述X轴滑块上，实现X轴方向的滑动；所述Y轴平杆上设置有能够沿其滑动的Y轴滑块，所述Z轴立杆固定于所述Y轴滑块上，实现Y轴方向的滑动；所述Z轴立杆上设置有能够沿其滑动的Z轴滑块，所述X轴滑块、Y轴滑块和Z轴滑块优选分别采用气动或电动的驱动方式驱动，其驱动装置均连接至所述控制系统，控制系统通过分别控制其驱动装置来控制X轴滑块、Y轴滑块和Z轴滑块的动作。上述滑块对应的平杆或立杆上均优选设置有滑轨，滑块在其对应的滑轨上滑动，滑块与滑轨配合，保证不会偏离轨道。优选的，所述夹提与扎薹组件固定于所述Z轴滑块上，所述识别与定位组件面向Z轴滑块固定于所述Z轴立杆的下部，即识别与定位组件安装在Z轴立杆下端背面，且其位置在Z轴立杆上的位置固定，不随Z轴滑块做上下运动。本技术的识别与定位组件主要负责大蒜植株的智能识别和大蒜茎秆空间位置的定位(大蒜基部茎秆在三维空间中的坐标数据)，为达到此目的，识别与定位组件可采用双目视觉、红外探测、激光探测、超声波探测等在内的多种原理和相应的元器件，由于上述识别与定位方法现有技术已比较成熟，此处不再赘述，无论采用何种原理和方式，只要是进行大蒜植株的智能识别和大蒜茎秆空间位置的定位，均应包含在本技术的保护范围内。值得注意的是，X轴、Y轴、Z轴是为了说明和理解本技术的实现方式而进行的定义，并不能构成对本技术保护范围的限制。优选的，所述夹提与扎薹组件包括第一夹持手和位于第一夹持手内部的扎薹部件；优选的，所述扎薹部件为刺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒜薹采收智能机器人，其特征在于，包括采收装置、移动平台、控制系统和为机器人提供动力的动力系统；/n所述移动平台为移动车体，所述动力系统、控制系统均位于所述移动平台上方，所述采收装置为一个或多个，位于所述移动平台的前端，每个采收装置包括三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件和蒜薹容器，识别与定位组件采用双目视觉元器件；/n所述三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件，以及移动平台、动力系统均与所述控制系统连接。/n

【技术特征摘要】
20181017 CN 201821679288X1.一种蒜薹采收智能机器人，其特征在于，包括采收装置、移动平台、控制系统和为机器人提供动力的动力系统；
所述移动平台为移动车体，所述动力系统、控制系统均位于所述移动平台上方，所述采收装置为一个或多个，位于所述移动平台的前端，每个采收装置包括三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件和蒜薹容器，识别与定位组件采用双目视觉元器件；
所述三维立体滑台、夹提与扎薹组件、识别与定位组件、送薹组件，以及移动平台、动力系统均与所述控制系统连接。


2.根据权利要求1所述的蒜薹采收智能机器人，其特征在于，包括遥控器，所述遥控器与所述控制系统通过无线通信方式连接。


3.根据权利要求1所述的蒜薹采收智能机器人，其特征在于，所述蒜薹采收智能机器人还包括用于指示机器人工作状态的多功能信号器，所述多功能信号器位于所述移动平台上，所述多功能信号器也与所述控制系统连接。


4.根据权利要求1所述的蒜薹采收智能机器人，其特征在于，所述蒜薹容器位于移动平台上的前方位置，所述蒜薹容器上固定设置有一底座，所述三维立体滑台位于所述底座上。


5.根据权利要求4所述的蒜薹采收智能机器人，其特征在于，所述三维立体滑台包括X轴平杆、Y轴平杆和Z轴立杆，所述X...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚明华，
申请(专利权)人：济南钰成霖信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37