一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，包括驱动底座，驱动底座顶部安装有储存箱和控制柜，驱动底座上安装有与机械手采摘系统，机械手采摘系统由第二机械手臂和采摘器组成，储存箱上对应设有与控制柜连接的负压收集器，采摘器与负压收集器之间通过负压软管密闭连接；驱动底座上安装有与控制柜连接的行走采集相机，第二机械手臂端部上设有与控制柜连接的采摘采集相机；驱动底座底部设有履带行走机构，驱动底座内部设有用于驱动履带行走机构行走运动的行走动力装置，行走动力装置与控制柜连接。本发明专利技术通过视觉识别、定位并计算出行进路径和采摘路径，实现了花椒采摘作业的自动化、智能化操控，降低了劳动强度，提高了采摘效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置
本专利技术涉及花椒采摘
，尤其涉及一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置。
技术介绍
花椒为日常生活中最重要的调味食材，花椒树上长满了刺，这给花椒采摘带来了麻烦。目前花椒栽培的主产区在甘肃、陕西、四川、河南、河北、山西和山东等省，据2016年统计资料，甘肃花椒种植面积突破27万hm2，陕西为17.33余万hm2，四川为10万hm2。由于花椒适应性强，在土壤瘠薄的园地也能得到较高的产量，获得较好的经济效益，其种植面积和产量约以30％的速度迅速扩大。但花椒遍生有刺，人工采摘采收速度慢，难度大,易受伤，工作效率低，用工多，成为制约花椒产业发展的一个限制因素。目前基本靠人工进行采摘，即在花椒树附近依靠人工进行花椒采摘，经常被花椒树上的刺所伤害，采摘起来非常困难，人工采摘效率较低，并且劳动强度较高，严重制约了花椒产业的发展。手工采摘法虽然是目前国内外最主要的采收方法，它可做到先熟的先采，后熟的后采。其主要缺点是采摘时，刺易扎手，速度很慢，工作效率低，高枝果即使搭梯上树也难以采净，故采收率及采净均较低。手工采摘之中，普通剪刀适用于较矮的花椒林，虽然可单手操作，轻巧，方便但是极意扎伤手臂，劳动效率低；长柄剪刀，必须双手操作，可以采摘较高区域，但是高于2m，仍然需要搭梯，笨重；手套式采摘器，是切摘刀片，操作壳和护手布组成，能大幅度提高矮林的采摘效率但不适用于高林。尽管出现了高枝剪切、机械振动等采摘方式，存在着损伤花椒枝条、枝干的缺陷，也存在部分区域难以采摘的问题，或者采摘后花椒收集麻烦等问题，现有技术均存在不同程度的弊端，采摘效果不理想。随着国内花椒产业的迅猛发展，很多花椒栽培者与科研者设计制造了一些手持花椒采摘工具，代替了纯手工掐摘，比如一种新型手枪式锯齿形手动花椒采摘器、手套式花椒采摘器、长臂剪刀式花椒采摘器、电动花椒采摘机、M环齿花椒采摘机等，这种手持式采摘工具虽然代替了纯手工掐摘，但是并没有减少人工的投入和明显提高花椒的采摘速度。花椒采摘季节性强，人工采摘是一项高成本的、繁重的、高危工作，一点也不适应当前花椒产业省力化栽培的要求。随着农业机械技术的不断发展，瓜果采摘器不断地改进，例如以下几种现有技术：第一种，一种水果采摘器包括抓握套管和套装在抓握套管低端的把手，抓握套管的顶端安装有支撑座,支撑座上安装有三个采摘安装座,采摘安装座上铰接有采摘爪和转板,转板的底部设置有复位弹簧，抓握套管内穿设有连接线将转板与把手连接。使用时，下拉把手,三个采摘爪通过连接线的下拉作用收拢闭合抓紧水果,然后转动抓握套管使水果与果柄扭断,完成采摘作业；第二种，一种旋转式水果采摘器包括把手、主管体以及装配在主管体上端的抓手组件,抓手组件包括抓手基座和转动装配在抓手基座上的抓手,抓手与把手之间连接有用于握紧把手以带动抓手合拢的抓手线,主管体上还设置有操作部,操作部与抓手基座传动连接以在拉动或转动操作部时带动抓手组件正向旋转。同时，许多花椒的采摘器也在不断地改进，大部分的人工手持的花椒采摘器都是利用剪切力作用于花椒束细枝，截断花椒束，其中手柄式花椒采摘器，利用弹性件弹簧和扭簧作用于切刀，将花椒束细枝切断。还有一种指套式花椒采摘器，拇指指套保护手指，利用指甲和采刀片共同作用，切断花椒束细枝；还有一种指环式花椒采摘器，利用梳齿与剪刀状工具结合，利用剪切力将花椒束细枝截断。现在国内外对于小型植物果实，例如花椒，辣椒，大部分采取的剪切工具，都包含梳齿结构。近年来，农业采摘机器人作为一种在特定环境下进行作业的机器人开始研发与应用；在农业机器人技术的研究方面，花椒采摘目前只有一些手动型辅助采摘机器，花椒采摘机器人还处于空白。花椒采摘时，如剪掉过多的花椒叶及枝干，会影响花椒来年收成，因此，目前花椒的采摘基本是人工采摘或采用手动辅助采摘器进行采摘，市面上手动型辅助采摘机器有电动和手动两种，电动花椒采摘器主要通过电机带动刃口震动，将花椒细枝切断来进行采摘。虽然传统的花椒采摘器在一定程度上减少了人工采摘的劳动强度，但是本质上仍然需要大量的人工参与。由于花椒的果实较为分散，且采摘要求高(不能采摘掉过多的枝叶)，采摘难度大，因此目前还未有全自动化的花椒采摘机器。虽然花椒总产量和面积呈递增趋势，但受地理、交通及技术条件所限，加之花椒采摘主要依靠人工，劳动强度大、效率低，劳动力日益短缺和机械采摘技术的不成熟，造成采摘成本在花椒生产成本中占比过高，因而难以保障花椒产业的持续、高效、健康发展。因此，开发一种自行走智能花椒采摘机器人对我国花椒产业发展有着至关重要的作用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，通过行走系统行走到待采摘花椒树附近，机械手夹具系统通过机械手A将枝条夹具举升并移动至待采摘花椒簇附近的枝干或枝条处，枝条夹具将待采摘花椒簇附近的枝干或枝条夹持固定住，然后通过机械手采摘系统将采摘器举升并移动至待采摘花椒簇附近，采摘器对待采摘花椒进行采摘处理并输送到储存箱中；采摘器由外圈滚筒和内圈滚筒组成，通过旋转电机驱动外圈滚筒在内圈滚筒外部旋转运动，内圈滚筒的内圈梳齿可以梳理花椒束细枝并让花椒束细枝分别进入到内圈滚筒的内圈梳齿间隙中，外圈滚筒同样具有外圈梳齿并配合位于内圈梳齿外侧，当外圈滚筒转动时，外圈滚筒的外圈梳齿就能剪切掉花椒束细枝并让花椒果实掉入到负压软管中。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，包括驱动底座，所述驱动底座顶部安装有储存箱和控制柜，所述驱动底座上安装有与控制柜连接的机械手采摘系统，所述机械手采摘系统由第二机械手臂和配合安装于第二机械手臂端部的采摘器组成，所述储存箱上对应设有与控制柜连接的负压收集器，所述采摘器与负压收集器之间通过负压软管密闭连接；所述驱动底座上安装有与控制柜连接的行走采集相机，所述第二机械手臂端部上设有与控制柜连接的采摘采集相机；所述驱动底座底部设有履带行走机构，所述驱动底座内部设有用于驱动履带行走机构行走运动的行走动力装置，所述行走动力装置与控制柜连接。为了更好地实现本专利技术，所述驱动底座上还安装有与控制柜连接的机械手夹具系统，所述机械手夹具系统由第一机械手臂和配合安装于第一机械手臂端部的枝条夹具组成；所述控制柜内部设有电源或发电机，或者驱动底座上安装有与控制柜连接的电源或发电机。作为优选，所述第二机械手臂端部固定连接有支撑杆，所述采摘采集相机安装设于支撑杆一端，所述采摘器安装设于支撑杆另一端。本专利技术优选的采摘器结构技术方案如下：所述采摘器包括内圈滚筒和转动安装于内圈滚筒外部的外圈滚筒，所述内圈滚筒与支撑杆端部连接固定，所述内圈滚筒顶部具有采摘外圈齿组件，所述内圈滚筒顶部具有与采摘外圈齿组件相配合的采摘内圈齿组件；所述内圈滚筒底部与负压软管密闭连接，所述外圈滚筒底部外侧设有一圈外圈齿轮，所述支撑杆上固定有与控制柜连接的旋转电机，所述旋转电机具有与外圈齿轮相互啮合的旋转驱动齿轮；所述负压收集器置于储存箱中。作为优选，所述内圈滚筒的采摘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：包括驱动底座(1)，所述驱动底座(1)顶部安装有储存箱(3)和控制柜(5)，所述驱动底座(1)上安装有与控制柜(5)连接的机械手采摘系统，所述机械手采摘系统由第二机械手臂(8)和配合安装于第二机械手臂(8)端部的采摘器(9)组成，所述储存箱(3)上对应设有与控制柜(5)连接的负压收集器(16)，所述采摘器(9)与负压收集器(16)之间通过负压软管(11)密闭连接；所述驱动底座(1)上安装有与控制柜(5)连接的行走采集相机(4)，所述第二机械手臂(8)端部上设有与控制柜(5)连接的采摘采集相机(10)；所述驱动底座(1)底部设有履带行走机构(2)，所述驱动底座(1)内部设有用于驱动履带行走机构(2)行走运动的行走动力装置，所述行走动力装置与控制柜(5)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：包括驱动底座(1)，所述驱动底座(1)顶部安装有储存箱(3)和控制柜(5)，所述驱动底座(1)上安装有与控制柜(5)连接的机械手采摘系统，所述机械手采摘系统由第二机械手臂(8)和配合安装于第二机械手臂(8)端部的采摘器(9)组成，所述储存箱(3)上对应设有与控制柜(5)连接的负压收集器(16)，所述采摘器(9)与负压收集器(16)之间通过负压软管(11)密闭连接；所述驱动底座(1)上安装有与控制柜(5)连接的行走采集相机(4)，所述第二机械手臂(8)端部上设有与控制柜(5)连接的采摘采集相机(10)；所述驱动底座(1)底部设有履带行走机构(2)，所述驱动底座(1)内部设有用于驱动履带行走机构(2)行走运动的行走动力装置，所述行走动力装置与控制柜(5)连接。


2.按照权利要求1所述的一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：所述驱动底座(1)上还安装有与控制柜(5)连接的机械手夹具系统，所述机械手夹具系统由第一机械手臂(6)和配合安装于第一机械手臂(6)端部的枝条夹具(7)组成；所述控制柜(5)内部设有电源或发电机，或者驱动底座(1)上安装有与控制柜(5)连接的电源或发电机。


3.按照权利要求1或2所述的一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：所述第二机械手臂(8)端部固定连接有支撑杆(13)，所述采摘采集相机(10)安装设于支撑杆(13)一端，所述采摘器(9)安装设于支撑杆(13)另一端。


4.按照权利要求3所述的一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：所述采摘器(9)包括内圈滚筒(92)和转动安装于内圈滚筒(92)外部的外圈滚筒(91)，所述内圈滚筒(92)与支撑杆(13)端部连接固定，所述内圈滚筒(92)顶部具有采摘外圈齿组件，所述内圈滚筒(92)顶部具有与采摘外圈齿组件相配合的采摘内圈齿组件；所述内圈滚筒(92)底部与负压软管(11)密闭连接，所述外圈滚筒(91)底部外侧设有一圈外圈齿轮(912)，所述支撑杆(13)上固定有与控制柜(5)连接的旋转电机(15)，所述旋转电机(15)具有与外圈齿轮(912)相互啮合的旋转驱动齿轮(151)；所述负压收集器(16)置于储存箱(3)中。


5.按照权利要求4所述的一种基于视觉识别的花椒智能采摘装置，其特征在于：所述内圈滚筒(92)的采摘内圈齿组件包括若干个内圈梳齿(921)，相邻两个内圈梳齿(921)之间具有内圈梳齿间隙(922)，所有内圈梳齿(921)沿着内圈滚筒(92)顶部一圈设置；所述外圈滚筒(91)的采摘外圈齿组件包括若干个外圈梳齿(911)，相邻两个外圈梳齿(911)之间具有外圈剪切间隙(913)，所有外圈梳齿(911)沿着外圈滚筒(91)顶部一圈设置。


6.按照权利要求5所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪垠，刘新科，熊鹰，曾保誌，曾梦玮，张志会，戴莉斯，李黎文，
申请(专利权)人：四川省机械研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51