一种智能水果采摘作业车制造技术

本发明专利技术涉及智能农业机械设备领域，尤其涉及一种智能水果采摘作业车，包括底架、支撑架板、驱动组件、电源、控制机柜、抓取悬臂组件、末端摘果组件、收集称重组件和图像采集组件；采用本发明专利技术，无需工作人员自行架梯或弯腰采摘，只需注意更换收集篮，实现了智能化自动采摘，可以通过集成在控制机柜中的GPS配合图像采集组件实现自动寻路寻果采摘，配合电子称台实现采摘数据实时记录，末端摘果组件也能实现带梗摘果，保证果实的新鲜程度，整体上减少人工劳动强度，提高采摘效率，延长果实保鲜周期。

An intelligent fruit picking vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种智能水果采摘作业车
本专利技术涉及智能农业机械设备领域，尤其涉及一种智能水果采摘作业车。
技术介绍
我国水果生产大国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33％～50％，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。随着机器人技术的发展，有望解决劳动力不足、降低工人劳动强度、提高工人劳动舒适度、降低工人的劳动危险性，此外还提高了果农的经济效益，因而提高采摘作业机械化程度有重要的意义。目前前沿研究中，大部分采摘机器人，采摘过程中极易造成果实损伤，严重影响水果的品质，而目前设计的采摘机器人存在的问题：1.机械手容易造成水果的机械损伤，影响水果品质；2.由于果树树枝和树叶等障碍，无法准确快速的锁定采摘目标；3.机械手通常直接将水果从果梗上拉下，不能保留果梗，不利于水果保鲜；4.并且收集装置固定，在收集过程容易造成二次损伤。
技术实现思路
本专利技术目的是在于提供一种结构简单，保留果梗的采摘方式，升降收集台，并且自动寻路工作的智能采摘设备。一种智能水果采摘作业车，包括底架、支撑架板、驱动组件、电源、控制机柜、抓取悬臂组件、末端摘果组件、收集称重组件和图像采集组件；所述底架上固定安装有电源和控制机柜，所述支撑架板安装在电源和控制机柜之间，所述抓取悬臂组件固定在支撑架板上，所述末端摘果组件固定设置在抓取悬臂组件的末端；所述驱动组件包括驱动电机、内轮组和履带，所述驱动电机固定在底架上，通过齿轮组传动驱动内轮组，从而带动履带；所述收集称重组件包括电子称台、收集篮、升降电缸和支撑杆；所述升降电缸安装在控制柜体中，升降电缸的输出端连接支撑杆，用于支撑电子秤台，所述电子称台上固定放置收集篮；所述控制机柜中包括控制主机，所述驱动电机、电源、抓取悬臂组件、末端摘果组件、升降电缸和电子秤台和图像采集组件均与控制主机信号连接。进一步的，所述图像采集组件包括尾部观察摄像头、侧边视野观察摄像头和果实识别摄像头；所述尾部观察摄像头设置在电源的外壳体上；所述支撑架板上设置侧边支架，所述侧边视野摄像头安装在侧边支架上，所述果实识别摄像头安装在末端摘果组件上。进一步的，所述抓取悬臂组件包括底座、腰部连轴、肩部连杆、肘部连杆和腕部连杆；所述腰部连轴与底座转动连接，负责X轴旋转自由度；所述肩部连杆转动连接在腰部连轴上，负责Y轴旋转自由度；所述肩部连杆、肘部连杆和腕部连杆收尾转轴连接，实现长度区间内的自由弯折；所述腕部连杆的末端安装有末端摘果组件。进一步的，所述抓取悬臂组件包括底座、腰部连轴、肩部连杆、肘部连杆和腕部连杆之间的连接处，设置有直流伺服电机驱动，所述直流伺服电机与控制机柜中的控制主机信号连接。进一步的，所述末端摘果组件包括固定板、旋转电缸、切梗刀片、连接板、抓取底板、抓取夹头和微动开关；所述固定板安装在腕部连杆的末端；所述旋转电缸安装在固定板上端面，所述切梗刀片水平安装在旋转电缸上；所述抓取底板和抓取夹头通过转轴转动连接，所述抓取底板和抓取夹头还设置有微型电推缸驱动连接；所述微动开关设置在两个抓取夹头之间，固定在连接板上。进一步的，所述微型电推缸、旋转电缸和微动开关均与控制机柜中的控制主机信号连接。进一步的，所述侧边支架上还设置有辅助补光设备，所述辅助补光设备与控制柜体中的控制主机信号连接。本专利技术的有益效果是：在本专利技术的具体实施过程中，可以适用除了浆果类小果径果实的大部分水果，运动方面采用履带式的驱动方式，通过控制机柜中控制主机，可以通过集成在控制机柜中的GPS规划采摘路径，运行过程中，通过设置在作业车上的尾部观察摄像头和一组侧边视野摄像头，侧边视野摄像头为左右双目设置，完成为车身周围环境采集，配合果实识别摄像头，可以完成对作业环境与采摘对象的图像收集，通过控制机柜中控制主机完成空间坐标建立；控制抓取悬臂组件进行抓取动作，抓取悬臂组件负责将末端摘果组件送至指定位置，由末端摘果组件上的微动开关配合控制微型电推缸和旋转电缸，实现了果实的抓取固定于果梗切断，进行留梗采摘；切除完毕，在收集阶段，由控制机柜中设置的升降电杆对电子秤台整体的抬升与下降，以保证果实收集过程中，尽量减少磕碰；电子称台承载收集篮，可以记录收集采摘数据，当果实收集到一定重量，通过控制主机发送信号提示，提醒工作人员更换收集篮；采用本专利技术，无需工作人员自行架梯或弯腰采摘，只需注意更换收集篮，实现了智能化自动采摘，通过图像采集组件实现自动寻路寻果采摘，配合电子称台实现采摘数据实时记录，末端摘果组件也能实现带梗摘果，保证果实的新鲜程度，整体上减少人工劳动，强度提高采摘效率，延长果实保鲜周期。附图说明图1是本专利技术的整体结构斜视示意图；图2是本专利技术的整体结构侧视示意图；图3是本专利技术的抓取悬臂组件的结构示意图；图4是本专利技术的末端摘果组件的结构示意图；图5是本专利技术的系统输入输出控制示意图；附图标记：1-底架、2-支撑架板、21-侧边支架、3-驱动电机、4-内轮组、5-履带、6-电源、7-控制机柜、8-抓取悬臂组件、81-底座、82-腰部连轴、83-肩部连杆、84-肘部连杆、85-腕部连杆、9-末端摘果组件、91-固定板、92-旋转电缸、93-切梗到片、94-连接板、95-抓取板、96-转轴、97-抓取夹头、98-微型电推缸、99-微动开关、10-电子秤台、11-收集篮、12-侧边视野观察摄像头、13-果实识别摄像头、14-尾部观察摄像头、15-辅助补光设备。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参考图1-4，一种智能水果采摘作业车，包括底架1、支撑架板2、驱动组件、电源6、控制机柜7、抓取悬臂组件8、末端摘果组件9、收集称重组件和图像采集组件；所述底架1上固定安装有电源6和控制机柜7，所述支撑架板2安装在电源6和控制机柜7之间，所述抓取悬臂组件8固定在支撑架板2上，所述末端摘果组件9固定设置在抓取悬臂组件8的末端；所述驱动组件包括驱动电机3、内轮组4和履带5，所述驱动电机3固定在底架1上，通过齿轮组传动驱动内轮组4，从而带动履带5；所述收集称重组件包括电子称台10、收集篮11、升降电缸71和支撑杆72；所述升降电缸71安装在控制柜体7中，升降电缸71的输出端连接支撑杆72，用于支撑电子秤台10，所述电子称台10上固定放置收集篮11；所述控制机柜7中包括控制主机，所述驱动电机3、电源6、抓取悬臂组件8、末端摘果组件9、升降电缸71和电子秤台10和图像采集组件均与控制主机信号连接；本方案中，采用履带5行驶模式，可以适应不平整的地面，通过图像采集组件可以捕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能水果采摘作业车，其特征在于，包括底架(1)、支撑架板(2)、驱动组件、电源(6)、控制机柜(7)、抓取悬臂组件(8)、末端摘果组件(9)、收集称重组件和图像采集组件；/n所述底架(1)上固定安装有电源(6)和控制机柜(7)，所述支撑架板(2)安装在电源(6)和控制机柜(7)之间，所述抓取悬臂组件(8)固定在支撑架板(2)上，所述末端摘果组件(9)固定设置在抓取悬臂组件(8)的末端；/n所述驱动组件包括驱动电机(3)、内轮组(4)和履带(5)，所述驱动电机(3)固定在底架(1)上，通过齿轮组传动驱动内轮组(4)，从而带动履带(5)；/n所述收集称重组件包括电子称台(10)、收集篮(11)、升降电缸(71)和支撑杆(72)；所述升降电缸(71)安装在控制柜体(7)中，升降电缸(71)的输出端连接支撑杆(72)，用于支撑电子秤台(10)，所述电子称台(10)上固定放置收集篮(11)；/n所述控制机柜(7)中包括控制主机，所述驱动电机(3)、电源(6)、抓取悬臂组件(8)、末端摘果组件(9)、升降电缸(71)和电子秤台(10)和图像采集组件均与控制主机信号连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能水果采摘作业车，其特征在于，包括底架(1)、支撑架板(2)、驱动组件、电源(6)、控制机柜(7)、抓取悬臂组件(8)、末端摘果组件(9)、收集称重组件和图像采集组件；
所述底架(1)上固定安装有电源(6)和控制机柜(7)，所述支撑架板(2)安装在电源(6)和控制机柜(7)之间，所述抓取悬臂组件(8)固定在支撑架板(2)上，所述末端摘果组件(9)固定设置在抓取悬臂组件(8)的末端；
所述驱动组件包括驱动电机(3)、内轮组(4)和履带(5)，所述驱动电机(3)固定在底架(1)上，通过齿轮组传动驱动内轮组(4)，从而带动履带(5)；
所述收集称重组件包括电子称台(10)、收集篮(11)、升降电缸(71)和支撑杆(72)；所述升降电缸(71)安装在控制柜体(7)中，升降电缸(71)的输出端连接支撑杆(72)，用于支撑电子秤台(10)，所述电子称台(10)上固定放置收集篮(11)；
所述控制机柜(7)中包括控制主机，所述驱动电机(3)、电源(6)、抓取悬臂组件(8)、末端摘果组件(9)、升降电缸(71)和电子秤台(10)和图像采集组件均与控制主机信号连接。


2.根据权利要求1所述的一种智能水果采摘作业车，其特征在于，所述图像采集组件包括尾部观察摄像头(14)、侧边视野观察摄像头(12)和果实识别摄像头(13)；所述尾部观察摄像头(14)设置在电源(6)的外壳体上；所述支撑架板(2)上设置侧边支架(21)，所述侧边视野摄像头(12)安装在侧边支架(21)上，所述果实识别摄像头(13)安装在末端摘果组件(9)上。


3.根据权利要求2所述的一种智能水果采摘作业车，其特征在于，所述侧边支架(21)上还设置有辅助补光设备(15)，所述辅助补光设备(15)与控制柜体(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高欣，孙立晶，田丙奇，涂朝辉，赵朋，高玉芝，张士强，暴勇林，岳广照，高艾平，吴珂，陈鑫凯，杨君瑶，张雅哲，袁姗姗，刘雅文，
申请(专利权)人：唐山学院，
类型：发明
国别省市：河北;13