本发明专利技术公开了一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，包括旋转平台机构、运动提升机构、夹持机构、刀具系统及视图识别处理决策系统，其特征在于：所述旋转平台机构、所述运动提升机构、所述夹持机构、所述刀具系统及所述视图识别处理决策系统均安装在支持底板，底板留有螺孔，可与履带式/轮式智能行走系统组合。本发明专利技术涉及农业机械领域，具体涉及一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置。本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，方便实现自动扫描椒园路况障碍物等，之后实现避开所有障碍自动路径规划。有障碍自动路径规划。有障碍自动路径规划。
【技术实现步骤摘要】
一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置
[0001]本专利技术涉及农业机械领域，具体涉及一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置。
技术介绍
[0002]花椒是我国重要的调味食材，含有人体所需的维生素C、铜、铁、锌、锰、硒等多种微量元素，中医可入药，对慢性胃炎有显著疗效，深受人们的喜爱。青花椒是重庆市特色产业，种植区域广泛，种植面积达7.30万公顷，年产量约43.5万吨。国内国际现阶段花椒的剪枝和采收基本是人工采摘或手持式机械采摘。人工采摘主要雇佣农民使用传统剪枝剪或气/电动剪刀进行人工剪枝，其中电动花椒采摘器主要通过电机驱动连杆机构进而带动刃口震动，将花椒细枝震断来达到采摘目的，但人工采摘劳动强度大、效率低，还存在花椒刺扎伤的情况，随着农村人口老龄化、劳动力短缺与花椒需求增大的矛盾日益加深，机械化智能剪枝和采收势在必行。
[0003]青花椒由于生长较快，一般采用二级主枝切断法，在达到采净率和确保不影响原来产量的情况下选择适当位置直接切断，后续配以适当工序处理。专利(一种枪式花椒采摘和剪枝器)为手持辅助式的剪断连接细枝的装置，但无法切断较粗的二级枝条和三级枝条；专利(一种花椒采摘装置及其所构成的花椒视觉采摘机器人)是一种针对花椒果柄剪切的自走式智能花椒采摘机器人，除了切断细枝之外还有负压收集的功能，但适用于红花椒，无法满足青花椒较粗枝干的切断。
[0004]在农业机器人技术的研究方面，移栽、喷药等方面技术相对成熟，但花椒剪枝与采收还有很大提升空间。结合目前机器视觉和图像处理技术的发展，本专利技术提出一种基于视觉路径规划的多自由度花椒枝自动切割方式，设计的机构可用于中期花椒枝条修剪，以及收获期的整杆采收。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，方便实现自动扫描椒园路况障碍物等，之后实现避开所有障碍自动路径规划。
[0006]本专利技术采用如下技术方案实现专利技术目的：
[0007]一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，包括旋转平台机构、运动提升机构、夹持机构、刀具系统及视图识别处理决策系统，其特征在于：所述旋转平台机构、所述运动提升机构、所述夹持机构、所述刀具系统及所述视图识别处理决策系统均安装在支持底板，底板留有螺孔，可与履带式/轮式智能行走系统组合。
[0008]作为本技术方案的进一步限定，所述运动提升机构包括丝杆滑块套装一和丝杆滑块套装二，所述丝杆滑块套装一和所述丝杆滑块套装二组成型连接，所述丝杆滑块套装一与所述所述丝杆滑块套装二结构相同。
[0009]作为本技术方案的进一步限定，所述丝杆滑块套装一包括丝杆螺杆，所述丝杆螺
杆上设置固定螺母，所述固定螺母内设置有钢球，所述螺杆上设置反向器，所述反向器上设置防尘器，所述丝杆滑块套装一还包括对称的挡板，对称的滑块导轨分别通过专用螺母固定连接对应的所述挡板，对称的所述滑块导轨上分别嵌套滑块一，所述运动提升机构还包括步进电机，所述步进电机通过联轴器一连接所述丝杆螺杆，所述丝杆滑块套装一固定连接所述步进电机。
[0010]作为本技术方案的进一步限定，所述丝杆滑块套装一中对称的所述滑块一分别固定连接丝杆滑块套装二，所述丝杆螺杆螺纹连接所述丝杆滑块套装二，所述运动提升机构还包括电机二，所述丝杆滑块套装二固定连接所述电机二，所述电机二连接轴，所述轴连接齿轮一，所述齿轮一连接传动带，所述传动带连接丝杆所述滑块套装二中丝杆螺杆，所述滑块套装二中所述丝杆螺杆螺纹连接所述夹持机构，所述丝杆滑块套装二中对称的所述滑块一分别固定连接所述夹持机构。
[0011]作为本技术方案的进一步限定，所述旋转平台机构留有定位螺孔与定位螺槽，所述旋转平台机构通过十字定位螺钉紧密固定连接所述运动提升机构，电机一输入轴与蜗杆相连，所述电机一连接所述旋转平台机构，所述蜗轮杆啮合蜗轮，所述蜗轮固定连接转轴，所述转轴固定连接齿轮二，所述齿轮通过特殊定位孔固定在底板上，所述底板二和所述旋转平台机构通过圆锥滚子轴承一连接，所述旋转平台机构设有机油关注口和防尘外壳。
[0012]作为本技术方案的进一步限定，所述夹持机构包括直线模组支座、直线导轨及直线轴承，所述直线导轨通过所述直线轴承连接所述直线模组支座，所述夹持机构还包括两个夹持头，两个所述夹持头内壁做包裹加粗橡胶处理，两个所述夹持头尾部分别固定滑块二，两个所述滑块二连接导轨，所述直线导轨嵌套导轨，所述导轨上设置有螺孔通过八角螺钉连接夹持装备支撑平台，一个所述夹持头夹持头下部通过一个圆环钩与弹簧相连，所述弹簧电动推杆相连，另一个所述夹持头带槽推件，所述电动推杆的推杆推头终端触及所述带槽推件。
[0013]作为本技术方案的进一步限定，所述带槽推件通过螺钉与刀具系统相连，所述刀具系统为带转动链的锯片型刀具，所述锯片型刀具具体结构最上方为高速马达电机，所述带槽推件通过螺钉连接所述高速马达电机，所述高速马达电机通过联轴器与连接轴相连，所述连接轴穿过齿轮片固定连接紧固圆形压片，所述齿轮片与切割链相接，所述切割链通过专用滑沟套在刀具导板上，所述刀具导板上下面各有一压板夹住，所述联轴器通过圆锥滚子轴承连接另一个所述夹持头。
[0014]作为本技术方案的进一步限定，所述视图识别处理决策系统遍布机器各处，视图识别双目相机侧向悬挂通过相机支架进行支撑并通过信号传输线传回上位机，所述上位机位于悬臂后侧以螺钉牢固固定，所述上位机通过接线控制单片机，所述单片机驱动所述电机、所述电机，全景相机在所述夹持机构下侧固定。
[0015]作为本技术方案的进一步限定，所述上位机由供电模块和人工智能识别开发板进行终端决策，其主要决策智能行走、花椒切割部位定位以及路径规划，所述智能行走包括距离检测及行走站位。
[0016]作为本技术方案的进一步限定，所述上位机通过无线模块连接无线遥控器。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：
[0018](1)花椒剪枝/采收作业由微电脑控制，可实现自动扫描椒园路况障碍物等，之后
实现避开所有障碍自动路径规划。
[0019](2)当行动系统根据相关命令运动完成运动后，以移动到花椒枝适宜位置，双目摄像机扫描花椒枝型，利用预先训练模型判断采摘切割位置，进行刀具夹持件路径规划，夹持件夹住花椒枝条，夹持件下刀具进刀，切断枝条夹持件继续夹持，将枝条运回收集装置。继续进行下一枝条采摘，直到整株采摘完成。行动系统重复，直至采摘完整片椒园或人为关机。
[0020](3)通过在刀具上安装力度传感器，可以实现智能进刀退刀，当反作用力变小可自动退刀，具有减少能源浪费和防卡死的功能。现阶段还未有全自动智能高效省时智能的花椒采摘机械。
[0021](4)本专利技术全部使用电力驱动，并应用机器视觉进行目标定位，基于路径规划方法确定夹持切割系统作业路径，能够代替人力完成花椒枝条的高效自动切割作业，彻底改变了以往人工剪枝、花椒整杆采收时费力、低效、劳动力短缺的情况，同时自动切割装置也可用于其他果本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，包括旋转平台机构(50)、运动提升机构(1)、夹持机构(2)、刀具系统及视图识别处理决策系统，其特征在于：所述旋转平台机构(50)、所述运动提升机构(1)、所述夹持机构(2)、所述刀具系统及所述视图识别处理决策系统均安装在支持底板，底板留有螺孔，可与履带式/轮式智能行走系统组合。2.如权利要求1所述的基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，其特征在于：所述运动提升机构(1)包括丝杆滑块套装一(10)和丝杆滑块套装二(11)，所述丝杆滑块套装一(10)和所述丝杆滑块套装二(11)组成T型连接，所述丝杆滑块套装一(10)与所述所述丝杆滑块套装二(11)结构相同。3.如权利要求2所述的基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，其特征在于：所述丝杆滑块套装一(10)包括丝杆螺杆(101A)，所述丝杆螺杆(101A)上设置固定螺母(13)，所述固定螺母(13)内设置有钢球(102)，所述螺杆(101A)上设置反向器(104)，所述反向器(104)上设置防尘器(105)，所述丝杆滑块套装一(10)还包括对称的挡板(16)，对称的滑块导轨(17)分别通过专用螺母(103)固定连接对应的所述挡板(16)，对称的所述滑块导轨(17)上分别嵌套滑块一(18)，所述运动提升机构(1)还包括步进电机(12)，所述步进电机(12)通过联轴器一(12A)连接所述丝杆螺杆(101)，所述丝杆滑块套装一(10)固定连接所述步进电机(12)。4.如权利要求3所述的基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，其特征在于：所述丝杆滑块套装一(10)中对称的所述滑块一(18)分别固定连接丝杆滑块套装二(11)，所述丝杆螺杆(101A)螺纹连接所述丝杆滑块套装二(11)，所述运动提升机构(1)还包括电机二(155B)，所述丝杆滑块套装二(11)固定连接所述电机二(155B)，所述电机二(155B)连接轴(19)，所述轴(19)连接齿轮一(20)，所述齿轮一(20)连接传动带(21)，所述传动带(21)连接丝杆所述滑块套装二(11)中丝杆螺杆(101)，所述滑块套装二(11)中所述丝杆螺杆(101)螺纹连接所述夹持机构(2)，所述丝杆滑块套装二(11)中对称的所述滑块一(18)分别固定连接所述夹持机构(2)。5.如权利要求4所述的基于路径规划的多自由度花椒枝自动切割装置，其特征在于：所述旋转平台机构(50)留有定位螺孔(501)与定位螺槽(502)，所述旋转平台机构(50)通过十字定位螺钉(51)紧密固定连接所述运动提升机构(1)，电机一(155A)输入轴与蜗杆(52)相连，所述电机一(155A)连接所述旋转平台机构(50)，所述蜗轮杆(52)啮合蜗轮(53)，所述蜗轮(53)固定连接转轴(54)，所述转轴(54)固定连接齿轮二(55)，所述齿轮(55)通过特殊定位孔(503)固...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛琪，李业鑫，李成松，王丽红，王沛，李慧，卓鹏，周百冬，曹烈旺，熊丕荣，宋杰威，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：
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