红花全域多模块智能采收机器人及其控制方法技术

本发明专利技术属于农业机械领域，涉及一种红花全域多模块智能采收机器人及其控制方法。采收机器人包括机架、全域红花采收模块、辅助模块和控制系统；机架包括主机架、模块拓展架、行走轮组和拓展架安装轨；全域红花采收模块包括花丝收集装置、末端执行器组和末端执行器导向安装架；控制系统包括卫星定位系统、采收模块对行定位系统和控制模块。本发明专利技术通过模块可拓展化设计，挂载多个间距可调的采收模块，实现多行红花灵活采收；多调节机构并行，提高采收灵活性；利用调平装置实现不同坡度适应；根据红花植株模型布置不同规格的末端执行器，实现红花全域的分段采收，提高采摘效率；刀具精细分区设计，推切一体式，花丝分段精准切割，提高花丝切削质量。切削质量。切削质量。

【技术实现步骤摘要】
红花全域多模块智能采收机器人及其控制方法


[0001]本专利技术属于农业机械
，特别涉及一种红花全域多模块智能采收机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]红花是我国特色的经济作物，药用价值和经济价值高，需求量不断增大。随着卫星导航技术发展，红花种植模式逐步规范，红花种植可根据卫星导航规划路径，等行距规范种植逐渐推广，为采收机器人的多行同步作业奠定了基础；然而，由于不同红花种植区域种植模式不同，加之植株生长、自然环境影响等因素，造成红花种植行距不尽相同，导致红花的多行机械化采收实时调整困难，无法进行多行采收，极大限制了采收机器人采收效率的提升；另外现有的装置基本采用单个或者多个机械臂进行采收，暂未见根据红花果球分布规律进行仿形采收的机具，无法同时采收多个果球上的花丝，也限制了红花采收效率的提升；当前红花采摘机器人的末端执行器切削方式较为粗糙，对通过对花装置的缩颈切削情况不理想，切削范围过大且刀具转速要求高，造成花丝采净率较低。
[0003]如中国专利技术专利申请“一种直角坐标红花采摘机器人”，申请号：CN 109673263 A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红花全域多模块智能采收机器人，包括机架（1）、全域红花采收模块（2）、辅助模块（3）和控制系统（4）；所述机架（1）包括主机架（1
‑
1）、模块拓展架（1
‑
2）、行走轮组（1
‑
3）、拓展架安装轨（1
‑
4）和调平伸缩杆（1
‑
5）；主机架（1
‑
1）与安装于下部的全域红花采收模块（2）中轴线重合；四个所述行走轮组（1
‑
3）分别固接于所述主机架（1
‑
1）四个支撑腿末端；所述主机架（1
‑
1）上端设有一对左右对称的调平杆支撑架（1
‑1‑
1）；所述拓展架安装轨（1
‑
4）包括拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）和拓展架安装B轨（1
‑4‑
2）；所述全域红花采收模块（2）包括花丝收集装置（2
‑
1）、末端执行器导向安装架（2
‑
2）和末端执行器组（2
‑
3）；所述末端执行器组（2
‑
3）包括多个直线排布的采摘末端执行器单体（2
‑3‑
1）；所述花丝收集系统（2
‑
1）包括花丝收集箱（2
‑1‑
1）、花丝收集软管（2
‑1‑
2）和负压风机（2
‑1‑
3）；所述花丝收集箱（2
‑1‑
1）通过上端面中部设置的收集箱安装块（2
‑1‑1‑
1）固接于主机架（1
‑
1）安装板的下端面，花丝收集软管（2
‑1‑
2）连接花丝收集箱（2
‑1‑
1）与采摘末端执行器单体（2
‑3‑
1），负压风机（2
‑1‑
3）设置于花丝收集箱（2
‑1‑
1）前后两侧；所述末端执行器导向安装架（2
‑
2）包括齿条安装架（2
‑2‑
1）和滑轮导轨（2
‑2‑
2）；所述齿条安装架（2
‑2‑
1）安装于花丝收集箱（2
‑1‑
1）下端面，一对前后对称的滑轮导轨（2
‑2‑
2）安装于齿条安装架（2
‑2‑
1）下端面；所述采摘末端执行器单体（2
‑3‑
1）包括水平对准装置（2
‑3‑1‑
1）、竖直对准丝杠（2
‑3‑1‑
2）和花丝采摘装置（2
‑3‑1‑
3）；所述水平对准装置（2
‑3‑1‑
1）包括水平运动齿条（2
‑3‑1‑1‑
1）、水平运动电机（2
‑3‑1‑1‑
2）、水平运动齿轮（2
‑2‑1‑1‑
3）、滑轮架（2
‑3‑1‑1‑
4）和运动滑轮（2
‑3‑1‑1‑
5）；多个直线布置的水平运动齿条（2
‑3‑1‑1‑
1）固接于齿条安装架（2
‑2‑
1）前后两端，水平运动电机（2
‑3‑1‑1‑
2）的动力输出轴上设有与水平运动齿条（2
‑3‑1‑1‑
1）相互啮合的水平运动齿轮（2
‑3‑1‑1‑
3）；所述水平运动齿轮（2
‑3‑1‑1‑
3）可绕齿轮轴旋转地固接于竖直对准丝杠（2
‑3‑1‑
2）后端；所述运动滑轮（2
‑3‑1‑1‑
5）可滑动地安装于滑轮导轨（2
‑2‑
2）的滑轮槽内，通过滑轮架（2
‑3‑1‑1‑
4）与竖直对准丝杠（2
‑3‑1‑
2）连接；所述水平运动电机（2
‑3‑1‑1‑
2）带动水平运动齿轮（2
‑3‑1‑1‑
3）旋转，水平运动齿轮（2
‑3‑1‑1‑
3）在相互啮合的水平运动齿条（2
‑3‑1‑1‑
1）上左右移动，实现采摘末端执行器单体（2
‑3‑
1）的水平移动；所述竖直对准丝杠（2
‑3‑1‑
2）包括丝杆安装座（2
‑3‑1‑2‑
1）、丝杠轴（2
‑3‑1‑2‑
2）和滚珠套（2
‑3‑1‑2‑
3）；所述丝杠轴（2
‑3‑1‑2‑
2）通过轴承及轴承座与丝杆安装座（2
‑3‑2‑1‑
1）上下两端连接，滚珠套（2
‑3‑1‑2‑
3）与丝杠轴（2
‑3‑1‑2‑
2）相互啮合，并可沿丝杠轴（2
‑3‑1‑2‑
2）竖直移动；所述花丝采摘装置（2
‑3‑1‑
3）包括弧形对花罩（2
‑3‑1‑3‑
1）、采摘室壳体（2
‑3‑1‑3‑
2）、采摘室盖板（2
‑3‑1‑3‑
3）、刀具电机（2
‑3‑1‑3‑
4）和渐进凸轮刀（2
‑3‑1‑3‑
5）；所述采摘室壳体（2
‑3‑1‑3‑
2）上端面卡槽连接采摘室盖板（2
‑3‑1‑3‑
3）组成用于容纳
渐进凸轮刀（2
‑3‑1‑3‑
5）的采摘室腔体（2
‑3‑1‑3‑
6），下端面设有花丝进口（2
‑3‑1‑3‑
7）；所述弧形对花罩（2
‑3‑1‑3‑
1）螺钉连接于采摘室壳体（2
‑3‑1‑3‑
2）下端面并与花丝进口（2
‑3‑1‑3‑
7）圆心同轴；所述刀具电机（2
‑3‑1‑3‑
4）固接在采摘室盖板（2
‑3‑1‑3‑
3）上端面，电机动力输出轴连接渐进凸轮刀（2
‑3‑1‑3‑
5）；所述采摘室壳体（2
‑3‑1‑3‑
2）与滚珠套（2
‑3‑1‑2‑
3）通过螺钉连接，花丝采摘装置（2
‑3‑1‑
3）可随滚珠套（2
‑3‑1‑2‑
3）竖直运动；所述花丝进口（2
‑3‑1‑3‑
7）上端设有切花砧（2
‑3‑1‑3‑
8）；所述弧形对花罩（2
‑3‑1‑3‑
1）的下端直径为对花直径D1，对花直径D1为红花果球直径Φ1的1.4~1.6倍，能够实现对准果球功能；所述辅助模块（3）包括电池组（3
‑
1）、太阳能电池板（3
‑
2）和辅助光源灯（3
‑
3）；所述电池组（3
‑
1）包括主电池（3
‑1‑
1）和备用电池（3
‑1‑
2）；所述主电池（3
‑1‑
1）安装在主机架（1
‑
1）的安装板上部，太阳能电池板（3
‑
2）可拆卸地安装于模块拓展架（1
‑
2）上端面，辅助光源灯（3
‑
3）可拆卸地安装于主机架（1
‑
1）与模块拓展架（1
‑
2）下端面四角；所述控制系统（4），包括卫星定位系统（4
‑
1）、采收模块对行定位系统（4
‑
2）和控制模块（4
‑
3）；所述卫星定位系统（4
‑
1）通过安装杆固接于主机架（1
‑
1）前部，采收模块对行定位系统（4
‑
2）固接于花丝收集箱（2
‑1‑
1）前后两端，控制模块（4
‑
3）固接于在主机架（1
‑
1）的安装板上部前端；所述采收模块对行定位系统（4
‑
2）包括相机安装架（4
‑2‑
1）、单目相机（4
‑2‑
2）和双目相机（4
‑2‑
3）；所述相机安装架（4
‑2‑
1）固接于花丝收集箱（2
‑1‑
1）前后两端；所述单目相机（4
‑2‑
2）和双目相机（4
‑2‑
3）通过卡槽安装于相机安装架（4
‑2‑
1）上，所述单目相机（4
‑2‑
1）安装于所述双目相机（4
‑2‑
2）上方。2.根据权利要求1所述的机架（1），其特征是，所述主机架（1
‑
1）上部左右两侧对称地安装两组拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）；所述两组拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）通过转轴左右对称地固接于主机架（1
‑
1）上部左右两侧，可通过转轴实现拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）以主机架（1
‑
1）左右两边缘为轴线的旋转；所述拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）轨条平行于采收机器人前进方向；所述模块拓展架（1
‑
2）包括拓展架体（1
‑2‑
1）和采收模块运动滑台（1
‑2‑
2）；所述拓展架体（1
‑2‑
1）左右两侧对称地固接一组拓展架安装B轨（1
‑4‑
2）与一组拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）；所述拓展架安装B轨（1
‑4‑
2）与主机架（1
‑4‑
1）一侧固接的拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）配合安装；所述固接于拓展架体（1
‑2‑
1）的拓展架安装A轨（1
‑4‑
1）可与另一模块拓展架（1
‑
2）的拓展架安装B轨（1
‑4‑
2）配合安装，加装另一个模块拓展架（1
‑
2）；所述模块拓展架（1
‑
2）与主机架（1
‑
1）配合安装后，拓展架体（1
‑2‑
1）可通过调平伸缩杆（1
‑
5）与调平杆支撑架（1
‑1‑
1）连接；所述采收模块运动滑台（1
‑2‑
2）垂直于拓展架安装B轨（1
‑4‑
2）导条方向；所述采收模块运动滑台（1
‑2‑
2）包括滑台伺服电机（1
‑2‑2‑
1）、滑台丝杆（1
‑2‑2‑
2）、滑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，赵敏义，朱文超，杨双平，韩长杰，郭俊先，张学军，邢振宇，郭全峰，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：