一种红花采收机器人及其采收方法技术

本发明专利技术涉及一种红花采收机器人及其采收方法。采收机器人包括多层对称行走架、双向多果球仿形夹持装置、多排花丝刮切装置、缩紧式花丝收集装置、自动采收电控系统、精准对中导航系统；精准对中导航系统获取红花植株行的三维点云数据，从中提取出行导航线和行驶距离，提高自走精度；双向多果球仿形夹持装置集条杆与夹持条栅分别从植株上下方反向转动，将果球夹持至植株中部的等高直线，提高采收效率；多排花丝刮切装置与夹持装置配合，使果球完整喂入并由刮切装置进行单支承切割，提高花丝完整性。本发明专利技术提供了一种智能感知、精准对中、双侧梳理、等高喂入、刮切采收的红花采收机器人，提高了红花采收效率，降低了花丝漏采率。降低了花丝漏采率。降低了花丝漏采率。

【技术实现步骤摘要】
一种红花采收机器人及其采收方法


[0001]本专利技术属于农业机械
，涉及一种红花采收机器人及其采收方法。

技术介绍

[0002]现有的红花采摘机械主要包括单花采摘装置和梳夹式区域采摘装置，但单花采摘装置需要精准对花，且一次只能采摘一朵，采摘效率较低，无法解决劳动力短缺的问题；梳夹式区域采摘装置通过安装多个梳夹式采摘头对果球进行区域采摘，但漏采率高，无法做到精准采摘，采净率较低，且梳夹式采摘头中采摘齿夹住果球通过旋转花丝被拉拔下来，采摘头旋转拉拔过程中会对果球和花丝造成损伤。
[0003]虽然目前有一种矮式红花仿形采收机及采收方法（专利号：CN113692849B）与自走式全覆盖多目标红花花丝采摘机器人（专利号：CN111955165B），该采收方法分的采收区域过多，拟合难度较大，拟形覆盖采摘所需要的采摘末端执行器较多，采摘较为复杂。一种三自由度桁架式红花采摘装置（专利号：CN111296072A），该装置只有一个末端执行器且一次只能采摘一个果球上的红花，机械采收的效率很低。一种夹网组合式红花花丝采收机（CN
‑
111937583
‑
B），该装置对辊梳理机构无法精确的将植株上的果球梳理成夹持机构所需的形状，夹持喂入的可靠性难以保证，漏采率较高。另有一种红花采收装置（陈飞等，红花采摘机器人集条预定位机构设计与试验[J].《农业工程学报》）该装置红花植株集条机构完成集条作业后的整株红花果球高度不一致，无法实现通过单个割刀对其全部花丝进行切割，无法提高采摘效率。
专利
技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种红花采收机器人及其采收方法，利用精准对中导航系统获取红花植株行的三维点云数据，从中提取出行导航线和行驶距离，提高自走精度；通过双侧双向多果球仿形夹持装置中集条杆和多果球夹持条栅的同轴反转，将植株左右两个采摘区的全部红花果球夹持至植株中部的等高直线，提高采收效率；多排花丝刮切装置与夹持装置配合，使果球完整喂入并由刮切装置进行单支承切割，提高花丝完整性；缩紧式花丝收集装置中的缩紧收集管可快速收集被切割后的花丝，提高收集效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种红花采收机器人，包括多层对称行走架1、双向多果球仿形夹持装置2、多排花丝刮切装置3、缩紧式花丝收集装置4、精准对中导航系统5和自动采收电控系统6。
[0006]所述多层对称行走架1包括移动支撑架1
‑
1、采收装置安装架1
‑
2、果球夹持装置安装架1
‑
3和行走装置1
‑
4。
[0007]所述移动支撑架1
‑
1包括矩形固定框1
‑1‑
1和其下端面四个角上分别设置的支撑腿1
‑1‑
2；双侧对称布置的采收装置安装架1
‑
2分别垂直安装于矩形固定框1
‑1‑
1左右两侧；双侧对称布置的果球夹持装置安装架1
‑
3分别水平安装于两个后侧的支撑腿1
‑1‑
2上；所述
行走装置1
‑
4固接于支撑腿1
‑1‑
2底端。
[0008]所述双向多果球仿形夹持装置2共安装有两个，左右对称的固接于多层对称行走架1下侧，包括多果球夹持机构2
‑
1、锥齿轮换向机构2
‑
2、花枝下压机构2
‑
3和夹持驱动电机2
‑
4。
[0009]所述多果球夹持机构2
‑
1包括夹持条栅轴2
‑1‑
1和多果球夹持条栅2
‑1‑
2；所述夹持条栅轴2
‑1‑
1水平布置并与机具的前进方向平行，其前端通过轴承座安装于前侧支撑腿1
‑1‑
2的后端面上，后端通过联轴器与夹持驱动电机2
‑
4连接；所述夹持驱动电机2
‑
4通过螺栓固接于果球夹持装置安装架1
‑
3上；所述锥齿轮换向机构2
‑
2与夹持条栅轴2
‑1‑
1键连接。
[0010]所述多果球夹持条栅2
‑1‑
2包括条栅圆筒2
‑1‑2‑
1和栅条2
‑1‑2‑
2；条栅圆筒2
‑1‑2‑
1键连接于夹持条栅轴2
‑1‑
1外侧，多根栅条2
‑1‑2‑
2沿机具前进方向等间距固接于条栅圆筒2
‑1‑2‑
1外侧。
[0011]所述栅条2
‑1‑2‑
2由前到后依次为前果球夹持直杆2
‑1‑2‑2‑
1、固定果球凹圆弧形杆2
‑1‑2‑2‑
2、后果球夹持直杆2
‑1‑2‑2‑
3，前果球夹持直杆2
‑1‑2‑2‑
1和后果球夹持直杆2
‑1‑2‑2‑
3与固定果球凹圆弧形杆2
‑1‑2‑2‑
2的两端光滑衔接。
[0012]所述花枝下压机构2
‑
3包括电动伸缩杆2
‑3‑
1和集条杆2
‑3‑
2；前电动伸缩杆2
‑3‑
1的底端通过轴承与夹持条栅轴2
‑1‑
1连接，后电动伸缩杆2
‑3‑
1的底端通过键与锥齿轮换向机构2
‑
2连接，前后两个电动伸缩杆2
‑3‑
1的顶端与集条杆2
‑3‑
2的两端通过螺纹连接。
[0013]所述集条杆2
‑3‑
2包括前连接杆2
‑3‑2‑
1、
ʌ
型下压杆2
‑3‑2‑
2、后连接杆2
‑3‑2‑
3；前连接杆2
‑3‑2‑
1和后连接杆2
‑3‑2‑
3一端通过螺栓与电动伸缩杆2
‑3‑
1连接，另一端与
ʌ
型下压杆2
‑3‑2‑
2的两端光滑衔接。
[0014]所述多排花丝刮切装置3共安装有两个，左右对称的固接于多层对称行走架1内，位于双向多果球仿形夹持装置2上侧，包括采摘传动轴3
‑
1、切割旋刀套筒3
‑
2、刮切割刀3
‑
3、刮切驱动步进电机3
‑
4、进花口3
‑
5。
[0015]所述刮切驱动步进电机3
‑
4通过螺栓固接在采收装置安装架1
‑
2上；采摘传动轴3
‑
1水平布置且与机具的前进方向平行，其前端通过轴承座安装在前侧支撑腿1
‑1‑
2上，后端通过联轴器与刮切驱动步进电机3
‑
4的动力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红花采收机器人，其特征在于，所述红花采收机器人包括多层对称行走架（1）、双向多果球仿形夹持装置（2）、多排花丝刮切装置（3）、缩紧式花丝收集装置（4）、精准对中导航系统（5）和自动采收电控系统（6）；所述多层对称行走架（1）包括移动支撑架（1
‑
1）、采收装置安装架（1
‑
2）、果球夹持装置安装架（1
‑
3）和行走装置（1
‑
4）；所述移动支撑架（1
‑
1）包括矩形固定框（1
‑1‑
1)和其下端面四个角上分别设置的支撑腿（1
‑1‑
2）；双侧对称布置的采收装置安装架（1
‑
2）分别垂直安装于矩形固定框（1
‑1‑
1)左右两侧；双侧对称布置的果球夹持装置安装架（1
‑
3）分别水平安装于两个后侧的支撑腿（1
‑1‑
2）上；所述行走装置（1
‑
4）固接于支撑腿（1
‑1‑
2）底端；所述双向多果球仿形夹持装置（2）共安装有两个，左右对称的固接于多层对称行走架（1）下侧，包括多果球夹持机构（2
‑
1）、锥齿轮换向机构（2
‑
2）、花枝下压机构（2
‑
3）和夹持驱动电机（2
‑
4）；所述多果球夹持机构（2
‑
1）包括夹持条栅轴（2
‑1‑
1）和多果球夹持条栅（2
‑1‑
2）；所述夹持条栅轴（2
‑1‑
1）水平布置并与机具的前进方向平行，其前端通过轴承座安装于前侧支撑腿（1
‑1‑
2）的后端面上，后端通过联轴器与夹持驱动电机（2
‑
4）连接；所述夹持驱动电机（2
‑
4）通过螺栓固接于果球夹持装置安装架（1
‑
3）上；所述锥齿轮换向机构（2
‑
2）与夹持条栅轴（2
‑1‑
1）键连接；所述多果球夹持条栅（2
‑1‑
2）包括条栅圆筒（2
‑1‑2‑
1）和栅条（2
‑1‑2‑
2）；条栅圆筒（2
‑1‑2‑
1）键连接于夹持条栅轴（2
‑1‑
1）外侧，多根栅条（2
‑1‑2‑
2）沿机具前进方向等间距固接于条栅圆筒（2
‑1‑2‑
1）外侧；所述栅条（2
‑1‑2‑
2）由前到后依次为前果球夹持直杆（2
‑1‑2‑2‑
1）、固定果球凹圆弧形杆（2
‑1‑2‑2‑
2）、后果球夹持直杆（2
‑1‑2‑2‑
3），前果球夹持直杆（2
‑1‑2‑2‑
1）和后果球夹持直杆（2
‑1‑2‑2‑
3）与固定果球凹圆弧形杆（2
‑1‑2‑2‑
2）的两端光滑衔接；所述花枝下压机构（2
‑
3）包括电动伸缩杆（2
‑3‑
1）和集条杆（2
‑3‑
2）；前电动伸缩杆（2
‑3‑
1）的底端通过轴承与夹持条栅轴（2
‑1‑
1）连接，后电动伸缩杆（2
‑3‑
1）的底端通过键与锥齿轮换向机构（2
‑
2）连接，前后两个电动伸缩杆（2
‑3‑
1）的顶端与集条杆（2
‑3‑
2）的两端通过螺纹连接；所述集条杆（2
‑3‑
2）包括前连接杆（2
‑3‑2‑
1）、
ʌ
型下压杆（2
‑3‑2‑
2）、后连接杆（2
‑3‑2‑
3）；前连接杆（2
‑3‑2‑
1）和后连接杆（2
‑3‑2‑
3）一端通过螺栓与电动伸缩杆（2
‑3‑
1）连接，另一端与
ʌ
型下压杆（2
‑3‑2‑
2）的两端光滑衔接；所述多排花丝刮切装置（3）共安装有两个，左右对称的固接于多层对称行走架（1）内，位于双向多果球仿形夹持装置（2）上侧，包括采摘传动轴（3
‑
1）、切割旋刀套筒（3
‑
2）、刮切割刀（3
‑
3）、刮切驱动步进电机（3
‑
4）、进花口（3
‑
5）；所述刮切驱动步进电机（3
‑
4）通过螺栓固接在采收装置安装架（1
‑
2）上；采摘传动轴（3
‑
1）水平布置且与机具的前进方向平行，其前端通过轴承座安装在前侧支撑腿（1
‑1‑
2）上，后端通过联轴器与刮切驱动步进电机（3
‑
4）的动力输出轴连接；所述采摘传动轴（3
‑
1）与切割旋刀套筒（3
‑
2）前后两端通过轴承连接；多排刮切割刀（3
‑
3）均匀地固接在采摘传动轴（3
‑
1）的周向表面上，位于切割旋刀套筒（3
‑
2）的内部；所述切割旋刀套筒（3
‑
2）表面上设
的1.3~1.6倍；所述固定果球凹圆弧形杆（2
‑1‑2‑2‑
2）圆弧直径D2，其范围为20~24mm，为红花果球球径d3的1~1.2倍，可使分枝进入栅条间隙，并将果球夹持固定至等高直线。7.根据权利要求1所述的一种红花采收机器人，其特征在于，所述多果球夹持条栅（2
‑1‑
2）向上转动到固定果球凹圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，史瑞猛，赵敏义，邢振宇，郭全峰，曾超，杨双平，王帅，李子汉，李潇潇，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：