一种莲蓬自动采摘系统及莲蓬采摘方法技术方案

本发明专利技术公开了一种莲蓬自动采摘系统及莲蓬采摘方法，该系统包括行走轨道、机架、横梁、横向滑台、竖向滑台、纵向滑台、采摘机构、输送机构、莲蓬收集车、视觉识别机构以及控制设备。机架及莲蓬收集车置于行走轨道上，由电机驱动沿轨道行走，视觉识别结构识别莲蓬并收集莲蓬的位置信息，两组采摘机构在横向滑台、竖向滑台以及纵向滑台的配合下对左右区域中的莲蓬进行精准采摘，并将采摘的莲蓬置于莲蓬收集车中。根据莲田形状预设行走轨道，相邻莲田采用过渡轨道进行连接，实现了对不规则化莲田区域的莲蓬自动采摘作业。本发明专利技术具有结构简单、莲蓬识别定位准确、采摘效率高以及应用范围广的优点，本发明专利技术还可用于向日葵等其他农作物采摘。摘。摘。

【技术实现步骤摘要】
一种莲蓬自动采摘系统及莲蓬采摘方法


[0001]本专利技术涉及农业机械设备，具体涉及一种莲蓬自动采摘系统以及采用该系统自动采摘莲蓬的方法，属于莲蓬采摘设备


技术介绍

[0002]莲子含多种对人体有益的元素，具有较高的营养价值和药用价值，是我国南部省份重要的经济作物。每年的六至九月份，是莲子成熟的季节。莲子成熟后，莲农必须下田采摘莲蓬，然后再进行莲子加工，莲蓬采摘是莲子生产过程中的重要工作。由于受技术的限制，自古以来，莲蓬采摘一直为人工作业，莲蓬人工采摘工作环境恶劣、生产效率低、劳动强度大，已成为制约莲子产业发展的瓶颈问题。因此，专利技术高效自动莲蓬采摘机器来替代人工，是传统产业技术升级的迫切要求。
[0003]为了克服莲蓬人工采摘的不足，众多研究者分别提出了不同的采摘方案，通过设计特殊的采摘设备，辅助人工实现莲蓬的采摘，例如专利文件CN109287268A提出了一种莲蓬采摘器及其使用方法，包括长杆，长杆包括第一长杆和第二长杆，第二长杆与Y形头连接；Y形头包括Y形头前端的V形架，V形架与槽杆连接，槽杆另一端与圆筒连接，槽杆内设有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莲蓬自动采摘系统，其特征在于：该系统包括行走轨道(1)、机架(2)、横梁(3)、横向滑台(4)、采摘臂架(A)、采摘机构(7)、输送机构(8)、莲蓬收集车(9)、视觉识别机构(10)以及控制设备(11)；行走轨道(1)通过轨道支撑(12)固定在莲田中，机架(2)通过行走机构(13)活动安装在行走轨道(1)上；横梁(3)设置在机架(2)的顶部；两组横向滑台(4)对称设置在横梁(3)上；两组采摘臂架(A)分别设置在两组横向滑台(4)上，采摘机构(7)设置在采摘臂架(A)上；莲蓬收集车(9)活动设置在行走轨道(1)上，并由机架(2)拖动或由行走机构(13)驱动其沿行走轨道(1)行走；输送机构(8)设置在横梁(3)上，并且输送机构(8)的输出端位于莲蓬收集车(9)的上方；视觉识别机构(10)设置在机架(2)上；视觉识别机构(10)的上端左右两侧分别设置有识别相机(1003)，识别相机(1003)将左右采摘区域的莲蓬图像传送至控制设备(11)；控制设备(11)与采摘系统的各个部件之间通过电信号连接，并经远程通讯模块与远程控制装置无线连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：横梁(3)包括左横梁(301)、右横梁(302)以及承托梁(303)；承托梁(303)固定设置在机架(2)的顶部；左横梁(301)和右横梁(302)呈对称设置在承托梁(303)上，并分别位于机架(2)的左右两侧；左横梁(301)和右横梁(302)上均独立设置有横向滑台(4)；作为优选，左横梁(301)与右横梁(302)也可以一体成型构成横梁(3)的主梁体，或左横梁(301)与右横梁(302)拼接构成横梁(3)的主梁体。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：横向滑台(4)包括横向电机(401)、横向滑轨(402)以及横向滑块(403)；横向滑轨(402)沿横梁(3)的轴向水平固定设置在横梁(3)的上表面，横向滑块(403)活动设置在横向滑轨(402)上，横向电机(401)固定设置在横向滑轨(402)的端部，采摘臂架(A)固定设置在横向滑块(403)上；横向电机(401)控制横向滑块(403)和采摘臂架(A)在横向滑轨(402)上进行水平向的移动；优选，横向电机(401)通过同步带控制横向滑块(403)和采摘臂架在横向滑轨(402)上进行水平向的移动。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：采摘臂架(A)包括竖向滑台(5)和纵向滑台(6)；竖向滑台(5)的下端设置在横向滑台(4)上，纵向滑台(6)设置在竖向滑台(5)上；采摘机构(7)设置在纵向滑台(6)上；所述竖向滑台(5)包括竖移电机(501)、竖移滑轨(502)以及竖移滑块(503)；竖移滑轨(502)的底端垂直固定在横向滑块(403)的上表面，竖移滑块(503)活动设置在竖移滑轨(502)上，竖移电机(501)固定设置在竖移滑轨(502)的底端，纵向滑台(6)设置在竖移滑块(503)上；竖移电机(501)控制竖移滑块(503)和纵向滑台(6)在竖移滑轨(502)上进行竖直方向的移动；优选，竖移电机(501)通过同步带控制竖移滑块(503)和纵向滑台(6)在竖移滑轨(502)上进行竖直方向的移动；作为优选，竖移滑轨(502)的底端通过三角板(504)垂直固定在横向滑块(403)的上表面；和/或所述纵向滑台(6)包括纵移电机(601)、纵移滑轨(602)以及纵移滑块(603)；纵移滑轨(602)设置在竖移滑块(503)上，并且纵移滑轨(602)的轴线与竖移滑轨(502)的轴线相互垂直，纵移滑块(603)活动设置在纵移滑轨(602)上，纵移电机(601)固定设置在靠近竖移滑轨(502)一侧的纵移滑轨(602)的端部，采摘机构(7)固定设置在纵移滑块(603)上；纵移电机(601)控制纵移滑块(603)和采摘机构(7)在纵移滑轨(602)上进行纵向移动；优选，纵移电机(601)通过同步带控制纵移滑块(603)和采摘机构(7)在纵移滑轨(602)上进行纵向移动；
作为优选，所述纵移滑轨(602)为长度可调的滑轨，优选纵移滑轨(602)为伸缩式滑轨或纵移滑轨(602)由多个纵移滑轨段可拆卸的连接构成；在纵移滑轨(602)远离竖向滑台(5)一侧的端部还设有测距传感器；作为优选，纵移滑轨(602)通过旋转轴承活动设置在竖移滑块(503)上，旋转轴承的内圈整体套接在竖移滑块(503)和竖移滑轨(502)的外部并与竖移滑块(503)固定连接，旋转轴承的外圈则与纵移滑轨(602)固定连接；纵移滑轨(602)上还设有旋转电机；即纵移滑轨(602)在竖移滑块(503)的作用下在竖移滑轨(502)上进行竖直方向移动的同时，还能在旋转轴承的作用下以竖移滑块(503)和竖移滑轨(502)为旋转中心进行圆周运动。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：采摘臂架(A)包括竖向滑台(5)和纵向滑台(6)；纵向滑台(6)的一端设置在横向滑台(4)上，竖向滑台(5)设置在纵向滑台(6)上；采摘机构(7)设置在竖向滑台(5)上；所述纵向滑台(6)包括纵移电机(601)、纵移滑轨(602)以及纵移滑块(603)；纵移滑轨(602)呈水平设置在横向滑块(403)上，纵移滑块(603)活动设置在纵移滑轨(602)上，纵移电机(601)设置在靠近横向滑轨(402)一侧的纵移滑轨(602)的端部；竖向滑台(5)设置在纵移滑块(603)上；纵移电机(601)控制纵移滑块(603)和竖向滑台(5)在纵移滑轨(602)上进行纵向移动；优选，纵移电机(601)通过同步带控制纵移滑块(603)和竖向滑台(5)在纵移滑轨(602)上进行纵向移动；和/或所述竖向滑台(5)包括竖移电机(501)、竖移滑轨(502)以及竖移滑块(503)；竖移滑轨(502)的底端垂直固定在纵移滑块(603)的上表面，竖移滑块(503)活动设置在竖移滑轨(502)上，竖移电机(501)固定设置在竖移滑轨(502)的底端；采摘机构(7)固定设置在竖移滑块(503)上；竖移电机(501)控制竖移滑块(503)和采摘机构(7)在竖移滑轨(502)上进行竖直方向的移动；优选，竖移电机(501)通过同步带控制竖移滑块(503)和采摘机构(7)在竖移滑轨(502)上进行竖直方向的移动；作为优选，竖移滑轨(502)的底端通过三角板(504)垂直固定在纵移滑块(603)的上表面；作为优选，所述纵移滑轨(602)为长度可调的滑轨，优选纵移滑轨(602)为伸缩式滑轨或纵移滑轨(602)由多个纵移滑轨段可拆卸的连接构成；在纵移滑轨(602)远离竖向滑台(5)一侧的端部还设有测距传感器；作为优选，纵移滑轨(602)通过旋转轴承活动设置在横向滑块(403)上，旋转轴承的内圈固定套接在横向滑块(403)的外部，旋转轴承的外圈则与纵移滑轨(602)固定连接；纵移滑轨(602)上还设有旋转电机；即纵移滑轨(602)在旋转轴承的作用下以横向滑块(403)为旋转中心进行圆周运动。6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于：采摘机构(7)包括安装板(701)、夹爪(702)、夹爪驱动机(703)、采摘电机(704)以及采摘剪(705)；安装板(701)的上端固定在纵移滑块(603)上或安装板(701)的上端固定在竖移滑块(503)上；安装板(701)的下部自上而下依次固定设置有所述夹爪驱动机(703)、夹爪(702)、采摘电机(704)以及采摘剪(705)；夹爪驱动机(703)的输出轴与夹爪(702)的内端相连接，进而控制夹爪(702)的开合；采摘电机(704)的输出轴与采摘剪(705)的内端相连接，进而控制采摘剪(705)的开合；优选，安装板(701)的顶部还设置有局部相机(706)；所述夹爪驱动机(703)为舵机或电机；作为优选，夹爪驱动机(703)通过驱动机支架(7031)固定在安装板(701)上，夹爪(702)
包括左夹爪(7021)和右夹爪(7022)；左夹爪(7021)和右夹爪(7022)的内端均设置有不完全齿轮(7023)，左夹爪(7021)上的不完全齿轮(7023)与右夹爪(7022)上的不完全齿轮(7023)啮合；夹爪驱动机(703)正反旋转时带动左夹爪(7021)与右夹爪(7022)的合拢与张开；和/或采摘电机(704)通过电机支架(7041)固定在安装板(701)上；采摘电机(704)的输出轴上设有圆盘凸轮(7042)；采摘剪(705)的内端通过圆柱销(7043)与圆盘凸轮(7042)的凸轮槽相连接；采摘电机(704)正反旋转时通过圆盘凸轮(7042)和圆柱销(7043)带动采摘剪(705)的合拢与张开...

【专利技术属性】
技术研发人员：马秋成，卢安舸，张魁，曹允盛，刘健，田润丰，庄自云，郭瑞雪，张鑫宇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：