籽粒采摘机器人及其采摘机构制造技术

本发明专利技术涉及农业装备领域，公开了一种籽粒采摘机器人及其采摘机构，包括转动驱动装置(41)、转动模块(42)、摆动模块(43)和剪切机械手(44)，转动模块能够由转动驱动装置驱动为绕沿第一方向延伸的转动轴线转动，摆动模块能够由转动模块的摆动驱动装置(422)驱动为绕沿第二方向延伸的转动轴线摆动，剪切机械手能够由摆动模块的剪切驱动装置(432)驱动为在剪切位置和张开位置之间运动。当遇到植株倒伏、弯曲等难以采摘的情形时，该采摘机构可以利用摆动驱动装置驱动摆动模块及安装于其上的剪切机械手摆动，从而能够使得该剪切机械手准确对准籽粒位置并可靠地从植株上采摘籽粒，便于实现自动化智能采摘。自动化智能采摘。自动化智能采摘。

【技术实现步骤摘要】
籽粒采摘机器人及其采摘机构


[0001]本专利技术涉及农业装备，具体地涉及一种采摘机构。在此基础上，本专利技术还涉及一种具有该采摘机构的籽粒采摘机器人，例如为适用于畦面种植模式的人参籽采摘机器人。

技术介绍

[0002]人参籽，五加科人参属植物人参的果实，主要用于人参的繁殖。人参籽一般结于人参花顶端，呈椭圆形，尺寸较小，表面光滑，外为果壳，内为乳白色种子。一般地，人参花竖直生长，平均生长高度300
‑
600mm，顶部结出几十颗人参籽密集紧靠在一起，多数程伞状或椭球状。现代研究表明，人参籽同人参本体一样，虽含量微小，但其内部同样含有人参皂苷、氨基酸、蛋白质、多糖、挥发油等多种功能性成分，传统中医药用人参籽作为药材，用于治疗胸闷气短、体虚乏力等症状，多受世界各国人民的喜爱。
[0003]人参种类繁多，主要种植品种包括东北人参、西洋参和黑参等。统计数据显示，中国作为全球第一大人参出产国，年产人参占据全球人参总产量的70％，出口金额占比巨大。鉴于人参巨大的经济价值与药用价值，以畦面种植模式为主的人参种植面积不断扩大，造成人参籽产量等迅速增加。目前，人参籽采摘尚未有效实现机械化和智能化，采摘模式依然是传统的人工采摘模式，每逢春季和初秋左右，参籽颜色从绿色大部分转变为红色时，农民开始通过人工撸拽或使用剪刀从果梗1/3处剪断等方式实现采摘，采摘效率低下、劳动强度大、雇佣成本高，同时鉴于参地的高质量要求，大量的人工采摘可能会破坏参地质量，造成不必要的经济损失和土地污染。
[0004]因此，传统的人工采摘模式己经不能满足现代社会的发展要求，同时也成为制约人参产业发展的瓶颈。有鉴于此，研发人参籽高效智能化采摘装备，以代替人工采摘方式是促进人参籽产业持续、健康发展的必由之路。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了提供一种适用于例如人参籽采摘的籽粒采摘机器人及其采摘机构，该籽粒采摘机器人和采摘机构能够利用剪切机械手通过剪断果梗而采摘籽粒，并能够针对植株倒伏、弯曲等难以采摘的情形调整剪切机械手的方向，以便实现自动化智能采摘。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种采摘机构，包括：
[0007]转动驱动装置；
[0008]转动模块，该转动模块传动连接至所述转动驱动装置的动力输出端，以能够由该转动驱动装置驱动为绕沿第一方向延伸的转动轴线转动，且该转动模块具有摆动驱动装置和沿所述第一方向延伸的摆动臂安装架；
[0009]摆动模块，该摆动模块包括摆动臂和安装于该摆动臂上的剪切驱动装置，其中，所述摆动臂可转动地安装于所述摆动臂安装架的远离所述转动驱动装置的一端并通过传动组件传动连接至所述摆动驱动装置，以能够由该摆动驱动装置驱动为绕沿第二方向延伸的
转动轴线摆动，所述第二方向垂直于所述第一方向；以及
[0010]剪切机械手，该剪切机械手成对地彼此相对设置并可转动地连接至所述摆动臂，所述剪切驱动装置传动连接至该剪切机械手，以能够驱动该剪切机械手在剪切位置和张开位置之间相对所述摆动臂转动。
[0011]优选地，所述转动驱动装置包括电机，该电机的动力输出端连接有转动平台，所述转动模块通过该转动平台传动连接至该电机的动力输出端。
[0012]优选地，所述摆动驱动装置包括舵机，所述传动组件包括通过齿轮组传动连接至该舵机的摆动块和连接在该摆动块与所述摆动臂之间的传动杆或传动索。
[0013]进一步优选地，所述传动组件包括一对所述摆动块和分别在所述摆动臂安装架的两侧延伸的一对所述传动杆或传动索，该摆动块和传动杆或传动索能够由所述舵机驱动为同步反向动作。
[0014]优选地，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向，所述剪切机械手相对所述摆动臂转动的转动轴线与该第二方向平行。
[0015]优选地，所述剪切驱动装置为电动推杆，所述剪切机械手在彼此相对的一侧分别形成有用于容纳被采摘物品的容纳腔，并分别在背离该容纳腔的外侧通过弧形拉杆连接至所述电动推杆，以能够随该电动推杆的伸缩运动而被驱动为在剪切位置和张开位置之间相对所述摆动臂转动。
[0016]优选地，所述剪切机械手在剪切位置时彼此扣合的边缘上分别设有剪切刀片。
[0017]本专利技术的第二方面提供一种籽粒采摘机器人，包括龙门车架、安装于该龙门车架上的行走机构和采摘驱动模组以及根据权利要求1至7中任意一项所述的采摘机构，该采摘机构能够由所述采摘驱动模组驱动为相对所述龙门车架平移和升降。
[0018]优选地，所述采摘驱动模组包括：
[0019]第一驱动模组，该第一驱动模组安装于所述龙门车架上；
[0020]第二驱动模组，该第二驱动模组安装于所述第一驱动模组上，并能够由该第一驱动模组驱动为在第一水平方向平移；以及，
[0021]第三驱动模组，该第三驱动模组安装于所述第二驱动模组上，并能够由该第二驱动模组驱动为在垂直于所述第一水平方向的第二水平方向平移，
[0022]其中，所述第一驱动模组、第二驱动模组和第三驱动模组分别具有滚珠丝杠导轨机构，所述采摘机构的所述转动驱动装置固定至所述第三驱动模组的丝杠，以能够由该第三驱动模组驱动为在竖直方向升降。
[0023]优选地，所述龙门车架上安装有用于存储被采摘籽粒的收集装置，并且/或者，所述籽粒采摘机器人还包括控制模块和信号连接至该控制模块的视觉识别系统，所述控制模块能够根据该视觉识别系统识别的图像信号而控制所述采摘驱动模组和所述采摘机构的动作。
[0024]通过上述技术方案，本专利技术的采摘机构能够由剪切驱动装置驱动成对布置的剪切机械手在剪切位置和张开位置之间运动，以通过剪断果梗而采摘例如为人参籽的籽粒。在工作过程中，转动驱动装置可以驱动转动模块及安装于其上的摆动模块和剪切机械手转动，以使得剪切机械手到达合理的剪切位置；当遇到植株倒伏、弯曲等难以采摘的情形时，还可以利用摆动驱动装置驱动摆动模块及安装于其上的剪切机械手摆动，从而能够使得该
剪切机械手准确对准籽粒位置并可靠地从植株上采摘籽粒，便于实现自动化智能采摘。
[0025]在本专利技术提供的具有上述采摘机构的籽粒采摘机器人中，还可以配置有行走机构和采摘驱动模组，以能够移动或将采摘机构驱动至所需采摘的植株的对应位置。通过结合使用控制模块和视觉识别系统，该籽粒采摘机器人能够对籽粒种植区域内的人参籽等籽粒进行自动化或半自动化采摘，有效降低了劳动强度及雇佣成本，减少不必要的经济损失和土地污染。
附图说明
[0026]图1是根据本专利技术一种优选实施方式的籽粒采摘机器人的立体图；
[0027]图2是从另一视角观察的图1中的籽粒采摘机器人的立体图；
[0028]图3是从另一视角观察的图1中的籽粒采摘机器人的立体图；
[0029]图4是图1中的籽粒采摘机器人的主视图；
[0030]图5是图1中籽粒采摘机器人的采摘驱动模组的安装结构视图；
[0031]图6是图5中采摘驱动模组的滚珠丝杠导轨机构的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采摘机构，其特征在于，包括：转动驱动装置(41)；转动模块(42)，该转动模块(42)传动连接至所述转动驱动装置(41)的动力输出端，以能够由该转动驱动装置(41)驱动为绕沿第一方向延伸的转动轴线转动，且该转动模块具有摆动驱动装置(422)和沿所述第一方向延伸的摆动臂安装架(421)；摆动模块(43)，该摆动模块(43)包括摆动臂(431)和安装于该摆动臂(431)上的剪切驱动装置(432)，其中，所述摆动臂(431)可转动地安装于所述摆动臂安装架(421)的远离所述转动驱动装置(41)的一端并通过传动组件(423)传动连接至所述摆动驱动装置(422)，以能够由该摆动驱动装置(422)驱动为绕沿第二方向延伸的转动轴线摆动，所述第二方向垂直于所述第一方向；以及剪切机械手(44)，该剪切机械手(44)成对地彼此相对设置并可转动地连接至所述摆动臂(431)，所述剪切驱动装置(432)传动连接至该剪切机械手(44)，以能够驱动该剪切机械手(44)在剪切位置和张开位置之间相对所述摆动臂(431)转动。2.根据权利要求1所述的采摘机构，其特征在于，所述转动驱动装置(41)包括电机，该电机的动力输出端连接有转动平台，所述转动模块(42)通过该转动平台传动连接至该电机的动力输出端。3.根据权利要求1所述的采摘机构，其特征在于，所述摆动驱动装置(422)包括舵机，所述传动组件(423)包括通过齿轮组(4231)传动连接至该舵机的摆动块(4232)和连接在该摆动块(4232)与所述摆动臂(431)之间的传动杆或传动索(4233)。4.根据权利要求3所述的采摘机构，其特征在于，所述传动组件(423)包括一对所述摆动块(4232)和分别在所述摆动臂安装架(321)的两侧延伸的一对所述传动杆或传动索(4233)，该摆动块(4232)和传动杆或传动索(4233)能够由所述舵机驱动为同步反向动作。5.根据权利要求1所述的采摘机构，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向，所述剪切机械手(44)相对所述摆动臂(431)转动的转动轴线与该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢哲东，杨壮，郭洪宇，李超，裴学良，焦海坤，付辰琦，刘海龙，姜佳卓，王连红，张镇，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：