【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业机械领域，具体为一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置。
技术介绍
1、莲子是我国传统的中草药食材,具有补益心脾、宁心安神、润肺止咳、美容养颜、缓解疲劳等功效，因而人们对莲子的需求量日益增大，但是传统的人工采摘工作强度大、效率低，无法满足人们的需求。国内已经开始了莲蓬的自动化采摘，但是由于莲蓬的成熟时间不一，生长环境复杂，且大型的农业机械无法进入莲田，因而进展较慢。
2、随着近几年的果蔬采摘技术迅猛发展，目前国内关于莲蓬采摘设备的研究大多数为便携式采摘装置，仍需要人工采摘。例如，安徽省农业科学院农业工程研究所的一种莲蓬采摘装置，该装置能够将采摘后的莲蓬在收集网中进行暂时储存，虽然能够在一定程度上为工人提供了便利，但该装置为手持式，较为笨重，并且无法将莲蓬的采摘与转运结合，采摘效率低。国内关于莲蓬的自动化采摘也有一定的研究，例如湘潭大学的一种莲蓬自动采摘装置，该装置行走于安装在莲田里的轨道上，通过图像采集系统获取莲蓬的位置信息，由搭载在横梁滑台上的机械臂对莲蓬进行选择性采摘，采摘后将莲蓬输送至收集系统的集料筐内。该装置实现了莲蓬的自动化采摘，以及莲蓬采摘后的转运，但是其采摘输送过程较为复杂，并且需要在莲田内预设轨道，装置体积大，安装难度大，成本高，采摘效率较低。因此需要一种结构简单，成本低，采摘效率高，并且能够将莲蓬的采摘与转运进行有机结合的莲蓬采摘装置。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，将莲蓬采摘与转运进行有机结合，实现莲
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，包括：
4、无人机平台、莲蓬采运构、姿态调整机构、莲蓬收集箱、图像采集系统以及防护罩；
5、所述无人机平台下方搭载莲蓬采运机构、姿态调整机构以及莲蓬收集箱，其中莲蓬采运机构与无人机平台形成转动副安装在无人机平台下方，防护罩安装则在无人机平台上方，防止荷叶卷入无人机平台内部；
6、所述姿态调整机构安装在无人机平台下方，莲蓬收集箱固定在无人机平台上，姿态调整机构能够调整莲蓬采运机构的姿态为水平或倾斜，使其处于非工作或工作状态；
7、所述图像采集系统由安装在无人机平台下方的广角相机与安装在莲蓬采运结构下方的深度相机组成，能够对莲蓬进行识别定位。
8、进一步地所述莲蓬采运机构由电机、驱动齿轮、从动齿轮、换向齿轮、同步带轮ⅰ、同步带轮ⅱ、支座轴承、夹持输送带、切刀、张紧轮、中间滚轮ⅰ、摆杆、支撑柱、第一安装板、第二安装板、第三安装板以及加强筋板等组成；
9、所述第一安装板通过多根支撑柱与第二安装板固定连接；为加强连接强度，在第二安装板上方和第一安装板间固定安装两组加强筋板，第三安装板则通过多根支撑柱安装在第二安装板下方；
10、所述电机固定安装在第三安装板上，电机输出轴与安装在第三安装板上的驱动齿轮同轴设置，经过齿轮传动将动力传递给上方的从动齿轮；从动齿轮和换向齿轮都与第一安装板和第二安装板形成转动副；
11、所述从动齿轮和换向齿轮通过齿轮啮合传动，将动力进一步传递给安装在所述第一安装板上方的同步带轮ⅰ；
12、所述同步带轮ⅰ、同步带轮ⅱ、张紧轮、中间滚轮以及夹持输送带组成带组，实现带夹持输送带的循环运转；
13、所述切刀安装在第一安装板下方与同步带轮ⅱ同轴固定，通过同步带轮ⅱ将动力传递给切刀，实现切刀的循环转动。
14、所述第一安装板上方安装有两组由所述同步带轮ⅰ、同步带轮ⅱ、张紧轮、中间滚轮以及夹持输送带组成带组，且两组带组转动的方向不一致，右侧带组顺时针方向运转，左侧带组逆时针旋转；两夹持输送带夹持面间距的最小距离应该小于3mm，确保能够对莲蓬茎秆有足够的夹持力。
15、所述张紧轮与摆杆形成转动副，摆杆安装在第一安装板上方与第一安装板形成转动副；摆杆可在第一安装板上的滑槽孔活动；摆杆通过拉簧与第一安装板固定连接实现对夹持输送带进行张紧，同时适应不同的直径的莲蓬茎秆。
16、所述支座轴承固定安装在第二安装板上方，并且在电机两侧各安装一组，支座轴承与莲蓬采运机构通过光轴连接使得莲蓬采运机构可绕无人机平台旋转，调整莲蓬采运机构姿态为水平或倾斜。
17、进一步地，所述姿态调整机构由驱动电机、安装架、驱动齿锥轮ⅰ、驱动锥齿轮ⅱ、从动轴、滚动滑轮、轴承支座、绳索以及支座组成；
18、所述驱动电机安装在安装架后方；驱动锥齿轮ⅰ与驱动电机输出轴同轴连接，安装在安装架内部；驱动锥齿轮ⅱ与驱动齿轮ⅰ组成锥齿轮副，安装在安装架内部；从动轴与驱动锥齿轮ⅱ同轴连接，安装在安装架内部；
19、所述轴承支座与从动轴同轴连接，组成转动副，安装在安装架外侧；所述滚动滑轮与从动轴同轴设置与轴承支座组成转动副；所述绳索与滚动滑轮固定；所述支座与绳索固定。
20、所述姿态调整机构以驱动电机为动力来源，由驱动电机带动驱动齿轮ⅰ转动，驱动齿轮ⅱ与驱动齿轮ⅰ啮合转动，将动力传输到滚动滑轮，滚动滑轮的转动带动绳索伸缩，绳索伸缩带动支座上升下降，调整莲蓬采运机构姿态。
21、进一步地，所述莲蓬采运机构其特征在于，对莲蓬进行采摘时，同步带下方的切刀会切断莲蓬茎秆，同时在夹持输送带压紧作用下对莲蓬茎秆进行夹持输送，通过摩擦力将莲蓬输送至莲蓬收集箱，完成莲蓬的采摘与输送，实现莲蓬的高效采收。
22、进一步地，一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置具有两种模式分别是工作模式和非工作模式。当采摘装置为工作模式时莲蓬采运机构为倾斜状态，运输模式时则莲蓬采运机构为水平状态，工作模式的切换则是由姿态调整机构实现。
23、进一步地，所述第一安装板以及第二安装板均有开设有多个槽孔，从而减轻莲蓬采运机构的重量。
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1.一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于，包括无人机平台（1）、莲蓬采运构（2）、姿态调整机构（3）、莲蓬收集箱（5）、图像采集系统（4）以及防护罩（6）；
2.根据权利要求1所述一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述莲蓬采运机构（2）由电机（2-7）、驱动齿轮（2-11）、从动齿轮（2-16）、换向齿轮（2-15）、同步带轮Ⅰ（2-1）、同步带轮Ⅱ（2-6）、支座轴承（2-8）、夹持输送带（2-10）、切刀（2-13）、张紧轮（2-2）、中间滚轮Ⅰ（2-4）、摆杆（2-3）、支撑柱（2-14）、第一安装板（2-9）、第二安装板（2-5）、第三安装板（2-17）以及加强筋板（2-12）等组成；
3.根据权利要求2所述一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置,第一安装板(2-9)上方安装有两组由所述同步带轮Ⅰ（2-6）、所述同步带轮Ⅱ（2-1）、所述张紧轮（2-2）、所述中间滚轮（2-4）以及所述夹持输送带（2-10）组成带组，且两组带组转动的方向不一致，右侧带组顺时针方向运转，左侧带组逆时针旋转；所述两夹持输送带（2-10）夹持面间距的最小距离
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述张紧轮（2-2）与摆杆（2-3）形成转动副，所述摆杆（2-3）安装在第一安装板（2-9）上方与第一安装板（2-9）形成转动副；所述摆杆（2-3）可在第一安装板（2-9）上的滑槽孔（2-19）活动，摆杆（2-3）通过拉簧（2-18）与第一安装板（2-9）连接实现对夹持输送带（2-10）进行张紧功能。
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述支座轴承（2-8）固定安装在第二安装板（2-5）上方，并且在电机（2-7）两侧各安装一组，支座轴承（2-8）与莲蓬采运机构（2）通过光轴连接使得莲蓬采运机构（2）可绕无人机平台（1）旋转。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述姿态调整机构（3）由驱动电机（3-1）、安装架（3-6）、驱动齿锥轮Ⅰ（3-9）、驱动锥齿轮Ⅱ（3-7）、从动轴（3-8）、滚动滑轮（3-2）、轴承支座（3-3）、绳索（3-4）以及支座（3-5）组成；
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述姿态调整机构（3）以驱动电机（3-1）为动力来源，由驱动电机（3-1）带动驱动齿轮Ⅰ（3-9）转动，驱动齿轮Ⅱ（3-7）与驱动齿轮Ⅰ（3-9）啮合转动，将动力传输到滚动滑轮（3-2），滚动滑轮（3-2）的转动带动绳索（3-4）伸缩，绳索（3-4）伸缩带动支座（3-5）上升下降，调整莲蓬采运机构（2）的姿态。
8.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述的莲蓬采运机构（2）其特征在于在对莲蓬进行采摘时，同步带下方的切刀（2-13）会切断莲蓬茎秆，同时在夹持输送带（2-10）压紧作用下对莲蓬茎秆进行夹持输送，通过摩擦力将莲蓬输送至莲蓬收集箱（5）。
9.根据权利要求1所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，具有两种模式分别是工作模式和非工作模式。当采摘装置为工作模式时莲蓬采运机构（2）为倾斜状态，运输模式时则莲蓬采运机构（2）为水平状态，工作模式的切换则是由姿态调整机构（3）实现。
10.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，所述第一安装板（2-9）以及第二安装板（2-5）均有开设有多个槽孔。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于，包括无人机平台（1）、莲蓬采运构（2）、姿态调整机构（3）、莲蓬收集箱（5）、图像采集系统（4）以及防护罩（6）；
2.根据权利要求1所述一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述莲蓬采运机构（2）由电机（2-7）、驱动齿轮（2-11）、从动齿轮（2-16）、换向齿轮（2-15）、同步带轮ⅰ（2-1）、同步带轮ⅱ（2-6）、支座轴承（2-8）、夹持输送带（2-10）、切刀（2-13）、张紧轮（2-2）、中间滚轮ⅰ（2-4）、摆杆（2-3）、支撑柱（2-14）、第一安装板（2-9）、第二安装板（2-5）、第三安装板（2-17）以及加强筋板（2-12）等组成；
3.根据权利要求2所述一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置,第一安装板(2-9)上方安装有两组由所述同步带轮ⅰ（2-6）、所述同步带轮ⅱ（2-1）、所述张紧轮（2-2）、所述中间滚轮（2-4）以及所述夹持输送带（2-10）组成带组，且两组带组转动的方向不一致，右侧带组顺时针方向运转，左侧带组逆时针旋转；所述两夹持输送带（2-10）夹持面间距的最小距离应该小于3mm。
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述张紧轮（2-2）与摆杆（2-3）形成转动副，所述摆杆（2-3）安装在第一安装板（2-9）上方与第一安装板（2-9）形成转动副；所述摆杆（2-3）可在第一安装板（2-9）上的滑槽孔（2-19）活动，摆杆（2-3）通过拉簧（2-18）与第一安装板（2-9）连接实现对夹持输送带（2-10）进行张紧功能。
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的莲蓬采摘装置，其特征在于：所述支座轴承（2-8）固定安装在第二安...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎静，曾瑜琦，薛龙，黄嘉保，吴贵权，金慧欣，刘木华，杨君，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：
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