【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业收获机械，具体说是一种加工葡萄自适应柔性采收装置与监控方法。
技术介绍
1、我国是世界上第二大加工葡萄产区，但我国加工葡萄的收获技术较国外还有很大差距，研究适合我国种植模式的收获机可以极大的降低葡萄酒的生产成本，提高我国在葡萄酒行业的竞争力。
2、国内现有收获机存在无法兼顾高脱粒率、低果实破损率、低枝干损伤率收获要求的问题。脱粒率低会造成漏摘情况增加、损失增大；破损率高会导致汁液流失严重，营养成分丢失，加大清洗和去除杂质的难度；而大枝干损伤率会影响葡萄树的生长发育，降低产量；截止目前有很多国内外者对加工葡萄的脱粒收获装置进行了研究，现有的脱粒方式主要有主干振动脱粒方式，枝叶振动脱粒方式和梳刷脱粒方式，各种脱粒方式之间都存在一定的缺点。即主干振动方式对葡萄的种植要求以及果树的规整程度要求不高，但是由于振动传递距离较远，脱离率有待提高，并且对葡萄树的损伤较大的矛盾；梳刷脱粒方式可以实现较低的果粒损伤率，但是脱离率和脱粒效率较低，该方式对葡萄树的规整程度较高，且该技术目前只停留在试验阶段；枝叶振动式脱粒方式脱离率较高，但是果粒的破损率较高的缺点。
3、而且目前国内尚未有学者测量葡萄串在脱粒过程的直接运动学参数和总结直接运动学参数与脱粒效果之间的规律，这些运动学参数是最根本的影响脱粒效果的因素。
4、因此需要研究一种能够较好兼顾脱离率、破损率与枝干损伤率的收获装置，并且能够测量葡萄串在脱粒过程的直接运动学参数，分析脱粒规律以优化脱粒效果。
技术实现思路b>
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种加工葡萄自适应柔性采收装置。该采收装置可以兼顾脱离率、破损率，并且能够测量葡萄串在脱粒过程的直接运动学参数，分析脱粒规律以优化脱粒效果。
2、为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于，包括机架1，机架1上设有同步带传动系统2和曲柄四连杆机构4，曲柄四连杆机构4与同步带传动系统2相连接，二级四连杆机构6与曲柄四连杆机构4和齿形链动力分配系统5相连接，弹性摆杆总成7与二级四连杆机构6固定连接。
4、在上述方案的基础上，
5、所述同步带传动系统2包括两个同步带轮21，同步带22绕设在两个同步带轮21上，一个同步带轮21与电机3的输出轴固定连接。
6、在上述方案的基础上，
7、所述曲柄四连杆机构4包括曲轴42，曲轴42通过轴承支座41与机架1相连接，曲轴42的连杆轴颈与连杆43的一端活动连接，连杆43的另一端与摇杆45活动连接。
8、在上述方案的基础上，
9、所述摇杆45为三角形或扇形；靠近三角形摇杆45的一条边或者扇形摇杆45的圆弧边设有多个振幅调节孔，连杆43的另一端与摇杆45通过振幅调节孔活动连接。
10、在上述方案的基础上，
11、所述二级四连杆机构6为两套，分别位于机架1的两侧，每套二级四连杆机构6包括输入轴64和被动轴61，输入轴64和被动轴61之间通过二级连杆62活动连接，输入轴64和被动轴61均通过轴承支座组13与机架1固定连接；摇杆45与其中一套二级四连杆机构6的输入轴64固定连接；输入轴64和被动轴61可以在连杆43的驱动下进行周期性往复转动。
12、在上述方案的基础上，
13、所述输入轴64上设有输入轴摇臂641，被动轴61上设有被动轴摇臂611，输入轴摇臂641和被动轴摇臂611位于同一水平面；输入轴摇臂641和被动轴摇臂611上均设有多个调节孔，二级连杆62的两端分别与输入轴摇臂641和被动轴摇臂611通过上述调节孔活动连接。
14、在上述方案的基础上，
15、所述弹性摆杆总成7包括多条片状弹性摆杆73，上述多条弹性摆杆73分为两组，每组片状弹性摆杆73的固定端732和调节端731分别与一套二级四连杆机构6的输入轴64和被动轴64活动连接；两组片状弹性摆杆73的位置交错布置；每组片状弹性摆杆73的自由端733悬空。
16、在上述方案的基础上，
17、机架1前部，即靠近二级四连杆机构6的机架1部分的下方设有前端深度摄像头81；机架1后部下方设有后端深度摄像头82；机架1底部固定安装有轮组14；
18、机架1上部固定连接有电控箱9，电控箱9内设有运动控制模块、视觉处理模块、散热模块和电源模块；电控箱用于为采收装置提供动力并监控调整采收过程；
19、机架1上通过调节支架可拆卸地设有同步带直线滑台模组10，同步带直线滑台模组10包括滑轨、步进电机和滑台，滑台可在步进电机驱动下在滑轨上往复滑动，滑台用于挂载葡萄串12和葡萄串imu传感器112；
20、摆杆imu传感器111固定安装在弹性摆杆总成7上，葡萄串imu传感器112通过数据传输线挂接到上述滑台上。
21、本专利技术的另外一个目的在于提供一种加工葡萄适应柔性采收监控方法。
22、为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
23、一种加工葡萄自适应柔性采收监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
24、步骤1，将同步带直线滑台模组10通过调节支架安装在机架1的适当位置；将葡萄串12和葡萄串imu传感器112挂载在滑台上；将摆杆imu传感器111固定安装在一条弹性摆杆73上；滑台初始位置靠近机架1前部；
25、步骤2，开启同步带直线滑台模组10中的步进电机和电机3运行采收装置，葡萄串12在步进电机带动下向弹性摆杆总成7方向运动；
26、步骤3，当葡萄串12运动至片状弹性摆杆73之间时，由于片状弹性摆杆73周期性发生摆动和弹性变形，使葡萄串12上的葡萄发生周期性受迫振动而脱粒；脱粒过程中，葡萄串imu传感器112和摆杆imu传感器111记录片状弹性摆杆73和葡萄串12的速度、加速度、受力情况和摆动次数数据，以分析和优化葡萄串12在脱粒过程中的脱粒效果，构建作业参数数据库，为实际作业提供参考依据；
27、作业参数数据库的构建过程具体为：以频率、振幅、夹持间隙和移动速度为因素做正交实验，以脱粒率和破损率作为观察指标，脱离率越高，破损率越低说明效果越好，通过正交实验可以寻找出不同品种在不同成熟度下的最佳脱粒效果对应的参数组合；在试验过程中采集两个传感器的数据，观察传感器监测值与脱粒效果之间的规律，分析果粒与果梗之间发生低破损分离的情况下，葡萄串和摆杆的振动次数、加速度和受力大小；同时最佳脱粒效果对应的摆杆imu监测值可以作为收获系统的一个监测量，通过观察该监测量来间接辅助判断当前的收获效果；通过对不同品种和不同成熟度的葡萄进行试验，分别测试其对应的采摘参数组合，构建成作业参数数据库，为实际作业提供参考依据；
28、步骤4，将同步带滑台模组10从机架1上拆下，进入采收作业：根据步骤3构建的作业参数数据库，选择对应的最佳的采摘参数组合并设置成初始参考参数，包括频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于，包括机架(1)，机架(1)上设有同步带传动系统(2)和曲柄四连杆机构(4)，曲柄四连杆机构(4)与同步带传动系统(2)相连接，二级四连杆机构(6)与曲柄四连杆机构(4)和齿形链动力分配系统(5)相连接，弹性摆杆总成(7)与二级四连杆机构(6)固定连接。
2.如权利要求1所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述同步带传动系统(2)包括两个同步带轮(21)，同步带(22)绕设在两个同步带轮(21)上，一个同步带轮(21)与电机(3)的输出轴固定连接。
3.如权利要求2所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述曲柄四连杆机构(4)包括曲轴(42)，曲轴(42)通过轴承支座(41)与机架(1)相连接，曲轴(42)的连杆轴颈与连杆(43)的一端活动连接，连杆(43)的另一端与摇杆(45)活动连接。
4.如权利要求3所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述摇杆(45)为三角形或扇形；靠近摇杆(45)的一条边设有多个振幅调节孔，连杆(43)的另一端与摇杆(45)通过振幅调
5.如权利要求3所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述二级四连杆机构(6)为两套，分别位于机架(1)的两侧，每套二级四连杆机构(6)包括输入轴(64)和被动轴(61)，输入轴(64)和被动轴(61)之间通过二级连杆(62)活动连接，输入轴(64)和被动轴(61)均通过若干轴承支座组(13)与机架(1)固定连接；摇杆(45)与其中一套二级四连杆机构(6)的输入轴(64)固定连接；输入轴(64)和被动轴(61)可以在连杆(43)的驱动下进行周期性往复转动。
6.如权利要求5所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述输入轴(64)上设有输入轴摇臂(641)，被动轴(61)上设有被动轴摇臂(611)，输入轴摇臂(641)和被动轴摇臂(611)位于同一水平面；输入轴摇臂(641)和被动轴摇臂(611)上均设有多个调节孔，二级连杆(62)的两端分别与输入轴摇臂(641)和被动轴摇臂(611)通过上述调节孔活动连接。
7.如权利要求5所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述弹性摆杆总成(7)包括多条片状弹性摆杆(73)，上述多条弹性摆杆(73)分为两组，每组片状弹性摆杆(73)的固定端(732)和调节端(731)分别与一套二级四连杆机构(6)的输入轴(64)和被动轴(64)活动连接；两组片状弹性摆杆(73)的位置交错布置；每组片状弹性摆杆(73)的自由端(733)悬空。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：
9.一种加工葡萄自适应柔性采收监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于，包括机架(1)，机架(1)上设有同步带传动系统(2)和曲柄四连杆机构(4)，曲柄四连杆机构(4)与同步带传动系统(2)相连接，二级四连杆机构(6)与曲柄四连杆机构(4)和齿形链动力分配系统(5)相连接，弹性摆杆总成(7)与二级四连杆机构(6)固定连接。
2.如权利要求1所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述同步带传动系统(2)包括两个同步带轮(21)，同步带(22)绕设在两个同步带轮(21)上，一个同步带轮(21)与电机(3)的输出轴固定连接。
3.如权利要求2所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述曲柄四连杆机构(4)包括曲轴(42)，曲轴(42)通过轴承支座(41)与机架(1)相连接，曲轴(42)的连杆轴颈与连杆(43)的一端活动连接，连杆(43)的另一端与摇杆(45)活动连接。
4.如权利要求3所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述摇杆(45)为三角形或扇形；靠近摇杆(45)的一条边设有多个振幅调节孔，连杆(43)的另一端与摇杆(45)通过振幅调节孔活动连接。
5.如权利要求3所述的一种加工葡萄自适应柔性采收装置，其特征在于：所述二级四连杆机构(6)为两套，分别位于机架(1)的两侧，每套二级四连杆机构(6)包括输入轴(64)和被动轴(61)，输入轴(64...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽明，周慧能，马帅，谭好超，沈聪聪，马俊龙，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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