CN107258227A - 一种草莓自动采摘机 - Google Patents

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郭军
李雯璐
杨小康
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    • A01D46/24Devices for picking apples or like fruit

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Abstract

本发明提供一种草莓自动采摘机,包括机身、采摘头、识别***、吸气***、行走装置、控制***和电池;采摘头通过左右移动装置和上下移动装置实现上下左右移动;吸气***包括吸气装置、吸气软管和储物箱;采摘头包括采摘孔、切断装置和感应装置,采摘孔与吸气软管的进气端连接;识别***包括第一摄像头和第二摄像头,第一摄像头和第二摄像头设置在竖梁的上端;机身的下侧设置行走装置,行走装置使机身前后移动。该采摘机通过空气吸取方式采摘草莓,自动识别成熟的草莓进行采摘,避免直接机械触碰草莓,更大程度的保证草莓的完整性,实现草莓的自动采摘,节省了劳动力,提高采摘效率。

Description

一种草莓自动采摘机
技术领域
本发明涉及农业设备领域,特别涉及一种草莓自动采摘机。
背景技术
草莓等浆果类农产品表面易碰伤,喜欢生长于湿润的环境和疏松、肥沃、排水良好的砂质土中,植株低矮,草莓果实较重成熟时分布吊在田垄两侧,繁殖方式为匍匐茎繁殖,当草莓生长良好时,它会生出一种藤蔓,在藤蔓的端头又会生出新的小植株。草莓种植地面会有大量根茎相互交错,每株草莓植株之间间隙不一,整体密集,草莓被水溅湿后,容易腐烂。因为草莓独特的生长方式以及环境,目前草莓采摘方式基本为人工采摘,传统的人工采摘需要长时间保持半蹲弯腰状态,工作量大,效率低。现有的采摘器械无法精确控制采摘力度大小,容易碰伤草莓,少数国外大型机械带有机械爪能感知力度大小,但体积庞大,结构复杂,价格昂贵。草莓采摘中存在劳动工作量大、作业范围广(果实分布高低不均)、触碰力度控制要求高(多汁水果易碰伤)以及需选择性采摘(单果成熟期不一致)等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种草莓自动采摘机,针对草莓为单果单茎,且果实上部的茎较长的特点,采取空气吸取的方式,避免直接机械触碰草莓,更大程度的保证草莓的完整性。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种草莓自动采摘机,包括机身、采摘头、识别***、吸气***、行走装置、控制***和电池;
机身前端连接竖梁和横梁,采摘头通过左右移动装置与横梁连接,横梁通过上下移动装置和竖梁连接;
吸气***包括吸气装置、吸气软管和储物箱,吸气装置通过储物箱与吸气软管连接;
采摘头包括采摘孔、切断装置和感应装置,采摘孔与吸气软管的进气端连接,切断装置将进入采摘孔的草莓的茎切断;
识别***包括第一摄像头和第二摄像头,第一摄像头和第二摄像头设置在竖梁的上端;
机身的下侧设置行走装置,行走装置使机身前后移动;
控制***与行走装置、识别***、切断装置、感应装置、上下移动装置以及左右移动装置电性连接。
优选的方案中,所述吸气装置和储物箱的连接处设置隔挡。
优选的方案中,所述左右移动装置包括横向螺杆和第一电机,第一电机安装在横梁的端部,横向螺杆与第一电机的转轴连接,采摘头套装在横向螺杆上,第一电机与控制器电性连接。
优选的方案中,所述上下移动装置包括竖向螺杆和第二电机,第二电机安装在竖梁的端部,第二电机的转轴与竖向螺杆连接,横梁两端套装在竖向螺杆上,第二电机与控制***电性连接。
优选的方案中,所述储物箱中设置储物篮。
优选的方案中,所述切断装置包括第三电机、圆盘、连杆和铡刀片,连杆分别与圆盘和铡刀片铰接,圆第三电机的转轴与圆盘转轴连接,铡刀片设置在采摘头的滑槽内,第三电机与控制***电性连接。
优选的方案中,所述行走装置包括第四电机和行走轮,第四电机驱动行走轮转动,第四电机与控制***电性连接。
优选的方案中,所述感应装置为光电传感器,所述光电传感器设置在采摘头的两侧。
优选的方案中,所述采摘孔的直径为3~5cm。
本发明提供的一种草莓自动采摘机,通过采用以上结构,可以实现通过空气吸取方式采摘草莓,自动识别成熟的草莓进行采摘,避免直接机械触碰草莓,更大程度的保证草莓的完整性,实现草莓的自动采摘,节省了劳动力,提高采摘效率。优选的方案中设置的储物篮,可以方便采摘后的草莓的收集与倒出。设置采摘孔的直径为3~5cm,一般草莓叶子的大小在7~8cm左右,防止对草莓叶产生错误采摘。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明采摘头的结构示意图。
图3为本发明吸气***的结构示意图。
图4为本发明另一优选的吸气***的结构示意图。
图5为本发明的控制图。
图中:机身1,采摘头2,识别***3,吸气***4,行走装置5,控制***6,电池7,竖梁11,横梁12,左右移动装置13,过上下移动装置14,采摘孔21,感应装置22,切断装置23,第一摄像头31,第二摄像头32,吸气装置41,储物箱42,吸气软管43,隔挡44,储物篮45,第四电机51,行走轮52,横向螺杆131,第一电机132,竖向螺杆141,第二电机142,第三电机231,圆盘232,连杆233,铡刀片234。
具体实施方式
如图1~3中,一种草莓自动采摘机,包括机身1、采摘头2、识别***3、吸气***4、行走装置5、控制***6和电池7;机身1前端连接竖梁11和横梁12,采摘头2通过左右移动装置13与横梁12连接,横梁12通过上下移动装置14和竖梁11连接;吸气***4包括吸气装置41、吸气软管43和储物箱42,吸气装置41通过储物箱42与吸气软管43连接;采摘头2包括采摘孔21、切断装置23和感应装置22,采摘孔21与吸气软管43的进气口连接,切断装置23将进入采摘孔21的草莓的茎切断;识别***3包括第一摄像头31和第二摄像头32,第一摄像头31和第二摄像头32设置在竖梁11的上端;机身1的下侧设置行走装置5,行走装置5使机身1前后移动;控制***6与行走装置5、识别***3、切断装置23、感应装置22、上下移动装置14以及左右移动装置13电性连接。
识别***3一方面用于识别草莓的红色与叶子的绿色,另一方面通过草莓到第一摄像头31和第二摄像头32距离的来测定草莓的位置,将位置信息传递给控制***6。
行走装置5控制采摘头2的前后移动,上下移动装置14控制采摘头2的上下移动,左右移动装置13控制采摘头2的左右移动,从而实现对空间任意位置的草莓进行采摘。
吸气***4用于抽吸空气,采摘孔21附近的空气受到大气压的作用,流入采摘孔21,采摘孔21前端的草莓也会随气流进入采摘孔21,切断装置23切断连接草莓的茎,从而实现采摘。吸气***4的整个气流通道处于密闭状态,防止漏气。
优选的,所述吸气装置41和储物箱42的连接处设置隔挡44。防止储物箱42的草莓进入吸气装置41中。
所述左右移动装置13包括横向螺杆131和第一电机132,第一电机131安装在横梁12的端部,横向螺杆131与第一电机132的转轴连接,采摘头2套装在横向螺杆131上,第一电机132与控制***6电性连接。通过控制***6控制第一电机132的正反转,带动横向螺杆131的转动,实现采摘头2的左右移动。
所述移动装置也可以采用齿轮和齿条的配合,来实现采摘头2的左右移动。
所述上下移动装置14包括竖向螺杆141和第二电机142,第二电机142安装在竖梁11的端部,第二电机142的转轴与竖向螺杆141连接,横梁12两端套装在竖向螺杆141上,第二电机142与控制***6电性连接。通过控制***6控制第二电机142的正反转,带动竖向螺杆141的转动,实现采摘头2的上下移动。
优选的如图4,所述储物箱42中设置储物篮45。可以方便采摘后的草莓的收集与倒出,也可防止草莓进入吸气装置41。
所述切断装置23包括第三电机231、圆盘232、连杆233和铡刀片234,连杆233分别与圆盘232和铡刀片234铰接,第三电机231的转轴与圆盘232转轴连接,铡刀片234设置在采摘头2的滑槽24内,第三电机231与控制***6电性连接。控制***6带动第三电机231转动一周,圆盘232及连杆233带动铡刀片234向下运动至最低极限位置,剪断草莓茎,再向上运动至最上极限位置为收起状态。
所述行走装置5包括第四电机51和行走轮52,第四电机51驱动行走轮52转动,第四电机51与控制***6电性连接。
所述感应装置22为光电传感器,所述光电传感器设置在采摘头2的两侧。待采摘草莓进入采摘孔21仍与草莓茎相连,光电传感器将信号发送至控制***6,控制***6控制切断装置23切断草莓茎。
所述采摘孔21的直径为3~5cm。一般草莓叶子的大小在7~8cm左右,防止对草莓叶产生错误采摘。
具体的操作过程如图5中:第一摄像头31和第二摄像头32识别成熟草莓的位置,通过控制***6控制第一电机132、第二电机142以及第四电机51,调节采摘头2的空间位置,使采摘孔21正对成熟草莓,启动吸气装置41进行抽气,当光电传感器感应到草莓进入采摘孔21后,将信息发送至控制***6,控制***6控制第三电机231启动,切断草莓茎,完成采摘,循环进入下一个草莓的采摘。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种草莓自动采摘机,其特征在于:包括机身(1)、采摘头(2)、识别***(3)、吸气***(4)、行走装置(5)、控制***(6)和电池(7);
机身(1)前端连接竖梁(11)和横梁(12),采摘头(2)通过左右移动装置(13)与横梁(12)连接,横梁(12)通过上下移动装置(14)和竖梁(11)连接;
吸气***(4)包括吸气装置(41)、吸气软管(43)和储物箱(42),吸气装置(41)通过储物箱(42)与吸气软管(43)连接;
采摘头(2)包括采摘孔(21)、切断装置(23)和感应装置(22),采摘孔(21)与吸气软管(43)的进气口连接,切断装置(23)将进入采摘孔(21)的草莓的茎切断;
识别***(3)包括第一摄像头(31)和第二摄像头(32),第一摄像头(31)和第二摄像头(32)设置在竖梁(11)的上端;
机身(1)的下侧设置行走装置(5),行走装置(5)使机身(1)前后移动;
控制***(6)与行走装置(5)、识别***(3)、切断装置(23)、感应装置(22)、上下移动装置(14)以及左右移动装置(13)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述吸气装置(41)和储物箱(42)的连接处设置隔挡(44)。
3.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述左右移动装置(13)包括横向螺杆(131)和第一电机(132),第一电机(131)安装在横梁(12)的端部,横向螺杆(131)与第一电机(132)的转轴连接,采摘头(2)套装在横向螺杆(131)上,第一电机(132)与控制***(6)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述上下移动装置(14)包括竖向螺杆(141)和第二电机(142),第二电机(142)安装在竖梁(11)的端部,第二电机(142)的转轴与竖向螺杆(141)连接,横梁(12)两端套装在竖向螺杆(141)上,第二电机(142)与控制***(6)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述储物箱(42)中设置储物篮(45)。
6.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述切断装置(23)包括第三电机(231)、圆盘(232)、连杆(233)和铡刀片(234),连杆(233)分别与圆盘(232)和铡刀片(234)铰接,第三电机(231)的转轴与圆盘(232)转轴连接,铡刀片(234)设置在采摘头(2)的滑槽(24)内,第三电机(231)与控制***(6)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述行走装置(5)包括第四电机(51)和行走轮(52),第四电机(51)驱动行走轮(52)转动,第四电机(51)与控制***(6)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述感应装置(22)为光电传感器,所述光电传感器设置在采摘头(2)的两侧。
9.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘机,其特征在于:所述采摘孔(21)的直径为3~5cm。
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