CN213523278U - 一种蘑菇采摘装置 - Google Patents
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Abstract
一种蘑菇采摘装置，属于自动化采摘技术领域，解决了人工采摘效率低、劳动强度大等技术问题。解决方案为：一种蘑菇采摘装置，包括两组导轨、车体、两组机械臂装置和环境监控***；所述车体包括车架、两组车轮装置、两组机械臂横向固定装置；两组所述机械臂横向固定装置分别对称设于所述车架顶面，机械臂横向固定装置包括丝杠装置和设于丝杠装置内侧的固定轴装置，两组机械臂装置分别设于两组所述机械臂横向固定装置上，所述机械臂装置包括臂架、机械臂和机械爪，所述环境监控***包括摄像装置、环境检测装置、激光测距模块、薄膜式压电传感器、单片机、无线通讯模块和远程监控平台。本实用新型实现了对蘑菇的自动化采摘，提高了采摘效率。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化采摘技术领域，具体涉及的是一种蘑菇采摘装置。
背景技术
蘑菇栽培已经形成了工厂化生产，现有好多蘑菇种植采用多层培养层，层架较高，采摘比较困难，需长时间投入大量劳动力来保证适时收获，并且蘑菇生长具有各向异性、密疏不均等差异，非智能的机械化作业也难以满足如此复杂的工况。
因此，蘑菇采摘向着机械化的时代发展，机械设备正在逐渐代替人们原始的采摘方式，机械化的采摘具有效率高、安全、便捷的特点。但现阶段对蘑菇机械化采摘的研究不多，基本处于设计研制的空白领域，蘑菇的智能化采摘已经成为亟待解决的关键技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种蘑菇采摘装置，解决了人工采摘效率低、劳动强度大等技术问题。
为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为：一种蘑菇采摘装置，其中：包括两组导轨、车体、两组机械臂装置和环境监控***；
两组所述导轨为U形导轨，两组所述导轨分别设于蘑菇培养层上方左右两侧；
所述车体包括车架、若干组车轮装置、车轮电机和两组机械臂横向固定装置；所述车架设在两组导轨之间，若干组所述车轮装置分别对称设于所述车架底部左右两侧，且所述车轮装置分别装在两组导轨上，所述车轮电机设在车轮装置内侧，所述车轮电机的动力输出端与车轮装置连接；两组所述机械臂横向固定装置分别对称设于所述车架顶面，所述机械臂横向固定装置包括丝杠装置和设于丝杠装置内侧的固定轴装置，所述丝杠装置包括横向水平设置的丝杠、设于丝杠杆体上的丝杠螺母和设于丝杠一端的丝杠电机；所述固定轴装置包括横向水平设置的固定轴和分别设于固定轴两侧的固定架；
两组所述机械臂装置分别设于两组所述机械臂横向固定装置上，所述机械臂装置包括臂架、机械臂和机械爪；
所述臂架底部与所述丝杠螺母固定连接，所述臂架后侧设有固定轴过孔，所述固定轴穿过固定轴过孔，所述臂架沿丝杠和固定轴左右运动；所述臂架一侧设有机械臂安装腔，所述机械臂安装腔顶面两侧设有法兰滑动槽，所述机械臂安装腔左右两侧侧壁上部设有齿条卡槽，所述齿条卡槽外侧侧壁上设有齿条电机，所述齿条电机的动力输出端连接有齿轮；
所述机械臂包括固定杆、设于固定杆底部并可沿固定杆上下移动的移动杆和设于固定杆上部左右两侧的齿条，所述固定杆顶部设有连接法兰板；所述固定杆一侧设有移动杆控制电机；所述机械臂设与所述机械臂安装腔中，所述连接法兰板卡设于所述法兰滑动槽中且所述齿条卡设于所述齿条卡槽中，所述齿条电机通过齿轮与所述齿条相配合；
所述机械爪上方设有舵机和机械爪电机，所述机械爪通过舵机和机械爪电机与所述移动杆底端连接；
所述环境监控***包括摄像装置、环境检测装置、激光测距模块、薄膜式压电传感器、单片机、无线通讯模块和远程监控平台，所述摄像装置和环境监测装置均设于所述车体底面，所述激光测距模块设在机械爪底部，所述薄膜式压电传感器设在机械爪指内侧；所述摄像装置、环境监测装置、激光测距模块和薄膜式压电传感器的信号输出端与单片机信号输入端连接，所述单片机的信号端口与无线通讯模块的信号端口连接，所述无线通讯模块与远程监控平台之间通过无线信号连接；所述单片机的信号输出端分别与车轮电机、丝杠电机、齿条电机、移动杆控制电机、舵机和机械爪电机的信号输入端连接。
进一步，所述摄像装置包括摄像头和树莓派。
进一步，所述车轮装置包括两组分别设于前后的驱动车轮组和一组设于中间的支撑车轮组。
进一步，所述机械爪为鳍条效应机械爪，所述机械爪采用柔性材质制成且所述机械爪的每个指上包裹有橡胶套。
进一步，所述环境监测装置包括温湿度传感器和CO2传感器。
与现有技术相比本实用新型的有益效果为：
1、摄像装置中摄像头对蘑菇进行拍摄，树莓派对拍摄到的图像进行处理得到每个蘑菇的相对坐标，传输给单片机，激光测距模块可以测出蘑菇与机械爪的高度差传输给单片机，薄膜式压电传感器可以检测出对蘑菇的夹持力度再传输给单片机，最终由单片机将接收到的信号反馈给各个电机和舵机；
2、车轮电机驱动车轮装置实现了纵向采摘，丝杠电机驱动丝杠实现了横向采摘，齿条电机驱动齿条带动机械臂移动实现了小范围的纵向移动。
通过单片机控制各个驱动的工作，实现了对蘑菇的自动化采摘，并通过远程监控平台实现了对***的智能控制。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中机械臂装置的安装和结构示意图；
图3为本实用新型中机械臂的结构示意图；
图4为本实用新型中臂架的结构示意图；
图5为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1至图5所示的一种蘑菇采摘装置，其中：包括两组导轨1、车体2、两组机械臂装置3和环境监控***；
两组所述导轨1为U形导轨，两组所述导轨1分别设于蘑菇培养层上方左右两侧；
所述车体2包括车架2-1、若干组车轮装置2-2、车轮电机和两组机械臂横向固定装置；所述车架2-1设在两组导轨1之间，若干组所述车轮装置2-2分别对称设于所述车架2-1底部左右两侧，且所述车轮装置2-2分别装在两组导轨1上，所述车轮电机设在车轮装置2-2内侧，所述车轮电机的动力输出端与车轮装置2-2连接；两组所述机械臂横向固定装置分别对称设于所述车架2-1顶面，所述机械臂横向固定装置包括丝杠装置2-3和设于丝杠装置2-3内侧的固定轴装置2-4，所述丝杠装置2-3包括横向水平设置的丝杠2-3-1、设于丝杠2-3-1杆体上的丝杠螺母2-3-2和设于丝杠2-3-1一端的丝杠电机2-3-3；所述固定轴装置2-4包括横向水平设置的固定轴2-4-1和分别设于固定轴2-4-1两侧的固定架2-4-2；
两组所述机械臂装置3分别设于两组所述机械臂横向固定装置上，所述机械臂装置3包括臂架3-1、机械臂3-2和机械爪3-3；
所述臂架3-1底部与所述丝杠螺母2-3-2固定连接，所述臂架3-1后侧设有固定轴过孔 3-1-1，所述固定轴2-4-1穿过固定轴过孔3-1-1，所述臂架3-1沿丝杠2-3-1和固定轴2-4-1左右运动；所述臂架3-1一侧设有机械臂安装腔3-1-2，所述机械臂安装腔3-1-2顶面两侧设有法兰滑动槽3-1-3，所述机械臂安装腔3-1-2左右两侧侧壁上部设有齿条卡槽3-1-4，所述齿条卡槽3-1-4外侧侧壁上设有齿条电机3-4，所述齿条电机3-4的动力输出端连接有齿轮3-5；
所述机械臂3-2包括固定杆3-2-1、设于固定杆3-2-1底部并可沿固定杆上下移动的移动杆3-2-3和设于固定杆3-2-1上部左右两侧的齿条3-2-4，所述固定杆3-2-1顶部设有连接法兰板3-2-2；所述固定杆3-2-1一侧设有移动杆控制电机3-2-5；所述机械臂3-2设与所述机械臂安装腔3-1-2中，所述连接法兰板3-2-2卡设于所述法兰滑动槽3-1-3中且所述齿条3-2-4卡设于所述齿条卡槽3-1-4中，所述齿条电机3-4通过齿轮3-5与所述齿条3-2-4相配合；
所述机械爪3-3上方设有舵机3-3-1和机械爪电机3-3-2，所述机械爪3-3通过舵机3-3-1 和机械爪电机3-3-2与所述移动杆3-2-3底端连接；
所述环境监控***包括摄像装置、环境检测装置、激光测距模块、薄膜式压电传感器、单片机、无线通讯模块和远程监控平台，所述摄像装置和环境监测装置均设于所述车体2底面，所述激光测距模块设在机械爪3-3底部，所述薄膜式压电传感器设在机械爪3-3指内侧；所述摄像装置、环境监测装置、激光测距模块和薄膜式压电传感器的信号输出端与单片机信号输入端连接，所述单片机的信号端口与无线通讯模块的信号端口连接，所述无线通讯模块与远程监控平台之间通过无线信号连接；所述单片机的信号输出端分别与车轮电机、丝杠电机2-3-3、齿条电机3-4、移动杆控制电机3-2-5、舵机3-3-1和机械爪电机3-3-2的信号输入端连接。
进一步，所述摄像装置包括摄像头和树莓派。
进一步，所述车轮装置2-2包括两组分别设于前后的驱动车轮组2-2-1和一组设于中间的支撑车轮组2-2-2。
进一步，所述机械爪3-3为鳍条效应机械爪，所述机械爪3-3采用柔性材质制成且所述机械爪3-3的每个指上包裹有橡胶套。
进一步，所述环境监测装置包括温湿度传感器和CO2传感器。
本实用新型的工作过程：
首先摄像头对蘑菇进行拍摄，树莓派对拍摄后的图像进行处理得到每个蘑菇的相对位置，将信号传输给单片机，单片机控制车轮电机带动车体2进行纵向移动，丝杠电机2-3-3控制丝杠螺母2-3-2的移动进而带动机械臂装置3的横向移动，齿条电机3-4带动机械臂3-2进行微调，到达蘑菇所在位置后，激光测距模块将信号传输给单片机，单片机控制移动杆控制电机3-2-5来对移动杆3-2-3进行上下移动，机械爪3-3到达抓取蘑菇的最合适位置后，机械爪电机3-3-2控制机械爪3-3的张合程度对蘑菇进行夹持，薄膜式压电传感器的信号传输控制了加持力度避免了加持力不当对蘑菇造成损伤，此时舵机3-3-1工作对机械爪3-3的旋转，便完成了蘑菇的采摘。
环境监测装置中温湿度传感器和CO2传感器可以采集到蘑菇的生长环境信息，环境监测装置中监测到的信号传输给单片机。无线通讯模块通过无线信号将单片机中关于采摘和环境信息的信号传输给远程监控平台，实现了对蘑菇采摘情况和蘑菇生长环境的监测。
Claims (5)
1.一种蘑菇采摘装置，其特征在于：包括两组导轨(1)、车体(2)、两组机械臂装置(3)和环境监控***；
两组所述导轨(1)为U形导轨，两组所述导轨(1)分别设于蘑菇培养层上方左右两侧；
所述车体(2)包括车架(2-1)、若干组车轮装置(2-2)、车轮电机和两组机械臂横向固定装置；所述车架(2-1)设在两组导轨(1)之间，若干组所述车轮装置(2-2)分别对称设于所述车架(2-1)底部左右两侧，且所述车轮装置(2-2)分别装在两组导轨(1)上，所述车轮电机设在车轮装置(2-2)内侧，所述车轮电机的动力输出端与车轮装置(2-2)连接；两组所述机械臂横向固定装置分别对称设于所述车架(2-1)顶面，所述机械臂横向固定装置包括丝杠装置(2-3)和设于丝杠装置(2-3)内侧的固定轴装置(2-4)，所述丝杠装置(2-3)包括横向水平设置的丝杠(2-3-1)、设于丝杠(2-3-1)杆体上的丝杠螺母(2-3-2)和设于丝杠(2-3-1)一端的丝杠电机(2-3-3)；所述固定轴装置(2-4)包括横向水平设置的固定轴(2-4-1)和分别设于固定轴(2-4-1)两侧的固定架(2-4-2)；
两组所述机械臂装置(3)分别设于两组所述机械臂横向固定装置上，所述机械臂装置(3)包括臂架(3-1)、机械臂(3-2)和机械爪(3-3)；
所述臂架(3-1)底部与所述丝杠螺母(2-3-2)固定连接，所述臂架(3-1)后侧设有固定轴过孔(3-1-1)，所述固定轴(2-4-1)穿过固定轴过孔(3-1-1)，所述臂架(3-1)沿丝杠(2-3-1)和固定轴(2-4-1)左右运动；所述臂架(3-1)一侧设有机械臂安装腔(3-1-2)，所述机械臂安装腔(3-1-2)顶面两侧设有法兰滑动槽(3-1-3)，所述机械臂安装腔(3-1-2)左右两侧侧壁上部设有齿条卡槽(3-1-4)，所述齿条卡槽(3-1-4)外侧侧壁上设有齿条电机(3-4)，所述齿条电机(3-4)的动力输出端连接有齿轮(3-5)；
所述机械臂(3-2)包括固定杆(3-2-1)、设于固定杆(3-2-1)底部并可沿固定杆上下移动的移动杆(3-2-3)和设于固定杆(3-2-1)上部左右两侧的齿条(3-2-4)，所述固定杆(3-2-1)顶部设有连接法兰板(3-2-2)；所述固定杆(3-2-1)一侧设有移动杆控制电机(3-2-5)；所述机械臂(3-2)设与所述机械臂安装腔(3-1-2)中，所述连接法兰板(3-2-2)卡设于所述法兰滑动槽(3-1-3)中且所述齿条(3-2-4)卡设于所述齿条卡槽(3-1-4)中，所述齿条电机(3-4)通过齿轮(3-5)与所述齿条(3-2-4)相配合；
所述机械爪(3-3)上方设有舵机(3-3-1)和机械爪电机(3-3-2)，所述机械爪(3-3)通过舵机(3-3-1)和机械爪电机(3-3-2)与所述移动杆(3-2-3)底端连接；
所述环境监控***包括摄像装置、环境检测装置、激光测距模块、薄膜式压电传感器、单片机、无线通讯模块和远程监控平台，所述摄像装置和环境监测装置均设于所述车体(2)底面，所述激光测距模块设在机械爪(3-3)底部，所述薄膜式压电传感器设在机械爪(3-3)指内侧；所述摄像装置、环境监测装置、激光测距模块和薄膜式压电传感器的信号输出端与单片机信号输入端连接，所述单片机的信号端口与无线通讯模块的信号端口连接，所述无线通讯模块与远程监控平台之间通过无线信号连接；所述单片机的信号输出端分别与车轮电机、丝杠电机(2-3-3)、齿条电机(3-4)、移动杆控制电机(3-2-5)、舵机(3-3-1)和机械爪电机(3-3-2)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述一种蘑菇采摘装置，其特征在于：所述摄像装置包括摄像头和树莓派。
3.根据权利要求1所述一种蘑菇采摘装置，其特征在于：所述车轮装置(2-2)包括两组分别设于前后的驱动车轮组(2-2-1)和一组设于中间的支撑车轮组(2-2-2)。
4.根据权利要求1所述一种蘑菇采摘装置，其特征在于：所述机械爪(3-3)为鳍条效应机械爪，所述机械爪(3-3)采用柔性材质制成且所述机械爪(3-3)的每个指上包裹有橡胶套。
5.根据权利要求1所述一种蘑菇采摘装置，其特征在于：所述环境监测装置包括温湿度传感器和CO2传感器。
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|---|---|---|---|---|
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