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紅花采摘機器人.pdf

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紅花 采摘 機器人
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摘要
申請專利號:

CN201721274476.X

申請日:

20170930

公開號:

CN207266541U

公開日:

20180424

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01D46/30 主分類號: A01D46/30
申請人: 石河子大學,伊犁牧樂生物科技有限公司
發明人: 張天勇,張立新,葛云,楊德君,王歡,朱海燕,劉光欣,吳天松
地址: 832000 新疆維吾爾自治區石河子市北四路石河子大學
優先權: CN201721274476U
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201721274476.X

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種紅花采摘機器人,包括行走裝置、圖像采集裝置、采摘裝置、花絲收集裝置、動力裝置和控制裝置。所述行走裝置特征為履帶式行進小車;所述圖像采集裝置安裝在行走裝置的后端部,包括相機支架和支架上的雙目攝像機;所述采摘裝置為安裝在行進裝置中部位置的六自由度采摘機械臂,以及安裝在每個動臂關節處的步進電機;所述花絲收集裝置包括輸花軟管、集花箱、濾網、風扇和風扇外罩,其中集花箱通過輸花軟管與采摘裝置中的末端采摘頭連接,并通過螺栓連接固定安放在行走裝置的前端;所述動力裝置和控制裝置局安裝在行進裝置的底部。本實用新型可實現對紅花的自動識別、采摘與收集,全程無需人工參與,完全解放勞動力,可為紅花產業的跨越式發展提供動力。

權利要求書

1.一種紅花采摘機器人,主要包括行走裝置(1)、圖像采集裝置、采摘裝置、花絲收集裝置、動力裝置和控制裝置;所述行走裝置(1)為履帶式行進小車,其特征在于以滾輪驅動皮帶,繼而帶動整個裝置前進;所述圖像采集裝置主要包括攝像機支架(2)和雙目攝像機(3),攝像機支架(2)通過螺栓連接安裝在行走裝置(1)的后端,雙目攝像機(3)安裝在相機支架上方,并可以實現上下左右的轉動;所述采摘裝置主要為六自由度機械臂結構,包括以螺栓連接安裝在行走裝置(1)中部的母臂(4),與母臂(4)連接的動臂Ⅰ(5),與動臂Ⅰ(5)連接的動臂Ⅱ(6),與動臂Ⅱ(6)連接的動臂Ⅲ(7),與動臂Ⅲ(7)連接的動臂Ⅳ(8),最后為末端采摘頭(9),每一個結構之間都有一個步進電機(10)作為驅動,控制每一個動臂的旋轉;所述花絲收集裝置特征在于包括輸花軟管(11)、集花箱(12)、風扇(13)、濾網(14)和風扇外罩(15),所述輸花軟管(11)為一種可自由彎曲的通管,將末端采摘頭(9)與集花箱(12)連接,所述風扇(13)可產生氣流吸力將采摘下來的花絲吸進集花箱(12)內,所述集花箱(12)和風扇(13)之間安裝有濾網(14),目的是防止花絲流失;所述動力裝置和控制裝置均安裝在行走裝置(1)的底部。2.根據權利要求1所述的紅花采摘機器人,其特征在于以履帶式行進小車為行走裝置。3.根據權利要求1所述的紅花采摘機器人,其特征在于圖像采集裝置主要包括雙目攝像機(3),通過冗余結構與攝像機支架(2)進行連接,并可實現上下左右的自由轉動。4.根據權利要求1所述的紅花采摘機器人,其特征在于末端采摘頭(9)為對輥式采摘方式,其輸花口在輥子的正上方。5.根據權利要求1所述的紅花采摘機器人,其特征在于采摘裝置為六自由度采摘機機械臂,以步進電機為驅動方式。

說明書

技術領域

本實用新型設計一種紅花采摘機器人,且特別適用于采摘盛開期的紅花花絲,屬于農業機械收獲領域。

背景技術

紅花是一種經濟價值很高的作物,廣泛應用于色素、中藥材、保健品等領域,新疆是其主要的原產地。隨著市場上紅花需求的日益旺盛,種植面積不斷擴大,然而紅花的采摘主要還是依靠人工完成,人均采摘量僅為15 kg左右,勞動力缺乏現象日益明顯;而且人工采摘時,需彎腰抓取,紅花植株布滿細條狀針刺,長時間作業不僅對農戶的身體造成一定的勞累損傷,而且由于花絲紅色素的侵蝕,對手指同樣造成不同程度的損害。

隨著農業收獲領域的快速機械化發展,研發出一種快速、高效、精確的智能采摘紅花機器人具有重要的戰略意義,同時對于增加新疆人民收入,穩定社會久安亦具有重要的社會價值。然而目前市場上并未出現一種適用于采摘紅花花絲的采摘機器人,文獻報道的大多數紅花采收機尚處于試驗階段,都必須由人工參與才能完成采收工作。因此,研制一種智能、高效、精準識別的紅花采摘機器人,是解決紅花采摘難題的必要條件之一。

實用新型內容

為了克服背景技術中存在的問題,本實用新型提供了一種紅花采摘機器人,目的是提供一種全自動、智能機械化的采摘方式,完全解放勞動力,促進紅花產業的規模化發展。

為了實現上述目的,本實用新型的技術方案如下:一種紅花采摘機器人,包括行走裝置、圖像采集裝置、采摘裝置、花絲收集裝置、動力裝置和控制裝置。所述行走裝置特征為履帶式行進小車,以電機為驅動器,作用是防止因農田土地不平,泥濘打滑的現象;所述圖像采集裝置安裝在行走裝置的后端部,包括以螺栓連接安裝在行進裝置上的相機支架,以及可以進行上下左右旋轉的雙目攝像機;所述采摘裝置為六自由度采摘機械臂,包括母臂、動臂Ⅰ、動臂Ⅱ、動臂Ⅲ、動臂Ⅳ、末端采摘頭,以及安裝在動臂關節處的步進電機,所述母臂通過螺栓固定連接安裝在行走裝置的中部;所述花絲收集裝置包括輸花軟管、集花箱、濾網、風扇和風扇外罩,其中集花箱通過輸花軟管與采摘裝置中的末端采摘頭連接,并通過螺栓連接固定安放在行走裝置的前端;所述動力裝置為可進行循環充電的蓄電池,安裝在行走裝置的底部;所述控制裝置可對行走裝置、圖像采集裝置、采摘裝置、花絲收集裝置和動力裝置進行自動控制,安裝在行走裝置的底部。

作為優選,所述行進裝置為履帶式行進小車,避免了輪式結構在土地泥濘的情況下打滑現象的發生,同時也不會因田地的高低不平而行走困難。

作為優選,所述采摘裝置為六自由度采摘機械臂,并且每一個動臂包括母臂都由一個步進電機進行驅動,可對經過的兩側紅花進行無遺漏采摘;所述末端采摘頭為對輥式采摘結構,可對紅花進行無損傷采摘。

作為優選,所述圖像采集裝置為雙目立體攝像機,可獲取紅花的三維坐標。

作為優選,所述花絲收集裝置采用氣吸原理,由風扇產生的氣流吸力將紅花由末端采摘頭輸送進集花箱,在集花箱與風扇之間安裝有濾網,可防止花絲被風扇吸出箱外。

本實用新型的工作過程如下:當紅花采摘機器人在田間進行紅花采摘作業時,雙目攝像機將拍攝的紅花圖像傳到控制器,經控制器分析后獲取紅花的三維坐標,

然后將信號傳遞給采摘裝置和行走裝置;當行走裝置靠近紅花目標附近時,步進電機驅動機械臂進一步將末端采摘頭靠近紅花目標,然后電機驅動末端采摘頭實施對花絲的采摘;采摘下來的花絲會在集花箱內風機產生的負壓氣流的作用下,經末端采摘頭上方的通孔進入輸花軟管,最后被輸送進集花箱。

相較于目前的紅花收獲機械,本實用新型的有益效果是,紅花花絲的采摘不再由人工來完成,而是由一種全自動、智能機械化的紅花采摘機器人完成,全程不需要人工的參與,完全解放了勞動力,對于實現紅花產業的跨越式發展具有重要的推動作用。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構側視圖。

圖2為本實用新型整體結構俯視圖。

圖3為本實用新型機械臂整體結構示意圖。

圖4為本實用新型集花箱整體結構示意圖。

圖5為本實用新型末端采摘頭結構示意圖。

圖中所示:1為行走裝置,2為攝像機支架,3為雙目攝像機,4為母臂5、動臂Ⅰ,6為動臂Ⅱ,7為動臂Ⅲ,8為動臂Ⅳ,9為末端采摘頭,10為步進電機,11為輸花軟管,12為集花箱,13為風扇,14為濾網,15為風扇外罩。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明,方便技術人員理解。

實施例1:

如圖1-圖5所示,本實用新型公開了一種紅花采摘機器人,其特征在于:所述紅花采摘機器人主要包括行走裝置1、圖像采集裝置、采摘裝置、花絲收集裝置、動力裝置和控制裝置。所述行走裝置1為履帶式行進小車,其特征在于以滾輪驅動皮帶,繼而帶動整個裝置前進;所述圖像采集裝置主要包括攝像機支架2和雙目攝像機3,攝像機支架2通過螺栓連接安裝在行走裝置1的后端,雙目攝像機3安裝相機支架上方,并可以實現上下左右的轉動;所述采摘裝置主要為六自由度機械臂結構,包括以螺栓連接安裝在行走裝置1中部的母臂4,與母臂4連接的動臂Ⅰ5,與動臂Ⅰ5連接的動臂Ⅱ6,與動臂Ⅱ6連接的動臂Ⅲ7,與動臂Ⅲ7連接的動臂Ⅳ8,最后為末端采摘頭9,每一個結構之間都有一個步進電機10作為驅動,控制每一個動臂的旋轉;所述花絲收集裝置特征在于包括輸花軟管11、集花箱12、風扇13、濾網14和風扇外罩15,所述輸花軟管11為一種可自由彎曲的通管,將末端采摘頭9與集花箱12連接,所述風扇13可產生氣流吸力將采摘下來的花絲吸進集花箱12內,所述集花箱12和風扇13之間安裝有濾網14,目的是防止花絲流失;所述動力裝置和控制裝置均安裝在行走裝置1的底部。

實施例2:

本實例與實施例1的區別在于所述末端采摘頭9為對輥式紅花采摘頭,輥子間隙為5 mm,利用輥子的摩擦力可將花絲擠壓拉拔進采摘頭內,同時設置在末端采摘頭上部的輸花口可方便采摘后的花絲直接進入輸花軟管。

實施例3:

本實例與實施例1的區別在于雙目攝像機3通過冗余結構與攝像機支架2連接,可實現上下左右的自由轉動,并且可以獲取紅花的三維坐標,其中一個攝像頭獲取的是紅花的X和Y坐標信息,另一個攝像頭獲取的為Z坐標信息,通過控制器的分析可將坐標信息傳遞給行走裝置1和采摘裝置。

上述實施例僅為本實用新型較佳的實例而已,并非是對本實用新型實施方式的限定,凡在本實用新型精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本實用新型的權利要求保護范圍之內。

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