草莓采摘機器人制造技術

本實用新型專利技術涉及機器人技術領域，具體為一種草莓采摘機器人，其包括：機架、托盤和控制模塊，以及與控制模塊電性連接的識別篩分裝置和若干采摘裝置；所述托盤設置于機架底部；所述采摘裝置包括：舵機、切刀和連桿；所述舵機固定在機架上，且舵機通過連桿與切刀連接；所述控制模塊適于根據識別篩分裝置中的顏色傳感器檢測的草莓顏色以判斷草莓是否成熟；所述控制模塊適于控制舵機通過連桿驅動切刀切割果莖成熟草莓的果莖；所述托盤適于盛接切割果莖后掉落的草莓，實現了通過顏色識別草莓的成熟并進行采摘。

Strawberry picking robot

【技術實現步驟摘要】
草莓采摘機器人
本技術涉及機器人
，具體為一種草莓采摘機器人。
技術介紹
草莓(又稱紅苺、地苺等)，多年生草本植物，高10-40厘米，莖低于葉或近，密被開展黃色柔毛，葉三出，小葉具短柄，質地較厚，倒卵形或菱形，葉柄密被開展黃色柔毛，聚傘花序，花序下面具一短柄的小葉；花瓣白色，近圓形或倒卵橢圓形，聚合果大，宿存萼片直立，緊貼于果實；瘦果尖卵形，光滑，花期一般為4-5月，果期6-7月。據資料統計，全世界關于草莓品種多達20000多個，我國培育和從外國引進的新品種有200-300個，大面積栽培的優良品種共有幾十個甚至更多，而且隨著人們對草莓需求量的不斷加大，果農種植草莓的數量也不斷增加，但是傳統的人工勞動力在草莓采摘過程中主要存在如下一些問題：(1)人工采摘勞動量大且效率低；(2)壟作草莓的采摘為彎腰作業，需前后腳成直線彎腰，蹲下或半蹲的姿勢才在壟溝中，作業異常勞累，采摘成本增加；(3)草莓果實量多，采摘勞動量大，每株草莓整體成熟期時間較長，若不能及時采摘，草莓果實易腐爛；(4)果皮易破損，在采摘過程不能對果皮造成損傷，影響品質。目前，在草莓收獲方面，日本近藤等人針對現代溫室栽培模式，研制了適于高架栽培的草莓采收機器人裝置，該機器人采用5自由度采摘機械手，視覺系統與前述番茄采摘機器人相似，末端執行器采用真空氣吸加刀片切割器，收獲時，先由機器視覺系統計算出采摘目標的空間位置，隨后采摘機械手移動到預定位置，末端執行器接近目標直到把草莓吸住，由3對光電開關檢測草莓的位置，當草莓位于合適的位置時，腕關節移動，果梗進入指定位置，由切割器旋轉切斷果梗，完成采摘。此外，日本還研究了其它草莓分級方式，如采摘果實時使用波浪形果盤，可使草莓按規定形式排列，方便用機器人進行分級。例如日本宮崎大學永田等人研制設計了用于壟上作業的4自由度草莓收獲機器人裝置，該機器人采用機械手也是框架式三自由度直角坐標采用鉛垂上下采摘，兩個垂直俯視地面的攝像機獲取草莓的圖像，一個用于尋找目標果實，一個用于計算目標果實方位；用激光傳感器測量機械手爪到草莓的距離，利用機械手爪抓取草莓果柄、切刀剪斷果柄。該機器人的草莓采收實驗裝置體積比較龐大，尚無行走驅動裝置，對于草莓的枝葉遮擋、重疊等尚未進行研究；同時，其采摘機械手采用了氣力驅動方式，增加了系統的復雜性和制造成本，在生產中應用和推廣存在難度。此外，在草莓采摘方面中國農業大學張鐵中等在草莓果實目標識別、提取、定位、采摘機器人及手爪等方面進行了相當深入和系統的研究，建立了草莓采摘機器人實驗系統，采用雙目視覺等圖像處理技術實現了草莓的識別和定位，對草莓果實的互相重疊或遮擋等情況進行了研究，研究設計出了以地壟式草莓種植系統為基礎的草莓采摘機械手，并研究出了針對于地壟式栽培結構的果實視覺系統，和地壟采摘行走裝置。目前存在的問題綜上分析可知，從草莓采摘機器人的研究方向上觀察，現階段的草莓采摘研究主要集中在以下幾個部分：1)國外主要是針對高掛式種植模式的采摘機構的研究，對于適用于在我國占主導種植模式的地壟式草莓采摘機器人比較少，雖有涉及到的機型，但研究不完善，無驅動裝置并且體積較大，無法和實際種植環境相結合；2)針對單獨的機構設計方面的研究多集中于末端執行器以及視覺系統的設計研究，而對于如何適合種植地形的采摘機器人行走機構以及同采摘手臂的配合方面的研究和設計則較少；3)過于追求傳感器對采摘的影響，沒有考慮到利用機械結構，以及結合草莓種植方式，對采摘進行研究，更沒有通過機械輔助傳感器對水果的采摘；4)利用機械臂和顏色傳感器，去仿生采摘技術，雖然每年都有技術上的進步但收效漸微，且成本較高，效率低。現階段沒有通過顏色識別草莓的成熟并進行采摘的機器人。因此，基于上述技術問題需要設計一種新的草莓采摘機器人。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種草莓采摘機器人，以解決通過顏色識別草莓的成熟并進行采摘的技術問題。為了解決上述技術問題，本技術提供了一種草莓采摘機器人，包括：機架、托盤和控制模塊，以及與控制模塊電性連接的識別篩分裝置和若干采摘裝置；所述托盤設置于機架底部；所述采摘裝置包括：舵機、切刀和連桿；所述舵機固定在機架上，且舵機通過連桿與切刀連接；所述控制模塊適于根據識別篩分裝置中的顏色傳感器檢測的草莓顏色以判斷草莓是否成熟；所述控制模塊適于控制舵機通過連桿驅動切刀切割果莖成熟草莓的果莖；所述托盤適于盛接切割果莖后掉落的草莓所述識別篩分裝置包括：對稱設置于機架上的兩個分選機構；所述分選機構包括：兩個顏色傳感器、電機、雙輸出蝸輪蝸桿、傳動鏈條、兩個分選輪、懸架、兩個轉軸和兩個轉軸固定桿；所述懸架固定在機架上；所述電機固定在機架的上部，且電機連接雙輸出蝸輪蝸桿；所述傳動鏈條繞設在雙輸出蝸輪蝸桿上；所述轉軸固定在懸架的下方，通過轉軸固定桿與懸架連接；所述轉軸的一端連接分選輪，另一端連接傳動鏈條；所述顏色傳感器通過一安裝桿固定在懸架上，且顏色傳感器位于分選輪上方；所述顏色傳感器與分選輪一一對應，所述分選輪與轉軸一一對應，所述轉軸與轉軸固定桿一一對應；所述分選輪與切刀一一對應，且設置于切刀下方；兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向依次設置；所述控制模塊適于控制電機帶動雙輸出蝸輪蝸桿轉動，并通過傳動鏈條帶動兩個轉軸轉動，以使兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向相反的方向轉動。進一步，所述分選輪包括:輪轂、若干毛刷、若干切刀槽、內撐桿、若干外夾板和若干彈簧扣；所述毛刷固定在輪轂上的安裝槽內；所述外夾板和所述彈簧扣一一對應；所述外夾板通過彈簧扣固定在輪轂上；所述內撐桿轉動固定在輪轂的軸上；所述切刀槽設置于輪轂上，且位于兩個外夾板之間；所述內撐桿適于頂起外夾板，以固定草莓的果莖，以使毛刷拾取果莖，所述外夾板適于通過彈簧扣收縮回初始位置。進一步，所述識別篩分裝置還包括：對稱設置于機架上的兩個矯正篩選機構；所述矯正篩選機構包括：電機、雙輸出蝸輪蝸桿、傳動鏈條、分選輪、矯正抓取輪和兩個轉軸；所述矯正抓取輪與所述分選輪結構相同；所述矯正抓取輪的毛刷方向與分選輪的毛刷方向相反；一轉軸的一端連接分選輪，另一端連接傳動鏈條；另一轉軸的一端連接矯正抓取輪，另一端連接傳動鏈條；所述分選輪與所述矯正抓取輪以草莓采摘機器人前進方向依次設置，且矯正抓取輪設置于分選輪之前；所述控制模塊適于控制電機帶動雙輸出蝸輪蝸桿轉動，并通過傳動鏈條帶動兩個轉軸轉動，以使分選輪和矯正抓取輪以草莓采摘機器人前進方向相反的方向轉動。進一步，所述分選機構和矯正篩選機構，以草莓采摘機器人前進方向依次設置，且矯正篩選機構設置于分選機構之前。進一步，所述采摘裝置還包括：彈簧和套管；所述套管固定在懸架上，且套管套設在切刀上；所述彈簧套設在切刀上，且彈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種草莓采摘機器人，其特征在于，包括：/n機架、托盤和控制模塊，以及與控制模塊電性連接的識別篩分裝置和若干采摘裝置；/n所述托盤設置于機架底部；/n所述采摘裝置包括：舵機、切刀和連桿；/n所述舵機固定在機架上，且舵機通過連桿與切刀連接；/n所述控制模塊適于根據識別篩分裝置中的顏色傳感器檢測的草莓顏色以判斷草莓是否成熟；/n所述控制模塊適于控制舵機通過連桿驅動切刀切割果莖成熟草莓的果莖；/n所述托盤適于盛接切割果莖后掉落的草莓；/n所述識別篩分裝置包括：對稱設置于機架上的兩個分選機構；/n所述分選機構包括：兩個顏色傳感器、電機、雙輸出蝸輪蝸桿、傳動鏈條、兩個分選輪、懸架、兩個轉軸和兩個轉軸固定桿；/n所述懸架固定在機架上；/n所述電機固定在機架的上部，且電機連接雙輸出蝸輪蝸桿；/n所述傳動鏈條繞設在雙輸出蝸輪蝸桿上；/n所述轉軸固定在懸架的下方，通過轉軸固定桿與懸架連接；/n所述轉軸的一端連接分選輪，另一端連接傳動鏈條；/n所述顏色傳感器通過一安裝桿固定在懸架上，且顏色傳感器位于分選輪上方；/n所述顏色傳感器與分選輪一一對應，所述分選輪與轉軸一一對應，所述轉軸與轉軸固定桿一一對應；/n所述分選輪與切刀一一對應，且設置于切刀下方；/n兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向依次設置；/n所述控制模塊適于控制電機帶動雙輸出蝸輪蝸桿轉動，并通過傳動鏈條帶動兩個轉軸轉動，以使兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向相反的方向轉動。/n...

【技術特征摘要】
1.一種草莓采摘機器人，其特征在于，包括：
機架、托盤和控制模塊，以及與控制模塊電性連接的識別篩分裝置和若干采摘裝置；
所述托盤設置于機架底部；
所述采摘裝置包括：舵機、切刀和連桿；
所述舵機固定在機架上，且舵機通過連桿與切刀連接；
所述控制模塊適于根據識別篩分裝置中的顏色傳感器檢測的草莓顏色以判斷草莓是否成熟；
所述控制模塊適于控制舵機通過連桿驅動切刀切割果莖成熟草莓的果莖；
所述托盤適于盛接切割果莖后掉落的草莓；
所述識別篩分裝置包括：對稱設置于機架上的兩個分選機構；
所述分選機構包括：兩個顏色傳感器、電機、雙輸出蝸輪蝸桿、傳動鏈條、兩個分選輪、懸架、兩個轉軸和兩個轉軸固定桿；
所述懸架固定在機架上；
所述電機固定在機架的上部，且電機連接雙輸出蝸輪蝸桿；
所述傳動鏈條繞設在雙輸出蝸輪蝸桿上；
所述轉軸固定在懸架的下方，通過轉軸固定桿與懸架連接；
所述轉軸的一端連接分選輪，另一端連接傳動鏈條；
所述顏色傳感器通過一安裝桿固定在懸架上，且顏色傳感器位于分選輪上方；
所述顏色傳感器與分選輪一一對應，所述分選輪與轉軸一一對應，所述轉軸與轉軸固定桿一一對應；
所述分選輪與切刀一一對應，且設置于切刀下方；
兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向依次設置；
所述控制模塊適于控制電機帶動雙輸出蝸輪蝸桿轉動，并通過傳動鏈條帶動兩個轉軸轉動，以使兩個分選輪以草莓采摘機器人前進方向相反的方向轉動。


2.如權利要求1所述的草莓采摘機器人，其特征在于，
所述分選輪包括:輪轂、若干毛刷、若干切刀槽、內撐桿、若干外夾板和若干彈簧扣；
所述毛刷固定在輪轂上的安裝槽內；
所述外夾板和所述彈簧扣一一對應；
所述外夾板通過彈簧扣固定在輪轂上；
所述內撐桿轉動固定在輪轂的軸上；
所述切刀槽設置于輪轂上，且位于兩個外夾板之間；
所述內撐桿適于頂起外夾板，以固定草莓的果莖，以...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉長青，
申請(專利權)人：河海大學文天學院，
類型：新型
國別省市：安徽;34