一种智能自行走果蔬制冷采摘箱

1.本发明涉及人工智能果蔬采摘箱领域，具体涉及一种智能自行走果蔬制冷采摘箱。


背景技术：

2.果蔬冷链运输可以大幅度地提高果蔬的货架期。目前真空预冷技术、冷链车技术、冷库技术已经相当成熟并投入使用。但是从果蔬被采摘到被运送到冷链车或冷库的时间间隔一般会超过1
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3个小时，甚至更长时间。大多数的果蔬特别是珍稀果蔬多数是在夏季之秋季成熟的，采摘时的温度一般都很高，如何保证果蔬一采摘就尽快降低至冷藏温度，直至被运送到冷链车或者冷库，并尽量减少果蔬采摘期间果蔬之间或者果蔬与采摘容器壁之间的碰撞损伤是一个亟待解决的技术问题，而这方面的技术或者设备尚属于空白阶段。
3.果蔬田间采摘的质量，直接影响果蔬的品质及后续保鲜效果。首先，果蔬采收后仍然具有很高的呼吸强度，特别当采摘季节温度较高时，则采摘的水果很容易因为高强度的呼气而导致水分及营养降低等现象，不利于果蔬后续保鲜。其次，采摘容器的构造对果蔬品质的影响也很大，特别对一些娇嫩的果蔬如枸杞子、蓝莓等进行采收时，若采摘容器缺少果蔬缓冲结构，如使用硬质容器进行采收时，将果蔬放入采收容器的过程中则会使得采收的果实之间产生较强烈的碰撞和挤压，严重时，则会造成果蔬表皮的破损而导致果蔬的品质进一步下降，不利于后续的保鲜。再者，果蔬采摘时，将果蔬运到地头的运输车是一个耗人工、高强度的体力劳动，为了降低劳动强度，目前，一般传统的田间运输方式是选择带轮的小车来进行运输，但是考虑到田间的路面不平整、路障较多等问题，小车运输时不可避免的会导致被运送的果蔬之间相互碰撞，这又会增加果蔬破损的可能性。
4.半导体技术是于20世纪50年代末期发展起来的一种新型的制冷技术。半导体制冷又称为热电制冷、电子制冷或温差电制冷，是一种以温差电效应为主要的特征的制冷方法。它是由主要的两种特殊的半导体材料，p型半导体材料和n型半导体材料，构成n
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p结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应(在两种不同金属组成的闭合回路中通以直流电流时，会产生一个结点热，一个结点冷的现象)，即通过直流电制冷的新型制冷方式。半导体制冷技术具有制冷速度快、体积小、方便携带、无制冷剂、无污染、无噪音、维护较容易、寿命长等优点。半导体制冷技术在医学、农学、工业和日常生活等领域中都得到了广泛的应用。一般较多的应用于一些小制冷量的制冷设备中。如现有的发明专利“一种基于半导体制冷的智能便捷箱如cn209777125u”，其产品制冷功率小，容积小，适于野外水样采集，从制冷功率(从太阳能面板的面积推测)设计到功能都不适合果蔬采摘。再如现有的发明专利“半导体制冷设备cn209857420u”，该技术的半导体制冷散热组件设计在设备的底部，冷气扩散效率低，该技术也没有温控系统，该发明从设计到功能也不适应果蔬的采摘。目前，尚没有可行性的采用半导体制冷果蔬采摘箱的发明或者报道。
5.另外，由于半导体制冷的特性，若采用大功率的半导体制冷堆(如大于20x 20cm，由众多的半导体制冷片并联而成)时，则电池及制冷组件的重量较重，由此生产的低温采摘
箱则不再便于人工携带，而容积较大的半导体低温采摘箱可以避免在田间和冷链车之间高频的来回运输，有利于提高采摘的效率。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服果蔬采摘时所存在的劳动强度大和果蔬破损多等技术难题，提供了一种移动平稳的智能自行走果蔬制冷采摘箱。
7.本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种智能自行走果蔬制冷采摘箱，包括制冷缓冲箱体、控制箱、行走组件，所述行走组件包括大腿部、小腿部和脚部，所述制冷缓冲箱体安装于所述控制箱的顶部，所述控制箱的底部通过第一舵机与大腿部的上关节连接，所述大腿部的下关节通过第二舵机与小腿部的上关节连接，所述小腿部的下关节通过第三舵机与脚部连接，所述第一舵机、第二舵机、第三舵机均与控制箱连接。
8.更优的选择，所述脚部包括脚上盖、脚底座、主动轮和电动机，所述脚上盖的顶部通过第三舵机与小腿部的下关节连接，所述脚上盖的底部与脚底座连接，所述电动机安装于脚底座，所述电动机的转动轴与主动轮连接，所述电动机与控制箱连接。
9.更优的选择，所述行走组件还包括陀螺稳定仪，所述陀螺稳定仪安装于脚部，所述陀螺稳定仪与控制箱连接。
10.更优的选择，所述控制箱包括行走电源和控制器，所述行走电源与控制器连接，所述第一舵机、第二舵机和第三舵机均与控制器连接。
11.更优的选择，所述制冷缓冲箱体设有摄像头，所述摄像头与控制箱连接。
12.更优的选择，所述制冷缓冲箱体包括外壳、半导体制冷组件、投放缓冲通道、充电电池组件和数显温控系统，所述外壳的内腔安装有多个保温腔体，所述充电电池组件安装于外壳，所述保温腔体设有安装孔，所述半导体制冷组件安装于安装孔，所述数显温控系统安装于保温腔体，所述半导体制冷组件与数显温控系统连接，所述数显温控系统和半导体制冷组件均与充电电池组件连接。
13.更优的选择，所述半导体制冷组件包括半导体制冷片、冷端散热器和热端散热器，所述半导体制冷片安装于所述安装孔，所述半导体制冷片的顶部与热端散热器连接，所述半导体制冷片的底部与冷端散热器连接，所述半导体制冷片与数显温控系统连接。
14.更优的选择，所述半导体制冷组件还包括冷风风扇，所述的冷风风扇安装于冷端散热器的侧方，所述冷风风扇与充电电池组件连接。
15.更优的选择，所述外壳、保温腔体和投放缓冲通道组成散热通道，所述散热通道的顶部设有多个第一通风孔，所述散热通道通过第二通风孔与投放缓冲通道连通，所述散热通道远离投放缓冲通道的一侧设有散热排风扇，所述的散热排风扇与充电电池组件连接。更优的选择，所述投放缓冲通道包括保温盖、缓冲腔体和多块缓冲盖片，所述缓冲腔体通过保温盖与所述外壳连接并延伸至保温腔体的内腔，多块所述缓冲盖片安装于所述缓冲腔体的内壁，多块所述缓冲盖片为间隙交错设置。
16.本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：
17.1、本发明通过包括制冷缓冲箱体、控制箱、行走组件，采摘箱的容积较大，可以抑制田间采摘果蔬的呼吸强度，增加单次田间采收的果蔬的数量，减少果蔬的机械损伤，可避免在采摘过程中田间和冷库或冷链车之间高频的来回运输；既保障了果蔬的品质也节约了
人力,同时，也实现了果蔬从田间被采摘到被运送至冷链车或者冷库之间冷链覆盖。
18.2、本发明通过脚部包括脚上盖、脚底座、主动轮和电动机，实现采摘箱的田间移动，由于其平稳的移动使得箱内的果蔬不会受到太大的晃动、撞击，降低果蔬之间的机械损伤，保障了果蔬的采摘品质。
19.3、本发明通过包括外壳、半导体制冷组件、多个保温腔体、投放缓冲通道、充电电池组件和数显温控系统，将采摘箱的容积进行了扩大，利用保温腔的分隔处理，单个保温腔体独立制冷、散热，可以降低由于保温腔体积增大而导致的温度分布不均匀的现象；可保障在采摘过程中尽快降低果蔬的温度、抑制果蔬的呼吸，从而提高果蔬的采摘品质，并实现果蔬由田间到冷链车或冷库的无缝衔接。
20.4、本发明通过半导体制冷片、冷端散热器和热端散热器,将半导体制冷片置于保温腔体的上端，利于冷气自然下降的特性，有利于加速采摘箱中的温度平衡，还一定程度上减少箱内风扇的耗能，该设计还可以防止果蔬与半导体制冷端直接接触，避免被果蔬冻伤。
21.5、本发明通过外壳、保温腔体和投放缓冲通道组成散热通道，让果蔬在进入到保温腔体前先脱除一部分的田间热，从而达到一个降温的效果；缓冲腔体和多块缓冲盖片也兼具盖子的部分功效，可以减少冷气的损失，起到节能的作用。
22.6、本发明通过可拆卸式投放缓冲组件的设计，可以一个采摘箱配几个不同型号的缓冲通道组件，可以适合于不同大小、硬度等水果的采摘，具有一箱多用的功能。
附图说明
23.图1是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的正视图；
24.图2是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的俯视图；
25.图3是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的制冷缓冲箱体的剖视图；
26.图4是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的第一种设置方式的缓冲条带仰视图；
27.图5是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的第二种设置方式的缓冲条带仰视图；
28.图6是本发明的一种智能自行走果蔬制冷采摘箱的电气元件连接示意图；
29.附图中各部件的标记：1、制冷缓冲箱体；11、半导体制冷组件；111、热端散热器；112、半导体制冷片；113、冷端散热器；114、散热排风扇；115、冷风风扇；12、投放缓冲通道；121、缓冲腔体；122、保温盖；123、缓冲盖片；124、缓冲条带；125、横梁；126、果蔬进入口；127、果蔬缓冲通道；13、数显温控系统；131、显示控制器；132、温度传感器；141、多孔隔板；142、软质保温层； 143、保温腔体；144、外壳；145、第一通风孔；146、旋钮式开关；147、第二通风孔；148、箱门；2、控制箱；21、控制器；22、行走电源；23、摄像头；3、行走组件；31、大腿部；32、小腿部；33、脚部；34、第一舵机；35、第二舵机； 36、第三舵机；37、电动机；4、充电电池组件。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
31.实施例一
32.如图1所示，一种智能自行走果蔬制冷采摘箱，包括1个制冷缓冲箱体1、控制箱2和行走组件3，行走组件3包括大腿部31、小腿部32和脚部33，控制箱包括控制器21和行走电源22，制冷缓冲箱体1安装于控制箱2的顶部，控制箱2的底部通过第一舵机34的固定轴与大腿部31的上关节铰接，大腿部31的下关节通过第二舵机35的转动轴与小腿部32的上关节铰接，小腿部32的下关节通过第三舵机36的转动轴与脚部33铰接，行走电源22和控制器21安装于控制箱2，舵机(包括第一舵机34、第二舵机35和第三舵机36)和行走电源22 均与控制器21连接。脚部33包括脚上盖、脚底座、主动轮和电动机37，脚上盖的顶部通过第三舵机36与小腿部32的下关节连接，脚上盖的底部与脚底座连接，电动机37和陀螺稳定仪均安装于脚底座，电动机37的转动轴与主动轮连接，电动机37与控制器21连接，陀螺稳定仪与行走电源22连接。制冷缓冲箱体1的前面安装有摄像头23，摄像头23与控制器21连接。
33.制冷缓冲箱体1用于给果蔬降温并防止果蔬在投放过程中产生碰撞而破损；控制箱2用于安装控制器21和行走电源，起到支撑作用；控制器21可以接收到电脑或者手机操作平台发出的行动指令，控制器21为arm控制器，可以根据设定的步行行走程序来对舵机的工作进行控制，进而对腿部的关节的运动进行控制；行走电源22采用充电电池制成，为行走组件3的第一舵机34、第二舵机35、第三舵机36、电动机37、摄像头23、陀螺稳定器和控制器21供电；第一舵机34、第二舵机35、第三舵机和电动机37执行控制器21的指令，形成采摘箱行走的动作。大腿部、小腿部和脚部均采用铝合金制成，对采摘箱起到支撑作用。脚上盖用于保护电动机和陀螺稳定仪；脚底座用于安装陀螺稳定器、电动机37和主动轮；主动轮由电动机37提供动力，通过与地面接触通过摩擦力使采摘箱前进或者后退；陀螺稳定仪可以使得设备在行走时可以保持重心；摄像头23进行对周围环境的监控，将检测的信号传递给控制器21，使行走组件3起到避障作用。
34.如图2
‑
3所示，制冷缓冲箱体1包括1个充电电池组件4、1个外壳144、3 个保温腔体143、6个半导体制冷组件11、3个投放缓冲通道12和3个数显温控系统13，3个保温腔体143均安装于外壳144的内腔，充电电池组件4安装于保温腔体143和外壳144之间，保温腔体143的顶部设有2个安装孔，半导体制冷组件11安装到安装孔，投放缓冲通道12位于两个安装孔之间，投放缓冲通道12 2与外壳144连接并伸入保温腔体143的内腔，3个数显温控系统13安装在保温腔体143的后面，每个保温腔体143的2个半导体制冷组件11与每个保温腔体 143上的数显温控系统13连接，3个数显温控系统13均与充电电池组件4连接。保温腔体143采用硬质聚氨酯保温板制成，保温板的厚度4
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10cm；保温腔体143 的内壁安装有软质保温层142，该软质保温层142采用橡胶制成，保温腔体143 上部的内腔安装有多孔隔板141。外壳144的底部安装有箱门148，箱门148的一端与外壳144铰接，箱门148的另一端通过旋转钮式开关146与外壳144连接。箱门和旋钮式开关146的作用是为了方便果蔬的倒出。外壳144用于保护箱体的内部结构，起保护作用；保温腔体143用于提供制冷效果，减少能量的损失；半导体制冷组件11用于给果蔬降温，达到保鲜的效果；投放缓冲通道12为了减少果蔬在投放时减少果蔬的碰撞损伤；数显温控系统13用于监控保温腔体143内部的温度和控制半导体制冷片112的制冷效果；多孔隔板141用于分隔果蔬与半导体制冷组件11，防止果蔬被半导体制冷组件11之间的碰撞。
35.每个半导体制冷组件11包括1个半导体制冷片112、1个冷端散热器113、1 个冷风
风扇115和1个热端散热器111，半导体制冷片112安装于安装孔，热端散热器111通过导热硅脂和环氧树脂胶与半导体制冷片112的热端面连接，冷端散热器113通过导热硅脂和环氧树脂胶与半导体制冷片112的冷端面连接，半导体制冷片112与数显温控系统13连接，冷风风扇115安装于冷端散热器113的一侧，冷风风扇115与充电电池组件4连接。冷风风扇115主要作用为给冷端散热器113侧向送风。冷端散热器113和半导体制冷片112或热端散热器111和半导体制冷片112的接触面采用0.2
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2mm厚的导热硅脂及环氧树脂胶，导热硅脂均匀地涂于半导体制冷片112内，起导热作用，环氧树脂胶居于外围，宽度约2
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5mm，起粘结及封闭导热硅脂的作用。热端散热器111和冷端散热器113均为具有多片二级散热翅片的铝板。半导体制冷片112用于给保温腔体143内的环境降温；2 个冷端散热器113提高半导体制冷片的制冷效果；冷风风扇115用于给冷端散热器113送风，让保温腔体143内部空气对流；热端散热器111提高半导体制冷片的散热效果。
36.投放缓冲通道12包括缓冲腔体121、保温盖122、6块缓冲盖片123、横梁 125和缓冲条带124，缓冲腔体121通过保温盖122安装于外壳144并延伸至保温腔体143的内腔，6块缓冲盖片123固定安装于缓冲腔体121的内壁，6块缓冲盖片123为间隙交错设置组成三层锯齿形缓冲盖层，四条横梁125为中心交叉，相邻的两条横梁125之间形成果蔬进入口126，四条横梁125的两端均与缓冲腔体121的内壁连接，一部分的缓冲条带124的上端与横梁125的底部连接，另一部分的缓冲条带124的外侧与缓冲腔体121的内壁连接，并位于横梁125的下方，缓冲条带124之间形成果蔬缓冲通道127。
37.投放缓冲通道12采用可拆卸地安装，可以根据采摘果实的类型更换不同的投放缓冲通道12。保温盖122是由两片可平移开合的保温片组成的盖子组成。缓冲腔体121给缓冲盖片123和缓冲条带124提供支撑，形成通道的作用；保温盖 122的主要作用是减少外部环境与保温腔体143的空气对流，起到保温作用；缓冲盖片123起到保温的作用并起到果蔬在投放过程中的缓冲作用；缓冲条带124 在果蔬下落过程中为果蔬提供缓冲作用，更优地起到减少果蔬碰撞的作用。横梁 125的数量可以根据果蔬的大小来增加或者减少来调整果蔬进入口126的尺寸；果蔬缓冲通道127的大小可以通过增加或者减少缓冲条带124来实现尺寸的改变。
38.外壳144、保温腔体143和投放缓冲通道12组成散热通道，每个制冷缓冲箱体1设有2个散热通道，散热通道分别在投放缓冲通道12的前面和后面，散热风道的内部净宽度较热端散热器111的宽度大0.5
‑
3cm，散热风道的高度高于热端散热器111的高度0.5
‑
2cm。散热通道的顶部设有多个第一通风孔145，散热通道靠近投放缓冲通道12一侧设有多个第二通风孔147，散热通道的另一侧设有 2个散热排风扇114，散热排风扇114与充电电池组件4连接，对半导体制冷片 112热端散热器111分别进行高效的独立抽风式散热。第一通风孔145有利于提高散热效率，从而提高制冷效率；第二通风孔147用于给缓冲腔体的内腔散热。
39.数显温控系统13包括显示控制器131和温度传感器132，显示控制器131 安装在外壳144的侧面并温度显示屏要内置于保温腔体143，温度传感器132悬挂在多孔隔板141的下方，并受金属套管的绝对保护，金属套管外附有柔软而透气的聚苯乙烯薄膜，显示控制器131与充电电池组件4连接，温度传感器132与显示控制器131连接，显示控制器131与6个半导体制冷片112连接。保温腔体 143内部的温度控制在
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2～18℃之间。显示控制器131由显示屏和arm显示器组成，主要作用是监控当前保温腔体143内的实时温度和控制半导体制冷
片112的降温；温度传感器132的主要作用是收集保温腔体143内的环境温度。
40.设计的制冷缓冲箱体1的外尺寸为：长
×
宽
×
高＝117
×
54
×
50cm；可充电电池的12v 180ah，连续工作为5h；每个半导体制冷片112的功率为60w；散热器尺寸为12
×
15
×
5cm；相应的散热通道的尺寸为13
×
17
×
6cm；散热排风扇114 为12v 9w，内部冷风风扇115的型号为12v 3w。其中每个独立单元的第一通风孔145和第二通风孔147的尺寸及个数均为4.8mm，21个。3个保温腔体143中利用相同的原理进行独立制冷、散热，统一通过可充电电池组件4为其中的半导体制冷组件11进行供电，使得半导体制冷片112产生的冷量通过散热器(包括冷端散热器113和热端散热器111)和冷风风扇115在整个保温腔体143中得以循环流动。通过数显温控系统13对保温腔体143中的温度进行控制，一般维持在0～4℃的范围内。空载的箱体的制冷效能是，在空载运行的20min内达到2℃。该实施例适用于枸杞子、覆盆子、蓝莓等娇嫩及附加值高的水果在田间的大量采收。
41.实施例二
42.本实施例中除了以下技术特征外，其他技术特征与实施一相同：
43.本实施例中的缓冲盖片123与缓冲腔体121的内壁的连接方式由螺旋可拆卸地安装代替固定连接。
44.本实施例中的横梁125的结构采用五条横梁125依次排列并两端均与缓冲腔体121的内壁连接来代替四条横梁125中心交叉并两端均与缓冲腔体121连接。
45.本实施例中的散热排风扇114的数量由10个代替2个。
46.本实施例中的半导体制冷片112的功率采用10w代替60w。
47.本实施例中的充电电池采用12v 230ah代替12v 180ah。
48.保温腔体143内部的温度控制采用0～10℃代替
‑
2～18℃。
49.实施例三
50.本实施例中除了以下技术特征外，其他技术特征与实施一相同：
51.本实施例中的缓冲盖片123与缓冲腔体121的内壁的连接方式由卡槽可拆卸地安装代替固定连接。
52.本实施例中的半导体制冷片112的功率采用120w代替60w。
53.本实施例中的充电电池采用12v 50ah代替12v 180ah。
54.上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。