本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种番茄全自动采摘装筐一体机。
背景技术：
目前番茄种植基本采用手工采摘及装框，往往由于人手不够而导致番茄采摘来不及上市，不利于组织大规模种植生产，同时采摘人员劳动强度大、生产率低、人力投入和生产成本高。因此，为配套大规模种植生产及降低采摘人员的劳动强度、提高采摘效率，需研发一种番茄采摘装框的全程自动化装置。
技术实现要素：
本发明为解决番茄采摘装框不能全程自动化的技术问题，提供了一种番茄全自动采摘装筐一体机。
本发明采用的技术方案如下：
一种番茄全自动采摘装筐一体机，包括机架、安装在机架下的支撑轮、动力转向轮和安装在机架上的支撑杆、锂电池、变速箱、电动机、单片机以及开关，所述动力转向轮的轮轴上安装测速模块，动力转向轮与变速箱相连，变速箱与电动机相连，电动机和开关分别通过导线与锂电池相连，所述支撑杆竖向安装在机架上，所述支撑杆上安装有分框装置、机械臂、番茄运输通道和推杆，机架上支撑杆的一侧设置筐子，所述分框装置位于筐子的正上方，所述机械臂与支撑杆垂直设置，机械臂可旋转、伸缩以及沿支撑杆上下运动，机械臂的前端安装有机械抓手，机械抓手的两侧分别设有颜色识别传感器和距离传感器，所述番茄运输通道上高下低设置在机械臂的下方，番茄运输通道的上端位于机械臂的前端下部，番茄运输通道的下端位于机架上筐子的上部；所述推杆设置在支撑杆的下部，且位于支撑杆与筐子之间，所述推杆上设有推杆传感器，所述颜色识别传感器、距离传感器、推杆传感器、变速箱及测速模块分别与单片机相连。
所述支撑杆包括外固定杆、内支撑杆、上下移动驱动电机和螺纹转子i，所述内支撑杆设置在外固定杆内，所述内支撑杆采用丝杠，所述螺纹转子i设置在内支撑杆的一侧并与内支撑杆丝杆连接，所述上下移动驱动电机固定在外固定杆的内表面，上下移动驱动电机的输出轴与螺纹转子i相连，所述外固定杆的侧壁上开有通孔，所述机械臂连接杆穿过外固定杆侧壁上的通孔与内支撑杆相连。
所述机械臂包括机械臂主杆、机械臂连接杆、可伸缩软管、旋转驱动电机、伸缩驱动电机、收缩机械臂和螺纹转子ii，所述机械臂连接杆用于与支撑杆相连，可伸缩软管设置在机械臂连接杆和机械臂主杆之间，所述收缩机械臂设置在机械臂主杆的前端端部，所述螺纹转子ii设置在机械臂主杆的前端上表面，所述螺纹转子ii与收缩机械臂丝杠连接，所述螺纹转子ii设置在伸缩驱动电机的输出轴上，所述旋转驱动电机设置在机械臂主杆的后端上表面用于驱动机械臂主杆左右旋转。
所述机械抓手包括底盘、旋转主动齿轮、旋转从动齿轮、夹持开合电机、左夹子和右夹子，所述旋转主动齿轮和旋转从动齿轮分别设置在底盘上，旋转主动齿轮与旋转从动齿轮相互啮合，所述左夹子与右夹子相对设置，左夹子设置在旋转主动齿轮下，右夹子设置在旋转从动齿轮下，所述夹持开合电机的输出轴与旋转主动齿轮相连。
所述机架的前部上方左右两侧分别设置集成有避障红外管和避障距离可调电阻的红外避障传感器。
所述机架的后端设有便于筐子滑下的坡面。
本发明的有益效果：采用本发明实现了番茄采摘装框的全程自动化，整个采摘装框过程中不需要人工操作及看守，降低了采摘人员的劳动强度、提高了采摘效率，适用于大规模种植生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为支撑杆的结构示意图；
图3为机械臂的结构示意图；
图4为机械抓手的结构示意图；
图中：1-机架，2-支撑轮，3-动力转向轮，4-支撑杆，5-分框装置，6-机械臂，7-番茄运输通道，8-推杆，9-机械抓手，10-颜色识别传感器，11-距离传感器，12-筐子，13-坡面，41-外固定杆，42-内支撑杆，43-上下移动驱动电机，44-螺纹转子i，61-机械臂主杆，62-机械臂连接杆，63-可伸缩软管，64-旋转驱动电机，65-伸缩驱动电机，66-收缩机械臂，67-螺纹转子ii，91-底盘，92-旋转主动齿轮，93-旋转从动齿轮，94-夹持开合电机，95-左夹子，96-右夹子。
具体实施方式
如图1所示，一种番茄全自动采摘装筐一体机，包括锂电池、变速箱、电动机、单片机、开关、机架1、动力转向轮3、测速模块、支撑轮2、颜色识别传感器10、距离传感器11、机械臂6、分筐装置5、支撑杆4、番茄运输通道7、推杆8及推杆传感器，所述支撑轮2、动力转向轮3安装在机架1的下方，所述测速模块安装在动力转向轮3的轮轴上，动力转向轮3与变速箱相连，变速箱与电动机相连，所述电动机和开关分别通过导线与锂电池相连，所述支撑杆4竖向安装在机架1上，所述支撑杆4上安装有分框装置5、机械臂6、番茄运输通道7和推杆8，机架1上支撑杆4的一侧设置筐子12，所述机架1上筐子12下设置重量传感器，所述分框装置5位于筐子12的正上方，所述机械臂6与支撑杆4垂直设置，机械臂6可旋转、伸缩以及沿支撑杆4上下运动，机械臂6的前端安装有机械抓手9，机械抓手9的两侧分别设有颜色识别传感器10和距离传感器11，所述番茄运输通道7上高下低设置在机械臂6的下方，番茄运输通道7的上端位于机械臂6的前端下部，番茄运输通道7的下端位于机架1上筐子12的上部；所述推杆8设置在支撑杆4的下部，且位于支撑杆4与筐子12之间，所述推杆8上设有推杆传感器，所述颜色识别传感器10、距离传感器11、重量传感器、推杆传感器、变速箱及测速模块分别与单片机相连。
如图2所示，所述支撑杆4包括外固定杆41、内支撑杆42、上下移动驱动电机43和螺纹转子i44，所述内支撑杆42设置在外固定杆41内，所述内支撑杆42采用丝杠，所述螺纹转子i44设置在内支撑杆42的一侧并与内支撑杆42丝杆连接，所述上下移动驱动电机43固定在外固定杆41的内表面，上下移动驱动电机43的输出轴与螺纹转子i44相连，所述外固定杆41的侧壁上开有通孔，所述机械臂6连接杆穿过外固定杆41侧壁上的通孔与内支撑杆42相连。
如图3所示，所述机械臂6包括机械臂主杆61、机械臂连接杆62、可伸缩软管63、旋转驱动电机64、伸缩驱动电机65、收缩机械臂66、螺纹转子ii67，所述机械臂连接杆62用于与支撑杆4相连，可伸缩软管63设置在机械臂连接杆62和机械臂主杆61之间，所述收缩机械臂66设置在机械臂主杆61的前端端部，所述螺纹转子ii67设置在机械臂主杆61的前端上表面，所述螺纹转子ii67与收缩机械臂66丝杠连接，所述螺纹转子ii67设置在伸缩驱动电机65的输出轴上，所述旋转驱动电机64设置在机械臂主杆61的后端上表面用于驱动机械臂主杆61左右旋转。
如图4所示，所述机械抓手9包括底盘91、旋转主动齿轮92、旋转从动齿轮93、夹持开合电机94、左夹子95和右夹子96，所述旋转主动齿轮92和旋转从动齿轮93分别设置在底盘91上，旋转主动齿轮92与旋转从动齿轮93相互啮合，所述左夹子95与右夹子96相对设置，左夹子95设置在旋转主动齿轮92下，右夹子96设置在旋转从动齿轮93下，所述夹持开合电机94的输出轴与旋转主动齿轮92相连。
所述机架1的前部上方左右两侧分别设置集成有避障红外管和避障距离可调电阻的红外避障传感器。避障红外管分别水平设置在机架1的前部上方左右两侧，避障红外管的管口方向朝外并与机架1垂直设置。
为了保证整个采摘过程中的行车安全，在机架1的前端设置图像采集模块，所述图像采集模块通过导线与单片机连接。当图像采集模块监测到前方有人等障碍物时，机器自动暂停。
当筐子12装满番茄后需要将筐子12推下机架1，为了便于将装满番茄的筐子12推下机架1，所述机架1的后端设有便于筐子12滑下的坡面13。
本发明的工作过程：将本发明的番茄全自动采摘装筐一体机放置于需要进行番茄采摘的两行作物中间，打开开关，锂电池带动电动机转动，电动机通过变速箱带动动力转向轮3转动，从而带动整个番茄全自动采摘装筐一体机在两行作物中间进行直线行走，当颜色识别传感器10识别到红色的番茄后，番茄全自动采摘装筐一体机停止行走，同时将信号传送给单片机，单片机向距离传感器11发出指令，距离传感器11开始检测及计算红色番茄距离机械抓手9的距离，然后将信号传送给单片机，单片机发出指令使机械抓手9摘取识别到的红色番茄，机械抓手9摘取番茄后返回，然后将摘取到的番茄通过番茄运输通道7输送到筐子12内，当筐子12下的重量传感器感应到筐子12内的番茄达到设定的重量后将信号传送给单片机，单片机接受到信号后向推杆传感器发出指令，推杆传感器指使推杆8将筐子12推下机架1，筐子12被推下机架1后分框装置5自动分下一个筐子12到机架1上；番茄全自动采摘装筐一体机行走过程中，测速模块将监测到的实时速度信号传送给单片机，然后单片机向变速箱发出指令，由变速箱控制动力转向轮3的速度；同时在番茄全自动采摘装筐一体机行走过程中，机架1前部上方左右两侧的避障红外管分别向两侧的作物发射红外光，同时将反射回来的红外光经红外避障传感器转变为电信号传送给单片机，然后单片机向变速箱发出指令，由变速箱控制动力转向轮3的转向及转速，从而控制番茄全自动采摘装筐一体机的行走方向，保证整个采摘过程中番茄全自动采摘装筐一体机始终沿两行作物的中间直线行走；番茄全自动采摘装筐一体机在行走过程中，当前方有人等障碍物时，机架1前端的图像采集模块将采集到障碍物的图像信息，并将采集到的图像信息转换为电信号传送给单片机，然后单片机向变速箱发出指令，变速箱控制动力转向轮3停止运动，保证整个采摘过程中的行车安全；同时单片机还设定距侧前方多少厘米无障碍物时，单片机向动力转向轮3发出指令，使动力转向轮3向左/右转多少厘米后，再向左/右转，从而实现番茄全自动采摘装筐一体机的自动换行作业。