一种红花采摘并联机器人

1.本发明设计了一种红花采摘并联机器人，适用于红花花丝的采摘收集，属于农业智能机械采摘收获领域。


背景技术：

2.红花又名红蓝花，是一种集药用、油料为一体的特种经济作物，具有活血通经，散瘀止痛的功效。近年来，红花作为名贵中草药材被大量适用于医药、食品添加剂、彩妆和染料等众多领域，促进了红花的广泛种植，尤其以新疆地区为主的种植面积逐年增长。
3.但目前，红花采收基本依靠大量人工，对采收效率造成了极大的影响，且红花采收时间集中在夏季，与新疆其他经济作物采收时间重合，寻找采摘工人难度大，难以实现经济时效的采收效果。因此，与逐年上涨的种植量相比，采收无法达到预期效果，严重影响了红花种植给农户带来的经济效益，打击了农户的种植积极性。可见，红花采收问题已经是迫在眉睫，实现红花采摘自动化、机械化是大力发展红花产业的必要条件之一。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出一种红花采摘并联机器人，目的是为了提供一种可以高效、快速、精准采摘红花的机械，促进了红花产业的发展。
5.一种红花采摘并联机器人，包括行走装置、并联机械臂装置、图像采集装置、采摘装置、花丝收集装置和控制装置。所述行走装置位于机架的下方，所述并联机械臂装置位于机架的中间空格处，所述采摘装置位于并联机械臂装置的下方，所述图像采集装置位于采摘装置的下方，所述花丝收集装置位于机架和行走装置的上方，所述控制装置位于机架的上方。
6.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的行走装置包括机架、电机轮和万向轮，车轮和机架之间通过螺栓配合连接，电机轮分别安装在机架前方左右各一个，万向轮分别安装在机架后方左右各一个，机架的高度高于红花，机架左右车轮分别支撑着机架，并横跨在红花种植行上方。
7.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的并联机械臂装置包括第一主动臂、第二主动臂、第一从动臂和第二从动臂。其中第一主动臂通过转接头连接第一从动臂，第二主动臂通过转接头连接第二从动臂，第一从动臂和第二从动臂通过转接头和采摘装置连接，整个并联机械臂装置位于机架中间空格处，保证在整个红花行宽内都能实现采摘作业。
8.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的图像采集装置包括双目摄像机和相机机架，双目摄像机通过相机机架安装在并联机械臂末端的采摘头下方，工作过程中通过双目摄像机对红花进行拍照，从照片中获取红花的位置信息。
9.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的采摘装置包括采摘头、电机、曲柄滑块机构、第一刀片和第二刀片，其中第一刀片为动刀片，第二刀片为定
刀片。
10.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的采摘头包括上下两端盖并通过紧定螺钉连接，上端盖开有圆孔凹槽，圆孔凹槽上方用于安装输送软管，下方安装第二刀片，下端盖在与上端盖圆孔凹槽相同位置开有输花孔并设有锥度，用于红花花苞的导向和固定。
11.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的曲柄滑块机构包括曲柄圆盘、曲柄连杆、滑块和导向槽，第一刀片固定在滑块上方，当电机启动时，带动曲柄圆盘和曲柄连杆运动，曲柄连杆带动滑块在导向槽中做定向往复运动，由于第一刀片固定在滑块上方，第二刀片固定在圆孔凹槽下方，第一刀片随着滑块做往复切割运动，从而实现对红花的快速往复切割。
12.更进一步地，所述的一种红花采摘并联机器人，其特征在于所述的花丝收集装置包括输送软管、吸风机和花丝收集箱，输送软管一端与采摘头上方的圆孔凹槽连接，连接方式采用软管环箍连接紧固，另一端与花丝收集箱连接，其中输送软管为可伸缩软管，随着采摘装置的运动进行自由伸缩，可防止与并联机械臂装置发生干涉，也可避免影响采摘头的正常工作。
13.本发明的工作过程如下：红花采摘并联机器人机架分布在红花植株行间空隔处，电机轮由控制系统控制并带动机架自动前进移动，到达指定位置后停住，再由图像采集装置中的双目摄像机拍照并对红花坐标位置进行分析，最后由控制系统将坐标位置信息转变为两个步进电机轴的转动角度，并由并联机械臂控制系统控制机械臂带动采摘头到达指定位置，花丝通过输花口进入到剪切室，采摘头电机运行带动曲柄连杆机构做往复运动，对花丝进行剪切，伴随花丝收集装置的吸风作业，将剪切完的花丝吸送到花丝收集箱，进而完成红花花丝的采摘和收集整个工作过程。
14.相较目前的红花采摘机械，本发明的有益效果是：红花花丝采摘更加的机械化、自动化，提高了生产效率，全程不再需要人工的参与，完全解放了劳动力，满足红花采摘的需求。
附图说明
15.图1为本发明机构示意图图2为本发明并联机械臂结构示意图图3为本发明采摘头内部结构示意图图4为本发明曲柄滑块机构示意图图中：1、电机轮；2、机架；3、采摘装置；4、控制系统；5、步进电机；6、并联机械臂装置；7、吸风机；8、输送软管；9、花丝收集室；10、万向轮；11、双目摄像机；12、相机架；13、采摘头；14、第一从动臂；15、第一主动臂；16、固定平台；17、第二主动臂；18、转接头；19、第二从动臂；20、电机；21、下端面；22、曲柄圆盘；23、曲柄连杆；24、滑块；25、滑槽；26、输花孔；27、第一刀片；28、第二刀片；29、圆孔凹槽；30、上端盖。
具体实施方式
16.参照图1-4所示，本发明提供了一种实施例：一种红花采摘并联机器人，包括行走装置、并联机械臂装置（5）、图像采集装置、采摘装置（3）、花丝收集装置和控制装置（4），行走装置位于车体的下方，包括机架（2）、两个电机轮（1）和万向轮（10），车轮和机架（2）之间通过螺栓配合连接，电机轮（1）分别安装在机架（2）前方左右各一个，万向轮（10）分别安装在机架（2）后方左右各一个，机架（2）的高度高于红花，机架（2）左右车轮分别支撑着机架（2），并横跨在红花种植行上方，并联机械臂装置（5）位于机架（2）的中间空格处，包括步进电机（16）、第一主动臂（15）、第二主动臂（17）、第一从动臂（14）和第二从动臂（19），其中第一主动臂（15）通过转接头（18）连接第一从动臂（14），第二主动臂（15）通过转接头（18）连接第二从动臂（19），第一从动臂（14）和第二从动臂（19）通过转接头（18）与采摘装置（3）连接，图像采集装置位于采摘装置（3）的下方，包括双目摄像机（11）和相机机架（12），双目摄像机（11）通过相机机架（12）安装在并联机械臂末端的采摘头（13）下方，工作过程中通过双目摄像机（11）对红花进行拍照，从照片中获取红花的位置信息，采摘装置（3）位于并联机械臂装置（5）的下方，包括采摘头（13）、电机（20）、曲柄滑块机构、第一刀片（27）和第二刀片（28），其中第一刀片（27）为动刀片，第二刀片（28）为定刀片，花丝收集装置位于机架（2）和行走装置的上方，包括输送软管（8）、吸风机（7）和花丝收集箱（9），输送软管（8）一端与采摘头（13）上方的圆孔凹槽（29）连接，连接方式采用软管环箍紧固连接，另一端与花丝收集箱（9）连接，其中输送软管（8）为可伸缩软管，随着采摘装置（3）的运动进行自由伸缩，可防止与并联机械臂装置（5）发生干涉，也可避免了影响采摘头（13）的正常工作。控制装置（4）位于机架（2）的上方，实现对整个机器人行走和采摘的控制过程。
17.本实施中：采摘头（13）包括上下两端盖并通过紧定螺钉连接，上端盖（30）开有圆孔凹槽（29），圆孔凹槽（29）上方用于安装输送软管（8），下方安装有第二刀片（28），下端盖（21）在与上端盖圆孔凹槽（29）相同位置开有输花孔（26）并设有锥度，用于红花花苞的导向和固定，曲柄滑块机构包括曲柄圆盘（22）、曲柄连杆（23）、滑块（24）和导向槽（25），第一刀片（27）固定在滑块（24）上方，当电机（20）启动时，带动曲柄圆盘（22）和曲柄连杆（23）运动，曲柄连杆（23）带动滑块（24）在导向槽（25）中做定向往复运动，由于第一刀片（27）固定在滑块（24）上方，第二刀片（28）固定在圆孔凹槽（29）下方，第一刀片（27）随着滑块（24）做往复切割运动，从而实现对红花的快速往复切割。
18.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。