本申请涉及农业设备，尤其涉及一种具有气吸功能的小米辣采摘机及其工作方法。
背景技术：
1、云南是中国辣椒三大主要种植区之一，小米辣作为云南特色辣椒产品，在云南独特的地域气候条件具有独特风味，是云南各民族饮食习惯中不可缺少的调料。
2、与蓬勃发展的小米辣产业相比，云南小米辣生产机械化技术非常落后。经实地调研，仅有耕整地实现了部分机械化，其他生产过程全部采用传统的手工操作，劳动强度大、生产效率低。云南小米辣结果期长，其采摘环节为从8月份中旬到11月中下旬分批采收，是最费时和费力的环节，约占整个作业过程作业量的40％。伴随着农业人口的减少以及劳动力成本的增加，严重影响小米辣的及时采收，制约了其产业的发展。
技术实现思路
1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有气吸功能的小米辣采摘机及其工作方法，通过使用四轴机械臂与简易末端执行器使控制项目变少，同时难度也减少，在确保精度的同时，速度有了很大的提高。
2、本申请提供一种具有气吸功能的小米辣采摘机，包括末端执行器1、输送软管2、机械臂3、驱动装置4、收集箱5、旋涡风机6、小车7、机器视觉模块、机器控制模块；所述的机械臂3和收集箱5安装在小车7上，驱动装置4驱动配合安装在机械臂3上，机械臂3的顶端安装有用于采摘小米辣的末端执行器1，末端执行器1通过输送软管2与收集箱5连通，收集箱5上安装有旋涡风机6，旋涡风机6通过收集箱5连通输送软管2，机器视觉模块和机器控制模块电性连接并安装在小车7上，末端执行器1、驱动装置4分别与机器控制模块电性连接。
3、可选的，在一些方案中，所述的机械臂3包括第一机械臂31、第二机械臂32、第三机械臂33、第四机械臂34、底座35，驱动装置4包括第一驱动电机41、第二驱动电机42、第三驱动电机43、第四驱动电机44，底座15安装在小车7上，第四机械臂34通过第四驱动电机44驱动，转动安装在底座35上，第三机械臂33通过第三驱动电机43驱动，转动安装在第四机械臂34上，第二机械臂32通过第二驱动电机42驱动，转动安装在第三机械臂33上，第一机械臂31通过第一驱动电机41驱动，转动安装在第二机械臂32上，末端执行器1安装在第一机械臂31的端部。
4、可选的，在一些方案中，所述的末端执行器1末端执行器1包括外框体13、步进电机14、丝杆15、双目相机17、第一舵机18、夹持装置19、移动平台20、剪切装置21、导轨22、轴承23，外框体13安装在第一机械臂31的端部，丝杆15沿外框体13的前后方向转动安装在外框体13内，其两端通过轴承23与外框体13前后壁面的中部轴向固定转动连接，丝杆15的后端连接有步进电机14，外框体13内腔的左右两侧设置有与丝杆15平行的导轨22，移动平台20滑动安装在导轨22上，并与丝杆15螺纹连接，夹持装置19安装在移动平台20上，外框体13内腔的后侧底部开设有吸果口16，吸果口16通过输送软管2与收集箱5连通，夹持装置19为两个对称布置的夹持块，两个夹持块的相对面设置有弧形槽，夹持装置19的前端安装有剪切装置21，剪切装置21安装在移动平台20的一端，保证剪切装置21能够剪切到果柄，两个夹持块中的一个与移动平台20固定连接，另一个通过移动平台20内开设的滑动槽48与移动平台20滑动连接，且滑动安装的夹持块外侧的移动平台20上安装有第一舵机18，滑动安装的夹持块与第一舵机18通过连接杆49连接，双目相机17安装在外框体13上。
5、可选的，在一些方案中，所述的剪切装置21包括第一剪切刀24、第二剪切刀25、曲柄摇杆机构26、第二舵机27、剪切平台28组成，安装的夹持块外侧的移动平台20上安装有连接板45，剪切平台28固定在连接板45上，第一剪切刀24和第二剪切刀25均通过其尾部设置的齿盘转动安装在剪切平台28上，且两个齿盘啮合安装，第一剪切刀24和第二剪切刀25形成的平面处于夹持装置19的前端，保证第一剪切刀24和第二剪切刀25能够剪切到果柄，第二剪切刀25与曲柄摇杆机构26的一端转动连接，曲柄摇杆机构26的另一端与第二舵机27连接，第二舵机27固定安装在剪切平台28上。
6、可选的，在一些方案中，所述的收集箱5的前侧通过箱铰链51安装有箱门52，箱门52上设置有把手53，收集箱5内腔分设为辣椒收集箱54和设备放置箱55，机器控制模块安装在设备放置箱55内，辣椒收集箱54的侧壁上开设有收果口56，收果口56通过输送软管2与吸果口16连通，辣椒收集箱54的侧壁上还连通安装有旋涡风机6，旋涡风机6和辣椒收集箱54的连通处设置有护罩57。
7、所述的具有气吸功能的小米辣采摘机的工作方法的具体步骤为：
8、将小车7移动到指定位置；
9、机械臂3上的双目相机17开始工作，采用“eyes-in-hand”双目相机17实时识别小米辣的果实，把果实的信息传输给机器控制模块，通过机器控制模块控制整个系统的一个动力装置；
10、机械臂的末端执行器1到达三位坐标的位置，慢慢靠近小米辣，当小米辣进入夹持装置19中时，此时舵机18开始工作控制夹持块的夹紧；
11、夹持装置19夹紧完毕，剪切装置21开始工作，剪切掉小米辣的果柄，使小米辣的果实分离；
12、夹持装置19往后退，当退回到吸果口16上方时，夹持装置19松开，小米辣果实被吸入收集箱内；
13、夹持装置19退回初始状态，准备下一次采摘。
14、可选的，在一些方案中，所述的双目相机17和机器控制模块的具体配合过程为：采用“eyes-in-hand”双目相机17实时识别小米辣的果实，把果实的信息传输给上位机jetsonxavier nx上，通过上位机可以生成实时的小米辣的三维坐标，再将三维坐标通过串口通信传输给stm32f103系列的单片机，用单片机控制整个系统的一个动力装置。
15、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
16、本申请根据小米辣的生长特性来设计，小米辣植株高度为70-120cm，所设计的第一机械臂的长度为30cm，第二机械臂的长度为50cm，第三机械臂的长度为30cm，第四机械臂的长度为15cm左右，这样机械臂能够覆盖整株小米辣；机械臂各轴的协调运动非常重要，特别是在进行精细操作时，使用适当的控制算法和软件来确保机械臂的平稳和精确运动，同时考虑加入传感器和视觉系统来实时监测和调整机械臂的动作，通过使用四轴机械臂与简易末端执行器使控制项目变少，同时难度也减少，在确保精度的同时，速度有了很大的提高。
17、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
1.一种具有气吸功能的小米辣采摘机，其特征在于：所述的具有气吸功能的小米辣采摘机包括末端执行器(1)、输送软管(2)、机械臂(3)、驱动装置(4)、收集箱(5)、旋涡风机(6)、小车(7)、机器视觉模块、机器控制模块；所述的机械臂(3)和收集箱(5)安装在小车(7)上，驱动装置(4)驱动配合安装在机械臂(3)上，机械臂(3)的顶端安装有用于采摘小米辣的末端执行器(1)，末端执行器(1)通过输送软管(2)与收集箱(5)连通，收集箱(5)上安装有旋涡风机(6)，旋涡风机(6)通过收集箱(5)连通输送软管(2)，机器视觉模块和机器控制模块电性连接并安装在小车(7)上，末端执行器(1)、驱动装置(4)分别与机器控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的具有气吸功能的小米辣采摘机，其特征在于：所述的机械臂(3)包括第一机械臂(31)、第二机械臂(32)、第三机械臂(33)、第四机械臂(34)、底座(35)，驱动装置(4)包括第一驱动电机(41)、第二驱动电机(42)、第三驱动电机(43)、第四驱动电机(44)，底座(15)安装在小车(7)上，第四机械臂(34)通过第四驱动电机(44)驱动，转动安装在底座(35)上，第三机械臂(33)通过第三驱动电机(43)驱动，转动安装在第四机械臂(34)上，第二机械臂(32)通过第二驱动电机(42)驱动，转动安装在第三机械臂(33)上，第一机械臂(31)通过第一驱动电机(41)驱动，转动安装在第二机械臂(32)上，末端执行器(1)安装在第一机械臂(31)的端部。
3.根据权利要求2所述的具有气吸功能的小米辣采摘机，其特征在于：所述的末端执行器(1)末端执行器(1)包括外框体(13)、步进电机(14)、丝杆(15)、双目相机(17)、第一舵机(18)、夹持装置(19)、移动平台(20)、剪切装置(21)、导轨(22)、轴承(23)，外框体(13)安装在第一机械臂(31)的端部，丝杆(15)沿外框体(13)的前后方向转动安装在外框体(13)内，其两端通过轴承(23)与外框体(13)前后壁面的中部轴向固定转动连接，丝杆(15)的后端连接有步进电机(14)，外框体(13)内腔的左右两侧设置有与丝杆(15)平行的导轨(22)，移动平台(20)滑动安装在导轨(22)上，并与丝杆(15)螺纹连接，夹持装置(19)安装在移动平台(20)上，外框体(13)内腔的后侧底部开设有吸果口(16)，吸果口(16)通过输送软管(2)与收集箱(5)连通，夹持装置(19)为两个对称布置的夹持块，两个夹持块的相对面设置有弧形槽，夹持装置(19)的前端安装有剪切装置(21)，剪切装置(21)安装在移动平台(20)的一端，保证剪切装置(21)能够剪切到果柄，两个夹持块中的一个与移动平台(20)固定连接，另一个通过移动平台(20)内开设的滑动槽(48)与移动平台(20)滑动连接，且滑动安装的夹持块外侧的移动平台(20)上安装有第一舵机(18)，滑动安装的夹持块与第一舵机(18)通过连接杆(49)连接，双目相机(17)安装在外框体(13)上。
4.根据权利要求3所述的具有气吸功能的小米辣采摘机，其特征在于：所述的剪切装置(21)包括第一剪切刀(24)、第二剪切刀(25)、曲柄摇杆机构(26)、第二舵机(27)、剪切平台(28)组成，安装的夹持块外侧的移动平台(20)上安装有连接板(45)，剪切平台(28)固定在连接板(45)上，第一剪切刀(24)和第二剪切刀(25)均通过其尾部设置的齿盘转动安装在剪切平台(28)上，且两个齿盘啮合安装，第一剪切刀(24)和第二剪切刀(25)形成的平面处于夹持装置(19)的前端，保证第一剪切刀(24)和第二剪切刀(25)能够剪切到果柄，第二剪切刀(25)与曲柄摇杆机构(26)的一端转动连接，曲柄摇杆机构(26)的另一端与第二舵机(27)连接，第二舵机(27)固定安装在剪切平台(28)上。
5.根据权利要求3或4所述的具有气吸功能的小米辣采摘机，其特征在于：所述的收集箱(5)的前侧通过箱铰链(51)安装有箱门(52)，箱门(52)上设置有把手(53)，收集箱(5)内腔分设为辣椒收集箱(54)和设备放置箱(55)，机器控制模块安装在设备放置箱(55)内，辣椒收集箱(54)的侧壁上开设有收果口(56)，收果口(56)通过输送软管(2)与吸果口(16)连通，辣椒收集箱(54)的侧壁上还连通安装有旋涡风机(6)，旋涡风机(6)和辣椒收集箱(54)的连通处设置有护罩(57)。
6.基于权利要求4或5所述的一种具有气吸功能的小米辣采摘机的工作方法，其特征在于：所述的具有气吸功能的小米辣采摘机的工作方法的具体步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种具有气吸功能的小米辣采摘机的工作方法，其特征在于：所述的双目相机(17)和机器控制模块的具体配合过程为：采用“eyes-in-hand”双目相机(17)实时识别小米辣的果实，把果实的信息传输给上位机(jetson xavier nx)上，通过上位机可以生成实时的小米辣的三维坐标，再将三维坐标通过串口通信传输给stm32f103系列的单片机，用单片机控制整个系统的一个动力装置。