一种金银花采摘机器人的制作方法
【专利说明】一种金银花采摘机器人
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种金银花采摘机器人。
【背景技术】
[0003]随着人们生活保健意识的提高，在我国有悠久栽培历史的金银花得到越来越多的应用。然而在收获金银花过程中，混入开放的花和叶等杂质则使采摘的金银花质量降低。要想获得质量上乘的金银花，不仅需要采摘花蕾，还需要对采收时间有较高的要求，金银花的最佳采收时间是清晨和上午，此时采收花蕾不易开放，养分足、气味浓、颜色好，每茬花期在一周左右，目前多为人工采摘，碍于种植区花期集中，在采摘季，不仅人工成本高，且不易找，若金银花行情波动，甚至会入不敷出，申请号201120118930.9金银花采摘机，是一种手持式金银花采摘机，因金银花植株较低，手持吸物头，需要弯腰工作，导致人们工作不久就会腰酸背痛，不利于持续采摘，此外，其滤网简陋无法有效阻挡叶片，无法真正保障采摘质量，同时也不利于金银花进入吸物头内。
[0004]此外，若采用国内外现有的采摘机器人采摘，不仅执行机构无法满足技术要求，而且在面对生长年数不同的金银花缠绕及匍匐茎时，由于金银花植株高矮不一，加上田间地块不平整，现有的机器人采摘系统往往不能适应较为复杂的田间实况，存在实用性不强的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于克服现有金银花采摘机，无法有效避免叶片等杂质，易卡壳，进而影响金银花采摘质量的技术问题，提供一种简单高效的金银花采摘设备。
[0006]为实现上述目的，本发明提出一种金银花采摘机器人，它包括与采摘箱连接的采摘器，所述采摘器安装在机械手臂上，所述机械手臂上还安装有视觉识别定位装置，所述机械手臂通过转盘机构与车体连接，所述车体上安装有控制装置和电源装置以及所述采摘箱，所述车体还设有升降机构，所述升降机构与车轮机构连接，所述车轮机构、升降机构、转盘机构、机械手臂、采摘器、视觉定位识别装置还分别与控制装置连接，所述控制装置与电源装置连接。
[0007]这样，通过采用专用的金银花采摘器，有效避免叶片等杂质混入，实现干净采摘，提高了采摘质量；采用机器人结构，可以减轻人员的劳动强度，也减轻用工荒以及行情波动带来的压力；对采摘机器人安装升降机构，在满足采摘目标视觉识别定位的基础上，有利于提高采摘机器人在田间地头的实用性。
[0008]另外，根据本发明实施例可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一个实施例，所述车体包括底盘，所述车轮机构包括位于所述底盘对称中轴线上的一个前轮和分置在底盘中轴线两侧的两个后轮，所述前轮包括轮毂电机，所述轮毂电机与万向轮架连接，所述万向轮架上设有方向机，所述方向机通过电机I与控制装置连接，所述轮毂电机与控制装置连接，所述万向轮架的上端、所述后轮还分别通过所述升降机构与所述底盘连接，所述底盘上设有水平传感器，所述水平传感器与控制装置连接。
[0009]这样，所述方向机通过电机I与控制装置连接，实现对采摘机器人行驶方向的控制，底盘下设有升降机构，配合后续所述的水平传感器，实现对采摘机器人升降，使三轮结构的车体的底盘很容易保持水平，这样可以实现机器人在应对田间地头高低不等的路况下，通过分别对位于前轮和后轮的升降机构进行升降操作实现保持底盘水平的理想状态，有利于提高机械手臂采摘精度以及降低采摘姿态控制的难度。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述升降机构包括与所述万向轮架连接的千斤顶1、分别与两个后轮连接的千斤顶I1、千斤顶III，所述千斤顶1、千斤顶I1、千斤顶III分别通过电机I1、电机II1、电机IV与控制装置连接。
[0011]这样，对升降机构进一步进行限定，采用千斤顶结构，成本低，满足工作环境的需要，千斤顶采用丝杠型，控制装置通过控制丝杠轴端上设有的电机，实现底盘保持水平的状态。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述采摘器包括壳体，所述壳体包括进花口和出花口，在进花口和出花口之间的所述壳体的采摘器腔体中安装有静梳齿，动梳齿，所述动梳齿设置在转轴上，所述转轴的轴线垂直于所述进花口的进口方向的轴线和所述出花口的出口方向的轴线所组成的平面，所述转轴两端分别与壳体连接，其中的一端还与壳体上的动力装置连接，所述动梳齿与静梳齿齿与齿交错配合。
[0013]通过动梳齿将要采摘的金银花蕾由进花口采入采摘器腔体内，同时，与动梳齿连接的转轴与进花口和出花口成正交，动、静梳齿齿与齿交错配合，静梳齿可以将夹持在动梳齿中的金银花蕾挑出，经出花口的采花管送入采摘箱内完成采摘动作，这样可以摆脱辊式采摘器采摘过程中，辊面易粘附植物津液，导致易卡壳的故障。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述壳体的上端设有采摘器固定杆，所述采摘器固定杆与所述机械手臂的末端执行器安装架连接，所述视觉识别定位装置包括双目高清摄像头，所述双目高清摄像头与所述采摘器固定杆顶端连接，所述采摘器腔体包括位于所述转轴一侧的回旋流道，所述静梳齿设置在所述回旋流道的对面侧并且位于进花口和出花口之间，所述静梳齿为斜劈状，在朝向转轴的劈尖部设有齿，所述静梳齿的斜劈面与出花口相邻接且平行于所述出花口的出口方向的轴线，所述出花口的出口方向的轴线位于从进花口到出花口顺势方向且在所述回旋流道的出花口位置处的回旋线切线方向上，所述进花口的进口方向的轴线位于从进花口到出花口顺势方向且在所述回旋流道的进花口位置处的回旋线切线方向上；
所述动梳齿包括在转轴上沿径向伸出且沿轴向排布的挠齿，所述挠齿远离转轴的一端设有从进花口到出花口顺势方向上与所述挠齿位于同一径向截面内的弯曲部，所述动梳齿的挠齿之间，静梳齿的齿之间呈V形槽。
[0015]这样，通过静梳齿劈尖部设有的齿，将夹持在动梳齿中的金银花蕾挑出后，顺斜劈面滑入出花口，同时，静梳齿与壳体上的出花口相邻接，这样方便其维护和更换，同时也使静梳齿成为壳体的一部分为其他的附加配件与壳体的连接提供依托。齿与齿之间呈V形槽，方便对小柱状的金银花蕾夹持，同时利用转轴的旋转离心力，将金银花蕾与植株进行分离，结合进花口和出花口的朝向，从进花口到出花口顺势方向上沿回旋流道经出花口甩入采摘管，进而进入采摘箱中，整个动作连贯。动梳齿的弯曲部的设置，有利于对各个金银花蕾夹持之前，提前进行梳理，使夹持的金银花蕾一一被夹持，方便后续静梳齿从V形槽中的挑出。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述壳体上设有气泵，所述气泵与输气管连接，所述输气管通过输气支管与壳体内部的回旋流道联通，所述回旋流道内，在进花口至出花口顺势方向上沿转轴切线方向设有输气支管的输出嘴，所述输出嘴按所述转轴轴向依次排布且与动梳齿的所述V形槽所在位置相对应。
[0017]这样，通过设置气泵，利用各个输气支管对着动梳齿的所述V形槽所在位置进行吹风，可以在动梳齿夹起金银花蕾随转轴旋转的上升阶段对被夹在V形槽中的金银花蕾施加一定的风压，使被夹的金银花蕾不易散落，而当动梳齿携带被夹持的金银花蕾的转轴旋转越过最高点，此时，位于转轴旋转切线方向设置的输出嘴对夹持在V形槽中的金银花蕾吹拂，使部分金银花蕾由V形槽中吹出通过出花口送入采摘箱，剩余未被吹出的金银花蕾由位于出花口且与出花口相连接的静梳齿挑出后经出花口进入采摘箱中，输气支管输出嘴与静梳齿两者相互辅助，配合动梳齿为金银花采摘的完成提供保障。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述壳体的下端设有隔离筛，所述隔离筛为板状，在板上、下面之间设有通孔I，板的一端设有凸台I，另一端连接有凸杆，在靠近板两端的前、后两个侧立面上分别设有水平方向的轨道，所述轨道、凸台1、凸杆分别与滑动装置连接，所述滑动装置分别与所述回旋流道的下端以及所述静梳齿的下端连接。
[0019]这样，由于隔离板具备一定的厚度，且采用通孔设计，使金银花蕾在通过隔离筛时，在驱动装置驱动下，形成一定的水平剪切的效果，有利于采摘金银花蕾与植株的分离，避免掺入叶片，使采摘的金银花蕾更干净，提高采摘品质。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述滑动装置包括左端挡片，右端挡片，与所述轨道活动连接的轨道滑块，所述左端挡片包括上水平部1、下水平部I以及与上、下水平部连接的垂直部I，所述上水平部I上表面设有燕尾槽I，所述垂直部I上设有通孔11，位于左端挡片左侧的隔离筛电机的轴端通过所述通孔II与位于右侧的斜截面轮远离斜截面的一端轴向连接，所述斜截面轮的斜截面与所述