一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人

本技术涉及菠萝采摘设备领域，特别涉及一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人。

背景技术：

1、菠萝种植面积逐年增加，目前菠萝主要依靠人工采摘，我国农业人口向其他产业流动，菠萝采摘作业面临日益严重的劳动力紧缺与成本快速上升间的矛盾，菠萝表面有锐刺，人工采摘容易使工作人员手部受伤，并且菠萝采摘效率低，会降低经济效益，影响收入。

2、发明专利“基于机器视觉的菠萝采摘机及采摘方法”(专利号：2020107029824，专利权人：华南农业大学)设置了机器视觉机构、运动机构、气动机构、采摘机构、运输机构和控制箱，通过控制箱可以对机器视觉机构获取的信息进行处理，准确获得所要采摘菠萝的三维坐标信息；通过运动机构可以控制采摘机构运动，以便采摘机构可以移动到准备夹紧菠萝的位置；通过气动机构可以控制采摘机构夹紧或放开菠萝，利用气压传动，在复杂的农田作业环境中，气动系统对工作环境有更强的适应性且使用寿命较长；通过运输机构可以运输采摘机构采摘到的菠萝，以便工作人员取下采摘到的菠萝。该专利技术方案的缺点是：菠萝采摘机体积较大且结构复杂，无法调整机械臂，且采摘完成的菠萝需要人工去收集。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其利用夹持器机构夹紧菠萝，利用剪切机构完成菠萝的剪切，菠萝完成剪切后，夹持器机构将菠萝放置存储箱中，完成菠萝的自动采摘，实现采摘与收集一体。

2、本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

3、一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，包括底盘、支架，还包括夹持器机构、剪切机构、存储箱；其中：

4、支架、夹持器机构、剪切机构位于底盘上方的同一侧，夹持器机构设置在支架顶端；剪切机构与支架底端均设置在底盘上，剪切机构位于支架的一侧，支架的相对侧设置有存储箱；

5、所述夹持器机构包括夹持器支架、第一舵机、第一霍尔传感器、第一转动轴电机、第一可伸缩推杆、圆柱销、第一连杆、固定销、压力传感器、夹紧手指；其中，第一霍尔传感器安装在第一舵机旁边，第一舵机设置在支架顶端，且第一舵机上方设置有夹持器支架；第一转动轴电机安装在夹持器支架的末端，夹持器支架的末端为远离第一舵机的一端；第一转动轴电机与第一可伸缩推杆相连，第一可伸缩推杆通过圆柱销与第一连杆相连，第一连杆与夹紧手指通过固定销进行固定，夹紧手指内侧安装有压力传感器；

6、所述剪切结构包括剪切机构支架、第二舵机、第二霍尔传感器、第二转动轴电机、第二可伸缩推杆、第二连杆、转动销、剪切刀片；其中，第二霍尔传感器安装在第二舵机旁边，第二舵机上方设置有剪切机构支架，第二转动轴电机安装在剪切机构支架的末端，剪切机构支架的末端为远离第二舵机的一端；第二转动轴电机、第二可伸缩推杆、第二连杆依次相连，第二连杆与剪切刀片通过转动销固定。

7、所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，还包括轮式行走机构，所述轮式行走机构包括设置在底盘下方的多个车轮、驱动多个车轮前进或后退的多个轮子电机，以及驱动多个车轮中的前主动轮转向的转向轮电机。

8、所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，还包括视觉系统，所述视觉系统采用2个通用摄像头，构成双目视觉系统；所述支架包括第一支架、第二支架，第一支架、第二支架的底端均设置在地盘上，顶端成30°夹角；2个通用摄像头分别安装在第一、二支架上，设置在距支架底端3/4处，且处在同一水平面上。

9、所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，还包括设置在底盘四周的多个超声波传感器。

10、所述夹紧手指的内侧设置有一层缓冲橡胶。缓冲橡胶可以防止菠萝表面损伤。

11、所述第一转动轴电机、第一可伸缩推杆、第二转动轴电机、第二可伸缩推杆的驱动电路为h桥驱动电路，使用pwm作为使能信号，还需3个控制信号和2个方向信号。

12、本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

13、本实用新型的菠萝采摘机器人可以在菠萝地中灵活行走，通过视觉系统识别到菠萝的具体位置，控制系统发送指令使夹持器和剪切机构的转动轴电机旋转，调整夹持器和剪切机构的位置和姿态，同时发送指令至可伸缩推杆移动，夹持器夹紧菠萝，剪切机构的剪切刀片动作，剪切菠萝的果柄，菠萝采摘完成后，夹持器机构将菠萝放置存储箱内，完成菠萝的自动化采摘。

14、本实用新型的菠萝采摘机器人利用双目视觉系统识别菠萝的位置，利用六轮差动转向式，安装超声波传感器，机器人可以较容易实现转弯和避障。

技术特征：

1.一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，包括底盘、支架，其特征在于：还包括夹持器机构、剪切机构、存储箱；其中：

2.根据权利要求1所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其特征在于：还包括轮式行走机构，所述轮式行走机构包括设置在底盘下方的多个车轮、驱动多个车轮前进或后退的多个轮子电机，以及驱动多个车轮中的前主动轮转向的转向轮电机。

3.根据权利要求1所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其特征在于：还包括视觉系统，所述视觉系统采用2个通用摄像头，构成双目视觉系统；所述支架包括第一支架、第二支架，第一支架、第二支架的底端均设置在地盘上，顶端成30°夹角；2个通用摄像头分别安装在第一、二支架上，设置在距支架底端3/4处，且处在同一水平面上。

4.根据权利要求1所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其特征在于：还包括设置在底盘四周的多个超声波传感器。

5.根据权利要求1所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其特征在于：所述夹紧手指的内侧设置有一层缓冲橡胶。

6.根据权利要求1所述采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其特征在于：所述第一转动轴电机、第一可伸缩推杆、第二转动轴电机、第二可伸缩推杆的驱动电路为h桥驱动电路，使用pwm作为使能信号，还需3个控制信号和2个方向信号。

技术总结
本技术公开了一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，包括夹持器机构、剪切机构；夹持器机构包括第一舵机，第一舵机上方设置有夹持器支架；第一转动轴电机安装在夹持器支架的末端；第一转动轴电机与第一可伸缩推杆相连，第一可伸缩推杆通过圆柱销与第一连杆相连，第一连杆与夹紧手指通过固定销固定；剪切结构包括第二舵机，第二舵机上方设置有剪切机构支架，第二转动轴电机安装在剪切机构支架的末端；第二转动轴电机、第二可伸缩推杆、第二连杆依次相连，第二连杆与剪切刀片通过转动销固定。本技术利用夹持器机构夹紧菠萝，利用剪切机构完成菠萝的剪切，然后夹持器机构将菠萝放置存储箱中，完成菠萝的自动采摘，实现采摘与收集一体。

技术研发人员：杨娜,吴楚珊,黎骑强,方弄玉,徐云剑,张艳莉,李基有,姚毓廷,何东波,莫梓柔,赵奕涛
受保护的技术使用者：广东农工商职业技术学院
技术研发日：20221114
技术公布日：2024/1/12