一种底盘可升降骑跨式工作的菠萝采摘机

本技术涉及农业机械，确切地说是一种底盘可升降骑跨式工作的菠萝采摘机。

背景技术：

1、菠萝植物植株高约1米，主要生长在季节性干燥的热带生物群落中。菠萝性喜温暖湿润，忌低温霜冻，在年均温度24℃-27℃范围内生长最适宜。菠萝果实因其独特的风味香气和较高的营养价值受到消费者欢迎；菠萝的果皮和根叶均可入药，其果皮具有解渴、止咳、止痢的功效；菠萝一年只能结1-2次果实，常采用分生繁殖、扦插繁殖和离体繁殖，均需要用到植株上的相关器官。菠萝的果实呈聚花果球状，长15厘米以上，果肉黄色多汁。正因如此，菠萝的果实需要采摘，且采摘一般花费一定的时间。

2、目前，菠萝采摘采用人工采摘和机器采摘两种方式，人工采摘和运输速度慢，极大地浪费了人力和时间。

3、为提高采摘效率，公告号为cn 219124821 u 的中国实用新型专利，公开了一种采摘与收集一体的菠萝采摘机器人，其技术内容为：本实用新型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。其存在的问题是：底盘不可升降，容易对菠萝果实和其他器官造成损害，影响果实良品率和未来繁殖；收集机构未过高，采摘机构将果实放入，在果实下落的过程中因收集机构过高容易掉落损伤菠萝；采摘机构与剪切机构自由度少，灵活性差。

4、再如：公告号为cn 117999960 b的中国发明专利，公开了一种弹性夹送掰果式菠萝采摘机，其技术内容为：本发明公开了一种弹性夹送掰果式菠萝采摘机，涉及菠萝采摘机技术领域。包括行走装置；行走装置下方由前至后依次设置有除叶装置、采摘装置、传送装置和收集装置；行走装置的平台上设置有升降装置；采摘装置和传送装置与升降装置连接；采摘装置包括弹性夹送机构和位于弹性夹送机构后方的掰果机构；还包括姿态调整机构。其存在的问题是：缺乏必要的剪切机构，容易使机器采摘机构采摘时耗电、费力，造成采摘失败；下部除叶装置在某些情况下容易损伤果实；收集机构缺乏缓冲装置，容易损伤果实。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提供一种底盘可升降骑跨式工作的菠萝采摘机，不仅可以实现底盘的升降，解决因底盘过低对菠萝造成损伤及高底盘行走的问题，还配有采摘机构与剪切机构相配合的设计，提高采摘效率和采摘自动化程度。

2、为解决上述问题，本实用新型采用如下技术手段：

3、一种底盘可升降骑跨式工作的菠萝采摘机，包括采摘机构、机架、支撑机构、视觉机构、底盘升降机构、缓冲机构、底盘、收集机构、剪切机构、行走车轮、电源、电控机构、传送机构、转向机构；

4、所述的采摘机构，2个，通过连接件固定在机架上，设置在机架的左、右两侧，采摘机构将剪切机构剪切下的菠萝夹取输送给传送机构；

5、所述的机架，设置在底盘上方，其上安装固定有采摘机构、支撑机构、剪切机构、电源、传送机构；

6、所述的支撑机构，2个，对称设置在车体的前后两侧，支撑机构上部通过连接件滑动连接在机架上，支撑机构下部设有支撑轮，支撑机构升降设置，其下降后支撑轮与工作地面接触转动；

7、所述的视觉机构，5个，3个设置在底盘直角处上方，2个设置在底盘中部方形空洞旁，位于底盘上方，且在底盘中轴线上；

8、所述的底盘升降机构，4个，设置在底盘下方，位于底盘四角处，用于连接行走车轮；

9、所述的缓冲机构，4个，设置在底盘升降机构侧面，其上部与底盘下部连接，其下部通过连接件与底盘升降机构连接；

10、所述的底盘，1个，其中部设有方形空洞；

11、所述的收集机构，1个，位于整机后方，通过连接件固定连接在底盘上方；

12、所述的剪切机构，1个，通过连接件固定在机架上，设置在机架上，且位于底盘中部方形空洞上方；

13、所述的行走车轮，4个，其中两个行走车轮分别通过转向机构与升降机构连接，另外两个行走车轮设有行走电机；

14、所述的电源，2个，对称设置在底盘上方，通过连接件与机架连接，其上设有传送机构，电源与用电部件电连接；

15、所述的电控机构，位于整机前方一侧，设置在底盘上方，其下部通过连接件与底盘连接；

16、所述的传送机构，2个，分别位于电源上方，通过连接件与机架连接；传送机构将采摘机构夹取过来的菠萝输送给收集机构；

17、所述的转向机构，2个，位于底盘正前下方，一端通过连接件与底盘升降机构连接，另一端通过连接件与行走车轮连接。

18、采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，其突出的特点是：

19、采用底盘可升降机构，可以实现整机的上升与下降，配合支撑机构，提升底盘可升降机构上升至最高处时的稳定性；将整机升起，有利于在采摘时减少对菠萝果实及其他器官的损伤，利于菠萝果实良品率的提升与后期繁殖。

20、采摘机构与传送机构均为2个，一个采摘机构在采摘的同时，另一个可完成输送工作，两个传送机构相配合，提高运输效率；剪切机构与采摘机构相配合，提高采摘成功率，提升采摘效率。

21、设置有缓冲机构，可以减少底盘的激烈的振动对菠萝的损伤，提高菠萝良品率。

22、采用视觉机构进行视觉定位与测距，通过电控机构进行信息汇总和反馈，配合底盘升降机构、采摘机构、剪切机构、转向机构完成采摘全动作，稳定高效，将所有机构一体化，提高采摘效率。

23、进一步的优选技术方案如下：

24、所述的采摘机构设有第一电缸、第一滑动模组、第一竖支撑、第二滑动模组、第一水平支撑、第二电缸、第三滑动模组、第二水平支撑、第二竖支撑、第四滑动模组、第三水平支撑、第五滑动模组、第四水平支撑、第六滑动模组；第一电缸，2个，第二电缸，1个，第一电缸、第二电缸均采用同一型号电缸，尺寸不同，第一电缸控制机械手进行升降，第二电缸控制修剪刀进行升降；第一滑动模组、第二滑动模组、第三滑动模组、第四滑动模组、第五滑动模组、第六滑动模组均采用同型号同步带模组，尺寸不同，第一滑动模组，2个，设置在第六滑动模组上，控制采摘机构进行升降；第二滑动模组，2个，前后对称设置在第四水平支撑上，控制采摘机构左右水平移动；第三滑动模组，1个，前后对称设置在第三水平支撑上,控制剪切机构进行左右水平移动；第四滑动模组，2个，左右对称分布设置在第一水平支撑上，控制剪切机构前后水平移动；第五滑动模组，1个，设置在第三滑动模组上，控制剪切机构进行升降；第六滑动模组，2个，设置在第二水平支撑上，控制采摘机构前后水平移动。

25、上述设置，优点在于：第一滑动模组控制采摘机构进行第一次升降，可以防止在竖直方向上与另一采摘机构和剪切机构碰撞；可以增大升降的距离，有利于增大采摘机构在竖直方向上可以采摘到的距离；第五滑动模组控制剪切机构进行第一次升降，可以防止其在竖直方向上与采摘机构碰撞；有利于提高升降的距离，增大剪切机构在竖直方向上剪切菠萝的能力；采用电缸控制机械手与修剪刀进行第二次升降，提升了升降控制的精确性与稳定性；电缸所能承受的拉力大，可以防止菠萝过大、过重时对机械手升降造成困难。

26、所述的第一竖支撑，4根，位于整机最上方，通过角钢与第一水平支撑、第四水平支撑连接，对剪切机构起到一定的支撑作用；所述的第一水平支撑，2根，位于整机最上方，通过角钢与第一竖支撑连接，对剪切机构起到一定的支撑作用；所述的第二水平支撑，2根，通过连接件与第二滑动模组，对采摘机构起到一定的支撑作用；所述的第二竖支撑，2根，其上部通过连接件与第一竖支撑连接，其下部通过角钢与底盘连接；所述的第三水平支撑，1根，其两端通过连接件与第四滑动模组连接；所述的第四水平支撑，2根，通过角钢与第一竖支撑、第二竖支撑连接。

27、上述设置，优点在于：采用铝型材进行连接与承重，既提高了整机稳定性与承重性，又能够减轻重量，从而减轻底盘升降机构负担。

28、所述的支撑机构采用龙门形设计，包括支撑轮连接件、升降模组、支撑轮、三角支撑架、支撑连接架、中部水平支撑、滑块、线轨、升降丝杠、升降电机；所述的升降模组，2个，包括滑块、线轨、升降丝杠、升降电机，升降电机驱动升降丝杠转动，从而带动滑块沿线轨移动；三角支撑架，2个，采用类三角形设计，其上部通过连接件与中部水平支撑连接，其下部通过支撑轮连接件与支撑轮连接；中部水平支撑，2根，其两端通过连接件与支撑连接架连接；支撑连接架，2个，其两端通过连接件与升降模组连接。

29、上述设置，优点在于：龙门形设计提高对整体空间的运用，减少材料的消耗，同时提高支撑机构的支撑能力；三角支撑架采用类三角形设计，因三角形具有稳定性，所以增大了支撑机构的支撑能力，为整机工作时的稳定性提供了保证；中部水平支撑与支撑连接架配合连接，提高中部抗拉、抗扭能力，提高支撑机构支撑能力。

30、所述的视觉机构，5个，采用立体双目视觉算法控制，设置有2d平面摄像头、3d深感摄像头，通过将采集到的图像传输给电控机构进行分析，电控机构将控制信息传输给采摘机构、底盘升降机构、剪切机构，进行菠萝采摘工作；所述的电控机构，1个，包括电控箱体、电控箱门，内置控制器等控制装置；所述的电源，2个，为需电机构提供电能。

31、上述设置，优点在于：采用立体双目视觉算法，便于菠萝距离的测算；采用2dd平面摄像头，对于平面数据测算有一定提升；采用3d深感摄像头，对于立体数据分析及图像识别具有一定的优势，便于识别菠萝果实的大小，从而控制采摘机构机械手张开角度的大小；通过电控机构将控制设备整合在一起，便于集中控制，提高控制的精确性。

32、所述的底盘升降机构，包括底盘升降固定架、底盘升降架、车轮连接架、底盘电机固定架、底盘升降驱动电机、底盘丝杠连接件、底盘丝杠、底盘升降摩擦垫、底盘第一锥齿轮、底盘第二锥齿轮；底盘升降固定架，4个，其上部通过连接件与底盘下部连接，其下部与底盘升降摩擦垫连接；底盘升降摩擦垫，4个，设置在底盘丝杠上方，对底盘升降机构起到一定的缓冲作用；底盘升降架，4个，通过连接件与底盘升降固定架连接；底盘丝杠连接件，4个，通过连接件固定在底盘升降架上，与底盘丝杠通过螺纹连接；底盘升降驱动电机，4个，固定连接在底盘电机固定架上，驱动底盘第一锥齿轮转动，底盘第二锥齿轮与底盘第一锥齿轮啮合，从而实现动力方向的改变，底盘第二锥齿轮将动力传递给底盘丝杠，底盘丝杠通过转动从而带动底盘丝杠连接件上升与下降，底盘丝杠连接件从而带动底盘升降架上升与下降，底盘升降架带动底盘升降固定架上升与下降，从而实现底盘上升与下降；底盘丝杠，4个，固定连接在车轮连接架上，车轮连接架通过连接件与行走保护架连接，行走保护架内部设置有行走电机，行走电机驱动行走车轮行走；所述的缓冲机构包括缓冲机构弹簧、缓冲机构缸套、缓冲机构撞击头，缓冲机构缸套，4个，其下部与底盘升降机构固定连接，其上部设置有缓冲机构弹簧；缓冲机构弹簧，4个，起到一定的缓冲作用；缓冲机构撞击头，4个，其下部通过连接件与缓冲机构弹簧连接，其上部通过连接件与底盘连接。

33、上述设置，优点在于：采用锥齿轮改变传动方向，有利于节省竖直方向的空间；采用丝杠进行上升与下降，提高底盘升降机构支撑的可靠性；利用摩擦垫减缓电机启动和停止瞬间对丝杠造成的冲击；底盘丝杠连接件与底盘升降固定架连接带动底盘升降，提高底盘升降机构的支撑性能；缓冲机构有利于减轻升降时对整机的较大冲击，有利于减小冲击对电控部件的影响，减轻对菠萝果实的损害。

34、所述的采摘机构，2个，设有机械手，2个，包括机械手保护架、机械手爪机构、机械手驱动电机、手爪机构连接件、固定件、蜗轮机构、蜗杆机构、第一传动锥齿轮、第二传动锥齿轮；机械手保护架，2个，其上部与第一电缸连接，采用圆盘形设计，减小面积，适于菠萝形状，易于采摘；机械手爪机构，6个，采用类手指屈缩形设计，每3个120°等间距设置在1个机械手上；机械手驱动电机，2个，通过连接件与机械手保护架固定连接，驱动第一传动锥齿轮、第二传动锥齿轮进行动力传动；手爪机构连接件，2个，一端与机械手爪机构连接，一端与固定件连接，便于对机械手爪机构进行动力传动；固定件，2个，一端与机械手保护架连接，一端与蜗轮机构通过轴连接；蜗轮机构，6个，每3个120°等间距设置在1个机械手保护架中，通过轴连接固定在固定件上；蜗轮机构，2个，一端通过连接件与机械手保护架连接，位于机械手保护架中心处，一端设置有第一传动锥齿轮，第一传动锥齿轮与第二传动锥齿轮啮合进行动力传动。

35、上述设置，优点在于：采摘机构采摘手爪机构采用类手指屈缩形设计，提高抓取成功率；同时，采摘机构采摘手爪机构上设有槽口形孔，提高其空气流通性，便于采摘机构将菠萝在传送机构及时放下；采用蜗轮蜗杆机构配合锥齿轮动力转向机构，提升电机对机械手控制的精确率，便于控制，易于维修，对零件产生的损耗较小。

36、所述的收集机构，1个，包括收集箱、下落缓冲管、管固定架；收集箱，1个，通过连接件固定连接在底盘上部，位于底盘后方；下落缓冲管，2个，采用条纹软管设计，增加菠萝下落时间，减轻因下落重力势能对菠萝造成的损伤，通过管固定架左右对称设置在收集箱上；所述的传送机构，2个，包括传送带、传送保护架、传送电机；传送带，2条，通过连接件与传送保护架连接，对菠萝进行运输；传送保护架，2个，通过连接件与机架固定连接；传送电机，2个，通过连接件与传送保护架固定连接，驱动传送带运动，从而完成对菠萝的运输。

37、上述设置，优点在于：收集箱设置在整机后方，便于对收集完成后的菠萝及时进行搬运，同时，便于传送机构运输；设置2个传送机构，可以极大地提高菠萝的运输效率；采用传送带方式运输，稳定高效。

38、所述的剪切机构，1个，设有修剪刀，1个。采用偏心源结构配合电机完成剪刀的修剪，通过连接件与第二电缸连接，带动剪切机构升降。

39、上述设置，优点在于：通过采用偏心圆类凸轮机构控制，实现剪刀的往复开合；同时，提高其剪切控制的准确率。

40、所述的转向机构，2个，包括转向器保护架、转向连接架、转向保护架、转向第一传动轴、转向第一锥齿轮、转向第二锥齿轮、转向电机、转向第二传动轴；转向器保护架，2个，其一端通过连接件固定在转向保护架上；转向连接架，2个，一端通过连接件与转向保护架连接，一端通过连接件与行走车轮连接；转向保护架，2个，通过连接件与底盘升降机构连接；转向电机，2个，通过连接件与转向器保护架固定连接，驱动转向第一传动轴、转向第一锥齿轮、转向第二锥齿轮、转向第二传动轴进行动力传动，从而带动转向连接架转动，完成行走车轮的转向。

41、上述设置，优点在于：采用锥齿轮和独特设计结构转向，保证转向整机的稳定以及行走的稳定，防止整机在软泥地发生倾覆。