[发明专利]一种基于机械手臂的叶菜有序收获装置及方法

权利要求书

1.一种基于机械手臂的叶菜有序收获装置，包括收获机械本体，其特征在于：机械本体的前端上方安装有抓取装置，前端下方安装有切割装置，中部上方安装有传送装置，传输装置的末端下方设有装箱装置，装箱装置安装在收获机械本体上，收获机械本体底部下方设有行走轮；收获机械本体后端两扶手之间设有显示装置；所述叶菜有序收获装置还包括用于控制抓取装置，切割装置，传送装置，装箱装置，以及显示装置的控制器，控制器与抓取装置，切割装置，传送装置，装箱装置，以及显示装置电连接。

2.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述抓取装置包括机械手臂，机械手臂末端安装在收获机械本体前端，机械手臂的前端为用于抓取叶菜的机械手（夹持器）；机械手臂为关节式机械手臂，包括若干舵机，通过控制器调节机械手的抓取位置，当机械手臂传送叶菜时，控制器控制机械手臂向后翻转，同时松开机械手，叶菜落在传送装置上，然后控制器控制机械手臂复位；

所述抓取装置包括多个水平排列的机械手臂。

3.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述切割装置由可变速电机切削刃组和舵机所组成，切割装置可通过控制器根据叶菜生长条件进行上下移动，调整上下位置；抓取装置与切割装置相互配合动作，当机械手抓住叶菜闭合时，控制器启动切割装置对叶菜进行切割，切割装置切割后，发出信号给控制器，控制器控制机械手臂向后翻转。

4.如权利要求3所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述切割装置包括多组水平排列的可变速电机切削刃组，每组可变速电机切削刃组与抓取装置的一个机械手臂配合工作。

5.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述切割装置还设有用于检测前方是否有叶菜的光电传感器；光电传感器检测到切割装置前端无叶菜，将检测信号传至控制器，控制器将停止机械手抓取、和切割装置切割等动作，并将此信号反馈给显示装置显示；直到光电传感器检测到切割装置前端有叶菜，才再次驱动机械手抓取叶菜；当未检测到叶菜持续时间超过10分钟后，控制器自动停机断电。

6.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述传送装置包括传送带、传送带电机和皮带轮；传送带电机通过皮带轮带动传送带；根据采摘叶菜速度，通过控制器调整传送带电机的转速，实现变速传送。

7.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述装箱装置包括齿轮齿条副、驱动电机、平板、重量传感器和菜篮，齿轮安装在驱动电机转轴上，平板水平活动安装在收获机械本体上、且位于传送带运动方向的末端的下方，齿条设在平板侧边上，驱动电机正反转动，通过齿轮齿条副从而实现平板沿水平方向前后移动；所述驱动电机的转速可通过控制器调整；所述菜篮可放置在平板上，平板下装有重量传感器，用于检测收获的叶菜是否达到预设重量，通过驱动电机正、反转动作，可使齿轮齿条上的平板实现前后往返移动，往返移动与传送带传送方向同轴，平板的行程要保证菜篮前后移动过程中传送带上的叶菜落入菜篮中；

当传送带上的叶菜掉入菜篮时，菜篮可按指定速度前后移动，可以实现叶菜的有序摆放；

通过重量传感器检测菜篮中的叶菜是否达到预设重量，如果达到，向控制器发出信号，通知用户更换菜篮。

8.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述显示装置为触摸屏显示装置，用于用户与控制器的信息交互，用户可通过触摸屏显示装置实现控制器对抓取装置，切割装置，传送装置，以及装箱装置的控制；用户通过触摸屏显示装置设置菜篮底部的重量值、传送带的传动速度、菜篮移动速度及方向，调节切割位置及抓取位置。

9.如权利要求1所述的基于机械手臂的叶菜有序收获装置，其特征在于：所述控制器为Arduino控制平台。

10.一种基于机械手臂的叶菜有序收获方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据叶菜通过显示装置调整机械手臂抓取位置、切割装置的切割位置、平板速度、传送带速度、菜篮重量等参数，也可选择控制器保存的历史参数；

通过收获机械本体前端的光电传感器检测前方是否有叶菜，并将检测信号传至控制器，如果无叶菜，控制器将停止机械手抓取和切割装置切割等动作，并将此信号反馈给显示装置显示；如果前方有叶菜，控制器驱动机械手臂到设置的位置，控制机械手抓取叶菜；当未检测到叶菜持续时间超过10分钟后,控制器自动停机断电；

控制器控制机械手臂向后翻转至传送带上方，并使叶菜茎杆与传送带运动方向垂直，同时松开机械手，叶菜水平落在传送装置上，然后控制器控制机械手臂复位；

通过传送带将叶菜传送到菜篮中，菜篮反复由前向后和由后向前移动，即菜篮由前向后移动，当移动受到达到后限位时，再由后向前移动，当移动受到达到前限位时，再由前向后移动，如此反复，直到菜篮重量达到预设重量，从而实现叶菜的有序摆放；在菜篮移动过程中，平板下方的重量传感器不断将检查到的重量信号传输给控制器，控制器使显示装置显示重量信息，并判断菜篮的重量是否达到预设重量值，如果达到，发出信号通知用户。