[发明专利]红花采摘机器人

说明书

技术领域

本发明设计一种红花采摘机器人，且特别适用于采摘盛开期的红花花丝，属于农业机械收获领域。

背景技术

红花是一种经济价值很高的作物，广泛应用于色素、中药材、保健品等领域，新疆是其主要的原产地。随着市场上红花需求的日益旺盛，种植面积不断扩大，然而红花的采摘主要还是依靠人工完成，人均采摘量仅为15 kg左右，劳动力缺乏现象日益明显；而且人工采摘时，需弯腰抓取，红花植株布满细条状针刺，长时间作业不仅对农户的身体造成一定的劳累损伤，而且由于花丝红色素的侵蚀，对手指同样造成不同程度的损害。

随着农业收获领域的快速机械化发展，研发出一种快速、高效、精确的智能采摘红花机器人具有重要的战略意义，同时对于增加新疆人民收入，稳定社会久安亦具有重要的社会价值。然而目前市场上并未出现一种适用于采摘红花花丝的采摘机器人，文献报道的大多数红花采收机尚处于试验阶段，都必须由人工参与才能完成采收工作。因此，研制一种智能、高效、精准识别的红花采摘机器人，是解决红花采摘难题的必要条件之一。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种红花采摘机器人，目的是提供一种全自动、智能机械化的采摘方式，完全解放劳动力，促进红花产业的规模化发展。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种红花采摘机器人，包括行走装置、图像采集装置、采摘装置、花丝收集装置、动力装置和控制装置。所述行走装置特征为履带式行进小车，以电机为驱动器，作用是防止因农田土地不平，泥泞打滑的现象；所述图像采集装置安装在行走装置的后端部，包括以螺栓连接安装在行进装置上的相机支架，以及可以进行上下左右旋转的双目摄像机；所述采摘装置为六自由度采摘机械臂，包括母臂、动臂Ⅰ、动臂Ⅱ、动臂Ⅲ、动臂Ⅳ、末端采摘头，以及安装在动臂关节处的步进电机，所述母臂通过螺栓固定连接安装在行走装置的中部；所述花丝收集装置包括输花软管、集花箱、滤网、风扇和风扇外罩，其中集花箱通过输花软管与采摘装置中的末端采摘头连接，并通过螺栓连接固定安放在行走装置的前端；所述动力装置为可进行循环充电的蓄电池，安装在行走装置的底部；所述控制装置可对行走装置、图像采集装置、采摘装置、花丝收集装置和动力装置进行自动控制，安装在行走装置的底部。

作为优选，所述行进装置为履带式行进小车，避免了轮式结构在土地泥泞的情况下打滑现象的发生，同时也不会因田地的高低不平而行走困难。

作为优选，所述采摘装置为六自由度采摘机械臂，并且每一个动臂包括母臂都由一个步进电机进行驱动，可对经过的两侧红花进行无遗漏采摘；所述末端采摘头为对辊式采摘结构，可对红花进行无损伤采摘。

作为优选，所述图像采集装置为双目立体摄像机，可获取红花的三维坐标。

作为优选，所述花丝收集装置采用气吸原理，由风扇产生的气流吸力将红花由末端采摘头输送进集花箱，在集花箱与风扇之间安装有滤网，可防止花丝被风扇吸出箱外。

本发明的工作过程如下：当红花采摘机器人在田间进行红花采摘作业时，双目摄像机将拍摄的红花图像传到控制器，经控制器分析后获取红花的三维坐标，

然后将信号传递给采摘装置和行走装置；当行走装置靠近红花目标附近时，步进电机驱动机械臂进一步将末端采摘头靠近红花目标，然后电机驱动末端采摘头实施对花丝的采摘；采摘下来的花丝会在集花箱内风机产生的负压气流的作用下，经末端采摘头上方的通孔进入输花软管，最后被输送进集花箱。

相较于目前的红花收获机械，本发明的有益效果是，红花花丝的采摘不再由人工来完成，而是由一种全自动、智能机械化的红花采摘机器人完成，全程不需要人工的参与，完全解放了劳动力，对于实现红花产业的跨越式发展具有重要的推动作用。

附图说明

图1为本发明整体结构侧视图。

图2为本发明整体结构俯视图。

图3为本发明机械臂整体结构示意图。

图4为本发明集花箱整体结构示意图。

图5为本发明末端采摘头结构示意图。

图中所示：1为行走装置，2为摄像机支架，3为双目摄像机，4为母臂5、动臂Ⅰ，6为动臂Ⅱ，7为动臂Ⅲ，8为动臂Ⅳ，9为末端采摘头，10为步进电机，11为输花软管，12为集花箱，13为风扇，14为滤网，15为风扇外罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，方便技术人员理解。

实施例1：