[发明专利]一种吸附式草莓自动采摘设备

说明书

本发明提供了一种吸附式草莓自动采摘设备，涉及农业采摘机器人领域，是由橡胶皮碗、下切割刀片、上切割刀片、果柄缺口、吸附管道、视觉单元、补光单元、安装盘、检测门机构、抽风机、收纳箱、升降机构、旋转机构和移动平台组成的，所述的检测门机构包括检测门、微型传感器、小连杆和电磁阀，本发明利用负压吸附原理，通过多传感器信息融合实时获取、感知工作环境及草莓信息，确保在不损伤嫁草莓的前提下，完成对准果实、靠近果实、吸附切割和检测落果工作过程，实现草莓的全程自动化收获作业，解决了草莓采摘易损伤和单颗草莓采摘效率低的技术难题。

技术领域

本发明涉及农业采摘机器人领域，具体地，涉及一种吸附式草莓自动采摘设备。

背景技术

我国草莓种植面积广大，居世界第1位。草莓味道鲜美，营养丰富，深受人们喜爱，有较高的经济价值。目前草莓的收获完全依靠人工采摘，在我国草莓的人工收获作业量大，劳动强度高，效率低，随着我国城镇化进程和人口的老龄化，农村劳动力不足现象日趋明显，研究并推广草莓自动化收获技术，成为现阶段亟待解决的问题。

目前对于草莓采摘机器人的研究中，草莓采摘方法主要为机器视觉检测成熟果实、分割出单颗成熟果实并予以定位、再由末端执行器切断或热断果梗、夹持果实或果梗将其放入收纳容器内的方法。

草莓每年到了收获季节，采摘工需要每隔一段时间就要对成熟草莓进行弯腰采摘，直至草莓生长期末，选择性的果实采摘是农业上最为耗时费力的作业环节，另外实现草莓自动化采摘还有两大难点，一是草莓柔软多汁，夹持容易受伤；二是草莓果实多为簇状分布，常常是几颗成熟果实聚集在一起。单颗草莓采摘增加了机械手的采摘次数和采摘难度，降低了作业效率，因此需要一种吸附式草莓自动采摘设备，而目前这种吸附式草莓自动采摘设备市场上是没有的。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种吸附式草莓自动采摘设备，克服现有草莓手工采摘效率低、机械化程度低的缺陷，利用负压吸附原理实现多颗草莓同时采摘，效率高，解决了草莓采摘易损伤和单颗草莓采摘效率低的技术难题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种吸附式草莓自动采摘设备，是由橡胶皮碗、下切割刀片、上切割刀片、果柄缺口、吸附管道、视觉单元、补光单元、安装盘、检测门机构、抽风机、收纳箱、升降机构、旋转机构和移动平台组成的，所述的检测门机构包括检测门、微型传感器、小连杆和电磁阀，其特征是：所述橡胶皮碗安装于吸附管道前端，所述下切割刀片和上切割刀片平行设置于吸附管道前端，所述果柄缺口设置于橡胶皮碗上部，位于上切割刀片上方，所述视觉单元安装于安装盘上部，所述补光单元成圆周分布于安装盘上，所述安装盘安装于吸附管道上，所述检测门机构安装于吸附管道底部，所述抽风机安装于吸附管道左端，所述收纳箱设置于吸附管道下部，正对检测门机构，所述升降机构上端与抽风机连接，下端与旋转机构连接，所述旋转机构与移动平台连接；所述检测门安装于吸附管道上，并且检测门底部通过小连杆与电磁阀连接，所述电磁阀设置于吸附管道底部，所述微型传感器安装于检测门上表面。

优选地，所述下切割刀片和上切割刀片上下间隙距离为3mm。

优选地，所述果柄缺口宽度为30mm。

更优选地，所述收纳箱内表面和吸附管道内表面都附有10mm的软硅胶材料。

本发明一种吸附式草莓自动采摘设备的工作过程包括对准果实、靠近果实、吸附切割和检测落果，其详细工作过程为：视觉单元拍摄草莓图像，获取草莓空间三维坐标，移动平台、旋转机构和升降机构控制吸附管道运动，使橡胶皮碗正对草莓，完成对准果实过程；移动平台前进使橡胶皮碗包裹草莓，完成靠近果实过程；抽风机开始工作，吸附管道内形成负压，吸附力促使草莓向吸附管道内运动，下切割刀片和上切割刀片切断草莓果梗，完成吸附切割过程；负压产生的吸附力使草莓在吸附管道内向左运动，当检测门机构的微信传感器检测到有草莓时，电磁阀控制检测门打开，草莓滑落到收纳箱中，完成检测落果过程。